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深层搅拌技术

深层搅拌法是用于加固软土地基的一种方法。它是利用水泥、石灰等材料作

为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆

液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，

使软土硬结，成为具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。这些桩体与天然地

基（桩间土）形成复合地基，共同承受建筑物的荷载。

深层搅拌法加固地基工艺方法可分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法。两种

搅拌方法的施工程序基本相同。

一、水泥浆搅拌法

1.水泥浆搅拌法加固机理

水泥是一种水硬性胶凝材料，当水泥浆或水泥粉与饱和软土搅拌混合时，水

泥颗粒表面的矿物立即与水发生水解和水化反应，生成一系列水化物。这些水化

物迅速溶于水，使水泥颗粒表面继续曝露，继续与水反应，直至溶液达到饱和，

生成物不能再溶解，成为凝胶微粒悬浮于溶液中，这些凝胶微粒的一部分与其周

围具有一定活性的黏土颗粒发生反应，另一部分逐渐自身凝结硬化而形成水泥石

骨架。

土中的二氧化硅遇水即形成硅酸胶体微粒。经化学反应，较小的土颗粒逐渐

形成较大的土团粒，土团粒进一步互相结合，并且封闭了团粒之间的孔隙，从而

形成较坚固的水泥土的大团粒结构，使土的强度提高。

随着水泥水化反应的深入，当溶液中析出的钙离子的数量超过离子交换所需

数量时，部分或其多余部分便与黏土矿物中的一部分或大部分胶态SiO或胶态

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AlO进行反应，生成不溶于水的稳定的硅或铝酸钙结晶化合物，即微晶凝胶，

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它在水中逐渐硬化，且强度增加。由于其结构较致密，水不易侵入，因此水泥土

具有一定的水稳定性。从上述水泥加固地基土原理可以看出，水泥在土体中的硬

化机理与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量很小（仅占被加固土体重量的7%～

15%），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质（土）的包围下进行的，

所以水泥加固的强度增加过程比混凝土缓慢得多，而且土团粒的大小对加固后地

基总体强度也有较大影响。

浆体深层搅拌施工中不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水

泥浆后会出现水泥浆包裹土团的现象，固结后的水泥土中存在土团之间水泥较

多，而在土团内部则没有水泥或仅有少量渗透到土团内的水泥水解产物。由此可

见，搅拌越充分，土块被分散得越小，水泥分布到土中越均匀，地基的总体强度

也就越高。

2.水泥浆搅拌法施工工艺

1）搅拌机械

深层搅拌机常以两种形式分类：一种是以搅拌轴数量分为单轴型和双轴型；

另一种是以动力驱动形式分为转盘式和动力头式。转盘式搅拌机配置有步履式底

盘，主机安装在底盘上，搅拌轴由旋转接头、方钻杆、搅拌头等组成，由于搅拌

轴重量有限，尚需配置链轮、链条加压装置。动力头式搅拌机由动力头喷粉（浆）

装置、搅拌轴、搅拌头等组成。由于重心较高，尚需配置具有足够重量的底盘。

国内目前使用的搅拌机有叶片喷浆方式和中心管喷浆方式。叶片喷浆方式是使水

泥浆从叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合较均匀，对大直径叶片和连

续搅拌是适合的。中心管喷浆方式是使水泥浆从两根搅拌轴之间的另一中心管输

出，当叶片直径在1m以内时，并不影响搅拌均匀度，而且它可适用于多种固化

剂，除纯水泥浆外，还可用于水泥砂浆，甚至掺入工业废料等的粗粒固化剂。

最具代表性的深层搅拌机有SJB-1型和GZB-600型。SJB-1型深层搅拌机是

双搅拌轴中心管喷浆方式的水泥搅拌专用机械。搅拌机采用两台30kW潜水电机

经二级行星齿轮减速驱动搅拌轴，从而使拌和叶片旋转，固化剂注入被加固土中

是通过灰浆泵从中心管下端管口压开单向球阀实现的。GZB-600型深层搅拌机为

单搅拌轴、叶片喷浆方式的搅拌机，它由电机、搅拌轴、输浆管、搅拌头等部件

组成。

SJB-1型和GZB-600型深层搅拌机的配套机械主要有灰浆拌和机、集料斗、

灰浆泵和电气控制柜。

2）水泥浆搅拌施工工艺

双轴搅拌机和单轴搅拌机的施工工序大致相同。

（1）定位。搅拌机到达指定桩位，将搅拌机对准加固体的中心位置。桩位

偏差不超过5cm，搅拌轴垂直度误差不超出1%。

（2）第一次搅拌下沉。待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，

放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下