一、前言：
深層攪拌樁經(jīng)過近二十年的發(fā)展，由于施工技術和施工機械的成熟已經(jīng)被廣泛地用于軟土地基加固、邊坡支護、基坑及堤壩防滲等方面。深層攪拌樁可以增加軟土地基的承載力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，以及具有快速、經(jīng)濟、有效等特點，而被應用在公路橋頭軟土地基上，以加快公路的施工進度，消除或緩解橋頭跳車等問題。其施工方法分為噴粉和噴漿兩種方法。設計人員在地基天然含水量大于60％的情況下，從降低地基含水量考慮，常常選用噴粉法。由于地質條件千變萬化，其中若存在淤泥含水量過大，采用噴粉法則可能出現(xiàn)沉樁問題。以下通過對采用噴粉法出現(xiàn)沉樁工程問題分析及提出處理方法與同行探討。
二、工程實例
1、工程簡況
某高等級公路在K9+753~K10+836橋頭186m采用水泥噴粉樁處理，水泥噴粉樁按正三角形布置，樁徑采用50cm，樁距1.5m，平均樁長10m，水泥摻入比15%，即每延米50kg水泥，標號425#。施工單位在施工配套設備進行標定、試樁方案經(jīng)過監(jiān)理單位和業(yè)主單位同意的情況下采用噴粉法進行試樁試驗，共試59根，其中的21根樁發(fā)生沉樁，沉樁深度一般為1.1m~4.5m不等。
2、沉樁原因分析
水泥深層攪拌樁加固機理是通過水泥的水解和水化反應、水泥水化物與土顆粒之間的離子交換和團?；饔谩⒛沧饔?、碳酸化作用等一系列化學反應而成為具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁體。因此，可從地質、施工工藝兩方面來分析沉樁原因。
地質方面，由于各地質層土質的差異而產生水泥加固土的效果不同，一般認為含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等粘土礦物的軟土加固效果較好，而含有伊里石、氯化物和水鋁英石等礦物的粘性土以及有機質含量高、酸堿度（PH值）較低的粘性土加固效果較差。各地質層的含水量的不同，也是引起水泥和土一系列化學反應而形成強度的速度不同的原因。
施工工藝方面，水泥與土攪拌不均勻，甚至水泥與土無法混合。這與施工機械的各施工參數(shù)有關，如鉆進速度、鉆頭轉速、提升速度、噴粉壓、水泥用量等有關。必須通過試驗樁根據(jù)不同地質層、不同土質、不同土壓力找到合適的施工參數(shù)，加以嚴格控制，使樁體均勻，防止縮頸、斷頸等現(xiàn)象。
１）地質方面
在第一次試樁的一排7根樁中，靠路線前進方向右側有4根樁沉樁。在試樁后第七天對其中兩根進行抽芯檢測，發(fā)現(xiàn)樁體上均有兩段水泥明顯不凝固。在試樁后第十天對發(fā)生沉樁的地質進行補勘，具體地層由上至下為：
①填砂：河砂，層厚為0.5m.
②粉質粘土：灰黃、灰褐色，可塑，稍濕～濕，隨深度增加漸變?yōu)檐浰軤?，層厚?.2m。
③淤泥：深灰、灰黑色，軟塑～流塑，飽和，粘性強，滑膩，巖性均一，底部0.5m含腐殖物，層厚為6.0m。
④淤泥質粘土：灰、青灰色，軟塑，飽和，粘性較強，均勻，層厚為1.8m。
⑤淤泥夾砂：灰、青灰色，軟塑，含較多中粗砂，含量在30%～50%，松散狀，層厚為1.5m。
⑥砂層：淺灰色，稍密～中密，飽和，以粗砂為主，含粘性土，級配良好，層厚為1.9m。
⑦粉質粘土夾砂：灰黃、棕黃色，軟塑，濕，含量在20%～50%，巖性不均，層厚為2.6m。
⑧砂層：以中粗砂為主，灰白、灰黃色，中密，飽和，含粘性土，級配良好，層厚為0.3m。
軟土物理力學指標很差，淤泥平均含水量為90%，天然孔隙比2.51，直快剪C=6.79Kpa，φ=7.36。
從以上地質補勘分析，主要有以下原因：
（1）由于該段淤泥含水量為90%，而噴粉（50～60kg/m）后水泥在樁體內吸水是有限的，參照相近項目試驗結果可知，短期內水泥加固土含水量減少量低于水泥摻入比，也就是該段淤泥經(jīng)水泥加固土的含水量仍為75%以上，攪拌時的土和水泥還是處于流塑～軟塑狀，壓縮模量小，抗剪強度低；噴50～60kg/m水泥9m后增加4500~5400KN自重力。處于流塑～軟塑狀水泥加固土壓縮模量小，自身自重引起樁壓縮量就大；水泥加固土抗剪強度低自身自重引起側向擠出量大；
（2）樁身周圍土受擾動土體下沉后，土對樁側表面產生向下的負摩阻力。當土和水泥還是處于流塑～軟塑狀、壓縮模量小、抗剪強度低時，在負摩阻力的作用下發(fā)生沉樁。
（3）該段淤泥的靈敏度大，靈敏度是原狀試樣的無側限抗壓強度與相同含水量重塑試樣的無側限抗壓強度之比。從試樁現(xiàn)場，試樁樁位砂墊層表面擠壓出來的淤泥很稀，表明其重塑后強度很低，靈敏性高。
（4）噴粉在樁體內吸水，引起樁體周圍土體孔隙壓力消散、產生下沉，短時間增加對樁體的負摩阻力，而此時水泥加固土的強度很低且增長慢。
總的來說，是在噴粉初期，水泥加固土的強度承受不了水泥加固土的自重力和負摩阻力的作用而發(fā)生沉樁。
深層攪拌樁經(jīng)過近二十年的發(fā)展，由于施工技術和施工機械的成熟已經(jīng)被廣泛地用于軟土地基加固、邊坡支護、基坑及堤壩防滲等方面。深層攪拌樁可以增加軟土地基的承載力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，以及具有快速、經(jīng)濟、有效等特點，而被應用在公路橋頭軟土地基上，以加快公路的施工進度，消除或緩解橋頭跳車等問題。其施工方法分為噴粉和噴漿兩種方法。設計人員在地基天然含水量大于60％的情況下，從降低地基含水量考慮，常常選用噴粉法。由于地質條件千變萬化，其中若存在淤泥含水量過大，采用噴粉法則可能出現(xiàn)沉樁問題。以下通過對采用噴粉法出現(xiàn)沉樁工程問題分析及提出處理方法與同行探討。
二、工程實例
1、工程簡況
某高等級公路在K9+753~K10+836橋頭186m采用水泥噴粉樁處理，水泥噴粉樁按正三角形布置，樁徑采用50cm，樁距1.5m，平均樁長10m，水泥摻入比15%，即每延米50kg水泥，標號425#。施工單位在施工配套設備進行標定、試樁方案經(jīng)過監(jiān)理單位和業(yè)主單位同意的情況下采用噴粉法進行試樁試驗，共試59根，其中的21根樁發(fā)生沉樁，沉樁深度一般為1.1m~4.5m不等。
2、沉樁原因分析
水泥深層攪拌樁加固機理是通過水泥的水解和水化反應、水泥水化物與土顆粒之間的離子交換和團?；饔谩⒛沧饔?、碳酸化作用等一系列化學反應而成為具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁體。因此，可從地質、施工工藝兩方面來分析沉樁原因。
地質方面，由于各地質層土質的差異而產生水泥加固土的效果不同，一般認為含有高嶺石、多水高嶺石、蒙脫石等粘土礦物的軟土加固效果較好，而含有伊里石、氯化物和水鋁英石等礦物的粘性土以及有機質含量高、酸堿度（PH值）較低的粘性土加固效果較差。各地質層的含水量的不同，也是引起水泥和土一系列化學反應而形成強度的速度不同的原因。
施工工藝方面，水泥與土攪拌不均勻，甚至水泥與土無法混合。這與施工機械的各施工參數(shù)有關，如鉆進速度、鉆頭轉速、提升速度、噴粉壓、水泥用量等有關。必須通過試驗樁根據(jù)不同地質層、不同土質、不同土壓力找到合適的施工參數(shù)，加以嚴格控制，使樁體均勻，防止縮頸、斷頸等現(xiàn)象。
１）地質方面
在第一次試樁的一排7根樁中，靠路線前進方向右側有4根樁沉樁。在試樁后第七天對其中兩根進行抽芯檢測，發(fā)現(xiàn)樁體上均有兩段水泥明顯不凝固。在試樁后第十天對發(fā)生沉樁的地質進行補勘，具體地層由上至下為：
①填砂：河砂，層厚為0.5m.
②粉質粘土：灰黃、灰褐色，可塑，稍濕～濕，隨深度增加漸變?yōu)檐浰軤?，層厚?.2m。
③淤泥：深灰、灰黑色，軟塑～流塑，飽和，粘性強，滑膩，巖性均一，底部0.5m含腐殖物，層厚為6.0m。
④淤泥質粘土：灰、青灰色，軟塑，飽和，粘性較強，均勻，層厚為1.8m。
⑤淤泥夾砂：灰、青灰色，軟塑，含較多中粗砂，含量在30%～50%，松散狀，層厚為1.5m。
⑥砂層：淺灰色，稍密～中密，飽和，以粗砂為主，含粘性土，級配良好，層厚為1.9m。
⑦粉質粘土夾砂：灰黃、棕黃色，軟塑，濕，含量在20%～50%，巖性不均，層厚為2.6m。
⑧砂層：以中粗砂為主，灰白、灰黃色，中密，飽和，含粘性土，級配良好，層厚為0.3m。
軟土物理力學指標很差，淤泥平均含水量為90%，天然孔隙比2.51，直快剪C=6.79Kpa，φ=7.36。
從以上地質補勘分析，主要有以下原因：
（1）由于該段淤泥含水量為90%，而噴粉（50～60kg/m）后水泥在樁體內吸水是有限的，參照相近項目試驗結果可知，短期內水泥加固土含水量減少量低于水泥摻入比，也就是該段淤泥經(jīng)水泥加固土的含水量仍為75%以上，攪拌時的土和水泥還是處于流塑～軟塑狀，壓縮模量小，抗剪強度低；噴50～60kg/m水泥9m后增加4500~5400KN自重力。處于流塑～軟塑狀水泥加固土壓縮模量小，自身自重引起樁壓縮量就大；水泥加固土抗剪強度低自身自重引起側向擠出量大；
（2）樁身周圍土受擾動土體下沉后，土對樁側表面產生向下的負摩阻力。當土和水泥還是處于流塑～軟塑狀、壓縮模量小、抗剪強度低時，在負摩阻力的作用下發(fā)生沉樁。
（3）該段淤泥的靈敏度大，靈敏度是原狀試樣的無側限抗壓強度與相同含水量重塑試樣的無側限抗壓強度之比。從試樁現(xiàn)場，試樁樁位砂墊層表面擠壓出來的淤泥很稀，表明其重塑后強度很低，靈敏性高。
（4）噴粉在樁體內吸水，引起樁體周圍土體孔隙壓力消散、產生下沉，短時間增加對樁體的負摩阻力，而此時水泥加固土的強度很低且增長慢。
總的來說，是在噴粉初期，水泥加固土的強度承受不了水泥加固土的自重力和負摩阻力的作用而發(fā)生沉樁。