水泥土搅拌法利用水泥等材料作为固化剂，借助特制的搅拌机械，在原地把软土与固化剂（浆液或粉体）进行强制搅拌，使软土硬化并结成具有整体性、水稳性以及一定强度的水泥加固土，以此来提高地基土的强度并增大变形模量。由于固化剂掺入状态存在差异，所以它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌这两种类型。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。

水泥土搅拌法加固软土技术有其独特之处：其一，能最大限度地对原土加以利用；其二，在搅拌过程中不会产生振动、噪声，也不会造成污染，对周围原有的建筑物以及地下沟管的影响十分微小；其三，可依据上部结构的需求，灵活地选用柱状、壁状、格栅状以及块状等加固形式。

水泥固化剂通常适用于一些特定的地基情况。它适用于正常固结的淤泥与淤泥质土。也适用于黏性土。还适用于粉土。同样适用于素填土，这里的素填土包括冲填土。也适用于饱和黄土。适用于粉砂。还适用于中粗砂。以及适用于砂砾，当加固粗粒土时，需要注意有无明显的流动地下水。

一般认为，根据室内试验，用水泥作加固料时，对于含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等黏土矿物的软土，其加固效果较好；然而，对于含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的黏性土，以及有机质含量高且 pH 值较低的酸性土，加固效果则较差。

掺合料能够添加粉煤灰之类的物质。如果黏土的塑性指数 Ip 超过 25，那么就容易在搅拌头叶片上形成泥团，进而无法完成水泥土的拌和工作。当地基土的天然含水量低于 30％时，因为无法保证水泥能够充分水化，所以不适合采用干法。

某些地区的地下水中含有大量硫酸盐，比如在海水渗入的地区。硫酸盐与水泥发生反应时，会对水泥土产生结晶性侵蚀，导致水泥土出现开裂、崩解的情况，进而丧失强度。所以应当选用抗硫酸盐水泥，将水泥土中产生的结晶膨胀物质控制在一定的数量范围内，以此来提高水泥土的抗侵蚀性能。

在我国北纬 40°以南的冬季处于负温条件下，冰冻对水泥土的结构损害比较小。负温时，因为水泥与黏土矿物的各种反应变弱了，所以水泥土的强度增长得比较缓慢，甚至会停止增长；然而在正温之后，随着水泥水化等反应持续深入，水泥土的强度能够接近标准养护强度。

水泥土搅拌机械不断研发进步，使得水泥土搅拌法的应用范围得以不断扩展。20 世纪 80 年代末期引进日本 SMW 法之后，多头搅拌工艺得到迅速推广。大功率的多头搅拌机能够穿透中密粉土及粉细砂、稍密中粗砂和砾砂，其加固深度可达 35m。该方法大量被用于基坑截水帷幕、被动区加固、用格栅状帷幕解决液化以及插芯形成新的增强体等方面。硬塑、坚硬的黏性土，以及含孤石和大块建筑垃圾的土层，对于机械能力而言仍然存在限制，这种情况下不能使用水泥土搅拌法。

当软弱地基需要拟加固且为成层土时，应当挑选其中最薄弱的那一层土来进行室内配比试验。

采用水泥当作固化剂材料。在其他条件相同的情况下，在同一土层里，若水泥掺入比不同，那么水泥土的强度就会不一样。因为块状加固对水泥土的强度要求不高，所以为了节省水泥和降低成本，按照工程的需要可以选用 32.5 级水泥，水泥掺量为 7％～12％。当水泥掺入比大于 10％时，水泥土强度能够达到 0.3MPa 到 2MPa 以上。一般水泥掺入比αw的范围是 12％到 20％。对于型钢水泥土搅拌桩（墙）来说，因为它的水灰比较大，在 1.5 到 2.0 之间。为了确保水泥土的强度，应当选用不低于 42.5 级的水泥，并且掺入量不少于 20％。水泥土的抗压强度会随着其相应水泥掺入比的增加而增大。不过，由于场地土质和施工条件存在差异，掺入比的提高与水泥土增加的百分比并不完全一致。

水泥强度会对水泥土的强度产生直接影响。当水泥强度等级提升时，水泥土的强度 fcu 大约会增大 20％到 30％。

外掺剂对水泥土强度会产生不同的影响。木质素磺酸钙对于水泥土强度的增长影响较为有限，主要起到减水的作用。三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠、水玻璃以及石膏等材料能够增强水泥土强度，并且它们的效果在不同土质以及不同水泥掺入比的情况下会有所差异。当掺入与水泥等量的粉煤灰之后，水泥土强度大约可以提高 10％。在加固软土时掺入粉煤灰，这样做一方面可以消耗工业废料，另一方面水泥土的强度还能够有所提高。

水泥土搅拌桩用于竖向承载时，许多工程都未设置褥垫层。因为褥垫层有利于发挥桩间土的作用，所以在具备条件的情况下，还是设置褥垫层比较好。

水泥土搅拌会形成水泥土加固体。在基坑工程中，对于围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕等的设计、施工和检测等方面，可以参照本节规定。

对于泥炭土、有机质含量大于 5％的土以及 pH 值小于 4 的酸性土，像前面所说的水泥在这些土层中有可能不凝固，或者会发生后期崩解。所以，必须要进行现场试验和室内试验来确定其适用性。

7.3.3 本条是对水泥土搅拌桩复合地基设计的规定。

对于软土地区而言，地基处理的主要任务是处理地基的变形问题。也就是说，地基设计是以变形控制为基础且要满足强度要求的。所以，水泥土搅拌桩的桩长需要通过变形计算来确定。实践已经证明，倘若水泥土搅拌桩能够穿透软弱土层并到达强度相对较高的持力层，那么沉降量就会很小。

某一场地的水泥土桩，其桩身强度是有一定限制的。这意味着从承载力角度来看，水泥土桩存在有效桩长。单桩承载力在一定程度上并不会因为桩长的增加而增大。然而，当软弱土层较厚时，从减少地基变形量的方面来考虑，桩长应该穿透软弱土层并到达下卧强度较高的土层。在深厚淤泥及淤泥质土层中，应避免采用“悬浮”桩型。

在估算水泥土搅拌桩复合地基承载力时采用式（7.1.5-2）。本次修订对桩间土承载力折减系数β的取值进行了一些改动。当基础下的加固土层为淤泥、淤泥质土和流塑状软土时，由于上述土层固结程度差，桩间土难以发挥承载作用，因此β取 0.1～0.4。而当固结程度好或设置褥垫层时，β可取高值。其他土层可取 0.4 到 0.8 。如果加固土层强度高或者设置了褥垫层，就取高值；如果桩端持力层土层强度高，就取低值。在确定β值时，还要考虑建筑物对沉降的要求以及桩端持力层土层的性质。当桩端持力层强度高或者建筑物对沉降要求严格时，β应取低值。

中密砂类土的侧阻力特征值可取一定范围。

桩端地基土未经修正的承载力特征值 qp（kPa），能够依据现行的国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 中的相关规定来确定。

桩端天然地基土的承载力折减系数αp，其取值可以在 0.4 到 0.6 之间。当天然地基承载力较高时，就取较低的值。

式（7.3.3 - 1）中，桩身强度折减系数η与工程经验相关，也与拟建工程的性质密切相关。工程经验涵盖对施工队伍素质的掌握，对施工质量的把握，对室内强度试验与实际加固强度比值的了解，以及对实际工程加固效果等情况的认知。拟建工程性质包含工程地质条件，上部结构对地基的要求，还有工程的重要性等。参考日本的取值情况，同时结合我国的经验。在干法施工时，η的取值为 0.2 到 0.25 之间；在湿法施工时，η的取值为 0.25。

水泥土强度存在限制。当水泥土强度为 2MPa 时，一根直径的搅拌桩，其单桩承载力特征值大概只有左右。所以复合地基承载力会受水泥土强度的管控。若桩中心距为 1m ，其特征值不宜超出，不然就需要增大置换率，且不一定经济合理。

水泥土的强度会随着龄期的增加而变大。当龄期超过 28 天后，其强度依然会有显著的增长。为了降低成本，在承重搅拌桩试块方面，国内外都将 90d 龄期当作标准龄期。对于起到支挡作用且承受水平荷载的搅拌桩，由于要考虑开挖工期的影响，所以可以将 28d 龄期作为水泥土强度的标准龄期。从抗压强度试验中可以得知，在其他条件都相同的情况下，不同龄期的水泥土的抗压强度之间的关系大致呈现出线性关系，其经验关系式如下：

fcu7＝（0.47～0.63）

＝（0.62～0.80）

＝（1.15～1.46）

＝（1.43～1.80）

＝（2.37～3.73）fcu7

＝（1.73～2.82）

上式中，fcu7 为 7d 龄期的水泥土抗压强度； 为 14d 龄期的水泥土抗压强度； 为 28d 龄期的水泥土抗压强度； 为 60d 龄期的水泥土抗压强度； 为 90d 龄期的水泥土抗压强度。

水泥土的龄期超过三个月后，其强度增长变得缓慢。180 天的水泥土强度是 90 天的 1.25 倍。并且 180 天之后，水泥土的强度增长依然没有终止。

采用桩上部进行复搅或者对桩全长进行复搅，并且在桩上部增加水泥用量进行变掺量设计，这样做有益于提高单桩的承载力，同时也能够节省造价。

路基下应在需要的范围内通过验算来布桩。堆场下也应在需要的范围内通过验算来布桩。柱状加固可以采用正方形的形式布桩。柱状加固也可以采用等边三角形的形式布桩。

水泥土搅拌桩复合地基的变形计算，本次修订进行了较大的修改。在计算时，采用了第 7.1.7 条所规定的计算方法。经计算，其结果与实测值较为符合。

国产水泥土搅拌机配备的泥浆泵工作压力通常小于 2.0MPa。上海生产的三轴搅拌设备配备的泥浆泵额定压力为 5.0MPa，这种情况下成桩质量较好。在用于建筑物地基处理时，在某些地层条件下，像深度大于 10.0m 这样的深层土处理效果不佳，处理后地基变形较大，从而限制了水泥土搅拌桩在建筑工程地基处理中的应用。用设备能力来评价水泥土成桩质量，主要由以下三个因素决定：一是搅拌次数；二是喷浆压力；三是喷浆量。国产水泥土搅拌机的转速比较低，所以搅拌次数需要通过降低提升速度或者进行复搅来解决。而喷浆压力和喷浆量这两个因素对成桩质量的影响是有相关性的。当喷浆压力保持一定时，喷浆量大的成桩质量就好；当喷浆量保持一定时，喷浆压力大的成桩质量就好。提高国产水泥土搅拌机的配备能力，这是保证水泥土搅拌桩成桩质量的重要方面。本次修订针对建筑工程地基处理中所使用的水泥土搅拌机的配备能力设定了最低要求。要满足这一要求，水泥土搅拌机配备的泥浆泵工作压力最好不要小于 5.0MPa。

干法施工时，日本生产的 DJM 粉体喷射搅拌机械，其空气压缩机容量为 10.5m3/min，喷粉空压机的工作压力通常为 0.7MPa。而我国自行生产的粉喷桩施工机械，其空气压缩机容量相对较小，喷粉空压机的工作压力都小于等于 0.5MPa。

所以，国产水泥土搅拌机械的设备能力需要适当提高，这样能保证搅拌桩的施工质量，这对建筑地基处理而言是非常重要的。

国产水泥土搅拌机的搅拌头大多采用双层（多层）十字杆形或者叶片螺旋形。这类搅拌头在切削和搅拌加固软土方面很合适。然而，它对块径大于某一尺寸的石块、树根以及生活垃圾等大块物的切割能力比较差。即便将搅拌头进行了加强处理，使其能够穿过块石层，但施工效率依然较低，并且机械磨损情况较为严重。施工时，宜将其挖除后再填素土。这样做增加的工程量不大，却能大大提高施工效率。若遇到明浜、池塘及洼地，应进行抽水和清淤，回填土料并予以压实，不能回填生活垃圾。

搅拌桩施工过程中，搅拌次数增多时，拌和就会更均匀，水泥土强度也会更高，然而施工效率会降低。试验表明，在加固范围内，若土体任一点的水泥土每遍都经过 20 次拌合，其强度就能达到较高值。每遍搅拌次数 N 可通过下式来计算。

（12）

式中：h——搅拌叶片的宽度（m）；

β——搅拌叶片与搅拌轴的垂直夹角（°）；

ΣZ——搅拌叶片的总枚数；

n——搅拌头的回转数（rev/min）；

V——搅拌头的提升速度（m/min）。

搅拌法在施工过程中，依据实际施工经验，当施工到顶端 0.3m 至 0.5m 这个范围时，由于上覆土压力比较小，所以搅拌质量不太好。正因如此，其场地整平的标高应该比设计所确定的桩顶标高还要高出 0.3m 至 0.5m 。在制作桩的时候，依然要施工到地面。等到开挖基坑的时候，再把上部 0.3m 至 0.5m 桩身质量较差的那部分桩段挖掉。现场实践表明，搅拌桩用于基坑开挖且作为承重桩时，桩身水泥土具备一定强度。若用机械开挖基坑，容易碰撞损坏桩顶。所以，基底标高以上 0.3m 宜采用人工开挖，这样能保护桩头质量。

水泥土搅拌桩施工前要进行工艺性试成桩。通过试成桩可以提供提钻速度这一参数。还能提供喷灰（浆）量等参数。以此来验证搅拌均匀程度以及成桩直径。同时也能借此了解下钻的阻力情况。还能了解提升的阻力情况。并且能了解工作效率等。

湿法施工应注意以下事项：

每个水泥土搅拌桩的施工现场，因为土质存在差异，并且水泥的品种和标号也各不相同，所以搅拌加固的质量有较大差别。在正式进行搅拌桩施工之前，都应该按照施工组织设计所确定的搅拌施工工艺制作数根试桩，之后再最终确定水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机的提升速度以及复搅深度等参数。

制桩质量的好坏会直接对地基处理的效果产生影响。其中的重要部分是注浆量以及水泥浆和软土搅拌的均匀情况。所以，在施工过程中应当严格把控喷浆提升速度 V，并且可以按照下面这个式子来进行计算：

（13）

式中：V——搅拌头喷浆提升速度（m/min）；

γd、γ——分别为水泥浆和土的重度（kN/m3）；

Q——灰浆泵的排量（m3/min）；

αw——水泥掺入比；

αc——水泥浆水灰比；

F——搅拌桩截面积（m2）。

7）严禁使用施工单位自制的记录仪。

固化剂从灰浆泵到达搅拌机出浆口要通过较长的输浆管，所以必须要考虑水泥浆到达桩端的泵送时间。通常可以通过试打桩来确定其输送时间。

成桩过程中，若因电压过低或其他原因导致停机，使成桩工艺中断，需将搅拌机下沉至停浆点以下 0.5m 。待恢复供浆后，再喷浆提升继续制桩。中途停止输浆达 3h 以上，会使水泥浆在整个输浆管路中凝固，所以必须排清全部水泥浆并清洗管路。

壁状或块状加固适合采用湿法。水泥土的终凝时间大约是 24 小时。因此，相邻单桩搭接施工的时间间隔不宜超过 12 小时。

搅拌机预搅下沉过程中不宜进行冲水操作。如果遇到硬土层导致下沉速度过慢的情况，才可以适量冲水。不过，在冲水时应当考虑到冲水对桩身强度所产生的影响。

壁状加固时，相邻桩的施工时间间隔不能过长。不宜超过 12 小时。若间隔时间过长，导致与相邻桩无法搭接，就应采取局部补桩或注浆等补强措施。

干法施工应注意以下事项：

每个场地在开工前，成桩工艺试验是必不可少的。因为制桩喷灰量与土性、孔深、气流量等多种因素相关，所以要根据设计要求逐步进行调试，确定施工的有关参数，比如土层的可钻性、提升速度等，这样在正式施工时才能顺利进行。施工经验显示，当送粉管路长度超过 60m 后，送粉阻力会明显增大，并且送粉量也不容易保持稳定。

由于干法喷粉搅拌难以做到严格控制，所以必须认真操作粉体自动计量装置，要对固化剂的喷入量进行严格控制，以满足设计要求。

合格的粉喷桩机通常已将提升速度与搅拌头转速进行了匹配。钻头每搅拌一圈大约提升 15mm，以此来确保成桩搅拌的均匀性。然而，在每次搅拌过程中，桩体都会出现极为薄的软弱结构面，这对承受水平剪力是不利的。一般可以采用复搅的方式来提升桩体的均匀性，消除软弱结构面，进而提高桩体的抗剪强度。

这样能确保固化剂的设计喷入量。

固化剂从料罐到达喷灰口需要一定的时间，存在时间延迟。绝对不可以在没有喷粉的状况下进行钻机的提升作业。

喷粉量对于保证成桩质量而言是重要的因素，必须要对其进行有效的测量。

7.3.7 本条是对水泥土搅拌桩施工质量检验的要求。

国内的水泥土搅拌桩大多使用国产的轻型机械来进行施工。这些机械的质量控制装置比较简单粗糙。施工质量能否得到保证，在很大程度上是由机组人员的素质以及责任心所决定的。加强全过程的施工监理很重要，严格检查施工记录也很重要，严格检查计量记录同样重要，这些都是控制施工质量的重要手段。检查的重点包括水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。

水泥土搅拌桩复合地基承载力的检验需要进行单桩或多桩复合地基静载荷试验以及单桩静载荷试验。检测分为两个阶段，其一，在施工前进行为设计提供依据的承载力检测，试验的数量在每一项工程中不少于 3 根，倘若单项工程中的地质情况不均匀，就应当增加试验的数量。其二，在施工完成后进行验收检验，其数量为总桩数的 1％，并且每一项工程不少于 3 根。上述两个阶段的检验都不能缺少，并且要严格执行。对于重要的工程，在变形要求严格的情况下，适宜进行多桩复合地基静载荷试验。

对于重要且变形要求严格的工程，或者在经触探和静载荷试验检验后对桩身质量存在怀疑时，应当在成桩 28 天后，运用双管单动取样器来钻取芯样，以此进行水泥土抗压强度的检验。目前，水泥搅拌桩的桩身质量检验还没有成熟的方法，尤其是对于常用的直径干法桩，所遇到的困难会更大。在采用钻芯法进行检测时，应该使用双管单动取样器，防止因过大扰动芯样而导致检验结果失真。钻芯困难时，能够采用单桩竖向抗压静载荷试验的方式来检测桩身质量。加载量最好是（2.5 至 3.0）倍的单桩承载力特征值。卸载之后，把桩头挖开，查看桩头是否遭到破坏。