引言:
软基处理技术在工程建设中发挥着至关重要的作用,直接影响工程质量和安全。随着建筑工程规模的不断扩大和施工难度的增加,对软基处理技术的要求也越来越高,综合冻结法和水泥搅拌桩加固技术作为两种典型的软基处理方法,各具特色,在不同工程中得到广泛应用,深入分析和对比这两种技术的特点和适用条件,对于指导工程实践、提高施工效率和质量具有重要意义,本研究将从多个角度对这两种技术进行全面对比,为工程技术人员提供参考依据。
一、综合冻结法与水泥搅拌桩加固技术的基本原理及适用条件
(一)综合冻结法的原理及适用条件
综合冻结法是通过人工方式将地基土体冻结成固体的软基处理技术。其原理是利用制冷设备将低温冷媒输送至预先埋设在地下的冻结管中,使周围土体温度降至冰点以下,形成冻土体,冻土体强度高、变形小,能够有效改善地基承载力和稳定性,该方法适用于高地下水位、流砂层、软弱黏土等复杂地质条件,尤其在地下工程、隧道施工、深基坑支护等领域表现突出,综合冻结法具有施工速度快、对周围环境影响小、可重复使用等优点,但需考虑解冻后地基的稳定性问题。
(二)水泥搅拌桩加固技术的原理及适用条件
水泥搅拌桩加固技术是通过机械搅拌将水泥浆液与原状土强制搅拌,形成具有一定强度、抗渗性和耐久性的水泥土桩体从而达到加固软弱地基目的的技术。其原理是利用水泥与土体中的矿物质发生一系列物理化学反应,形成具有胶结强度的固结体,水泥搅拌桩技术适用于各类软弱土层如淤泥、淤泥质土、软塑黏土等,在道路工程、建筑基础、堤防加固等领域广泛应用,该技术具有施工设备简单、工艺成熟、适应性强等优势,但对水泥用量和搅拌均匀度要求较高,施工质量控制是关键[1]。
二、综合冻结法与水泥搅拌桩加固技术的施工工艺对比
(一)综合冻结法的施工工艺及流程
综合冻结法的施工工艺主要包括冻结管布置、钻孔安装、制冷系统安装、冻结过程控制和解冻等步骤,根据工程需求设计冻结管网布置方案,确定冻结管间距和深度,随后进行钻孔作业,采用回转钻机或冲击钻机完成钻孔并安装冻结管,冻结管安装完毕后,连接制冷系统,包括制冷机组、循环泵和管路系统。启动制冷系统后,低温冷媒在冻结管内循环,逐渐冻结周围土体,冻结过程中需持续监测土体温度、地表沉降和周边建筑物变形等参数,及时调整冻结强度,当冻土体强度达到设计要求时,进入维护冻结阶段,保持冻土体稳定,工程完成后,按计划进行解冻,可采用自然解冻或人工加热方式,整个施工过程需要精确控制冷量输入和温度分布以确保冻结效果和工程安全。
(二)水泥搅拌桩加固技术的施工工艺及流程
水泥搅拌桩加固技术的施工工艺是一个系统化、精细化的过程,涉及多个关键环节,每一步骤都直接影响最终的地基加固效果,场地准备阶段需要仔细清理施工区域,进行精确的测量放线,为后续桩体施工奠定基础,设备就位环节要根据工程特点选择合适的搅拌机,可能是干法或湿法设备,这直接关系到施工效率和质量。搅拌参数的确定是整个工艺的核心,需要综合考虑土质条件和设计要求,精确设定水泥用量、搅拌速度和提升速度等关键参数,水泥浆的制备同样至关重要,严格控制水灰比是确保浆液均匀性的关键,在桩体施工阶段搅拌机钻杆需要缓慢、均匀地插入土层,同时注入水泥浆并开始搅拌,提升过程中持续搅拌和注浆以形成质量均匀的水泥土桩体。整个施工过程中,需要实时监控各项搅拌参数如转速、提升速度和注浆量等,及时调整以确保桩体质量,通过取芯或静力触探等方法进行质量检测验证桩体强度和均匀性,与综合冻结法相比,水泥搅拌桩技术的施工工艺虽相对简单,但对施工质量控制的要求极高,需要施工团队具备丰富的现场经验和精细化管理能力,以应对复杂多变的地质条件和施工环境,确保最终达到预期的地基加固效果[2]。
三、综合冻结法与水泥搅拌桩加固技术的优缺点及经济性分析
(一)两种技术的优缺点对比
综合冻结法和水泥搅拌桩加固技术作为软基处理的两种主要方法,各有其独特的优势和局限性。综合冻结法以其广泛的适用性脱颖而出,特别是在处理高地下水位、流砂层等复杂地质条件时表现出色,其可控的冻结效果允许工程师根据具体需求精确调整冻结强度和范围,这种灵活性在复杂工程中尤为宝贵,该技术对周围环境影响小,无污染,符合现代工程的环保要求,快速的施工速度和形成临时支护的能力使其在紧急项目中具有明显优势。然而综合冻结法也面临着设备投入大、能耗高的挑战,这可能增加工程成本,地面隆起和解冻后的不均匀沉降风险,以及长期冻结可能对土体结构和地基稳定性的潜在影响,都需要在应用时谨慎考虑,相比之下水泥搅拌桩加固技术以其简单的施工设备和成熟的工艺赢得了广泛应用,它适用于多种软弱土层,能持久改善土体强度和变形性能,这对提高地基长期稳定性至关重要。该技术还可与其他地基处理方法结合,进一步增强加固效果,然而水泥搅拌桩技术也存在质量控制难度大、可能扰动周边土体、在高有机质含量土层中效果不佳等问题,产生的固化土可能对环境造成一定影响,这在某些情况下可能受到限制,在实际应用中工程师需要权衡这两种技术的优缺点,结合具体工程条件、环境要求和预算限制,选择最适合的软基处理方案。
(二)两种技术的经济性分析
综合冻结法和水泥搅拌桩加固技术在经济性方面存在显著差异,需要从多个角度进行分析。综合冻结法的初期投资较大,主要包括制冷设备、冻结管网和控制系统等,这些设备成本高昂,冻结过程中的能耗较高尤其是在大规模或长期冻结工程中,电力消耗成为主要成本之一,然而综合冻结法的优势在于可重复使用,设备可在多个项目中循环利用,从长远来看可降低单个项目的成本,对于特殊地质条件或临时性工程,综合冻结法可能是唯一可行的方案,此时其经济性需要与工程的整体效益结合考虑。水泥搅拌桩加固技术的初期投资相对较低,主要包括搅拌设备和水泥材料费用,该技术的优势在于施工速度快,可大面积快速施工,有利于缩短工期,降低间接成本,然而水泥搅拌桩技术的材料成本,特别是水泥用量,对总成本影响较大,在大型项目中水泥用量的微小变化可能导致成本的显著波动,水泥搅拌桩的质量控制成本也不容忽视,包括现场试验、质量检测等费用。从长期效益来看,水泥搅拌桩加固效果持久,可减少后期维护成本,综合考虑,对于常规软土地基处理,水泥搅拌桩技术通常具有较好的经济性;而对于特殊地质条件或临时性工程,综合冻结法虽然初期投资高,但可能是更经济的选择,在实际应用中需要结合具体工程条件、工期要求和长期效益等因素,进行全面的经济性评估,选择最优方案[3]。
结束语:
综合冻结法和水泥搅拌桩加固技术作为软基处理的两种重要方法,各有其独特的优势和适用范围,综合冻结法在特殊地质条件下表现出色,而水泥搅拌桩技术则在普通软土地基处理中应用广泛,选择合适的软基处理技术需要综合考虑工程地质条件、施工环境、工期要求和经济因素等多方面因素,未来研究应着重探讨两种技术的优化组合应用,以充分发挥各自优势,提高软基处理效果和效率。
参考文献
[1]陈正佳.软基处理技术在市政道路路基工程施工中的应用分析[J].建材发展导向,2024,22(17):101-104.
[2]张子贵.公路工程软基处理技术及质量控制探究[J].汽车周刊,2024,(08):234-236.
[3]陈政.基于水泥搅拌桩的软土地基加固技术分析[J].重庆建筑,2023,22(10):41-44.