水泥土搅拌桩加固机理及临界桩长

水泥土搅拌桩是水泥或水泥系固化材料与土混合形成的桩，由于土质的不同，其固化机理也有差别。用于砂性土时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。

水泥（或水泥浆）与软黏土采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥土的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化机理有所不同，混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥土中，由于水泥的掺量很小，仅占被加固土重的7%～15%，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质——土的围绕下进行，所以硬凝速度缓慢且作用复杂。水泥加固软黏土主要产生如下反应：水泥的水解和水化反应、离子交换和团粒化作用、凝硬反应。

从搅拌技术方面看，搅拌机的切削只能把黏土切成黏土团块与泥浆，水泥拌入后，土团块中的孔隙被水泥浆充填，硬化后成为强度较高的水泥石，而黏土团块却没有与水泥产生作用，仍保持强度很低的软土性质，形成水泥石包裹团块的水泥土结构。搅拌越充分，黏土团块粉碎越细，水泥与土的相互作用就越均匀，水泥土的强度就越高。因此，施工时必须对地基土进行充分搅拌破碎并与水泥浆混合，才能制成符合工程要求的水泥土体。

水泥土搅拌桩的承载性状可归纳为：(www.xing528.com)

（1）在桩顶荷载作用下，水泥土搅拌桩的沉降主要由桩身引起的，而且桩身上部的压缩量比下部的大，到达桩端几乎接近于0。

（2）由于桩身上部压缩较大，因此桩周摩阻力在桩身上部得到充分发挥，类似于纯摩擦桩的特征。

根据水泥土搅拌桩的这种承载特性，对于一定的地质条件，搅拌桩存在一临界桩长。当超过该临界桩长时，超过部分的桩体承载作用实际很小，甚至不起作用。临界桩长与桩径、桩体刚度等因素有关。