水泥攪拌樁工藝在中江高速軟基路段應(yīng)用

摘要：結(jié)合水泥攪拌樁在中江高速的工程實踐，介紹了該施工工藝的施工流程、關(guān)鍵控制措施、施工組織以及成品的檢驗方法，為軟基路處理、新舊路基結(jié)合部的施工提供成功經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：軟基路段 施工 水泥攪拌樁

一、工程概述

江睦路互通工程為中江高速第十四合同段新增工程，含A、B、C、D、E、F六條匝道，軟基處理方式為深層攪拌樁、袋裝砂井結(jié)合超載預(yù)壓。其中B、C、E、F匝道與主線相接，搭接段進(jìn)行臺階式搭接。 中江高速地處珠江三角洲，軟基深厚，達(dá)到20~25m左右。

江睦路互通為新增工程，為了加快施工進(jìn)度，減少工后沉降，特采用水泥攪拌樁對軟基進(jìn)行加固處理。

二、深層攪拌施工技術(shù)

（一）施工工藝

1.施工順序

（1）就位

吊車（或塔架）懸吊深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，使中心管（雙攪拌軸機(jī)型）或鉆頭（單軸型）中心對準(zhǔn)設(shè)計樁位。

（2）預(yù)攪下沉

待深層攪拌機(jī)的冷卻循環(huán)正常后（對于采用潛水電機(jī)型，對空氣冷卻型電機(jī)無此內(nèi)容），啟動電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架邊攪拌、邊切土下沉，下沉速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制，工作電流不應(yīng)大于70A。

（3）制備水泥漿

待深層攪拌機(jī)下沉到一定深度時，即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿、待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。

（4）噴漿攪拌提升

深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，并且邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)攪拌鉆頭，同時嚴(yán)格按照設(shè)計確定的提升速度提升深層攪拌機(jī)。

（5）重復(fù)攪拌下沉和提升

待深層攪拌機(jī)提升到設(shè)計加固范圍的頂面標(biāo)高時，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空。為使軟土和水泥漿攪拌均勻，可再次漿攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計加固深度后再漿攪拌機(jī)提升出地面。

（6）清洗

向集料斗中注入適量的清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘余的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭上的軟土清除干凈。

（7）移位

將深層攪拌機(jī)移位，重復(fù)上述（1）~（6）步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。

對于單攪拌軸的深層攪拌施工中預(yù)攪下沉?xí)r也有采用噴漿切割土體、攪拌下沉的工藝、以防止出漿口在下沉過程中被土團(tuán)所堵塞。

2.施工注意事項

（1）施工前應(yīng)確定灰漿泵輸送量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等。

（2）所使用的水泥都應(yīng)過篩，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。拌制水泥漿液的罐數(shù)、水泥和外摻劑用量以及泵送漿液的時間應(yīng)有專人記錄；噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國家計量部門認(rèn)證的監(jiān)測儀器進(jìn)行自動記錄。

（3）攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，并應(yīng)有專人記錄。

當(dāng)水泥漿液提升到達(dá)出漿口后，應(yīng)噴漿攪拌30秒，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅匍_始提升攪拌頭。

（5）攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水。

（6）施工時如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5米處，待恢復(fù)供漿時再噴漿攪拌提升。若停機(jī)超過三個小時，宜先拆卸輸漿管路，并進(jìn)行清洗。

停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計標(biāo)高30~50cm。

3.開挖效果

將經(jīng)過一個月自然養(yǎng)護(hù)后的柱狀水泥土攪拌樁體進(jìn)行開挖，觀察攪拌加固效果。

（1）外形尺寸

只要是經(jīng)過充分?jǐn)嚢?，水泥土樁體的輪廓尺寸和攪拌頭的葉片直徑相當(dāng)，上下尺寸基本一致。

（2）相對強度

經(jīng)深層攪拌法加固后形成樁體的周圍軟土的狀態(tài)與天然軟土相一致，用鐵鍬輕挖即能掘起一大塊。但摻入8%水泥的深層攪拌樁體卻要用腳用力踩鐵才能掘下一塊。而摻入12%水泥的攪拌樁體須用鎬才能刨動。

（3）斷面情況

單根深層攪拌樁的橫斷面從整體而言基本均勻，但由于水泥漿的顏色和軟土不同，所以在某些局部也能看到水泥富集的“結(jié)核區(qū)”，隨著攪拌次數(shù)的增多，這些“結(jié)核”可大大減少，但相對的施工時間增長。實際采用攪拌兩次（即噴漿攪拌一次，再重復(fù)上下攪拌一次）的工藝。

（4）本工程深層攪拌樁的施工參數(shù)如下：

1.水泥摻入比：按照設(shè)計要求，本工程中深層水泥攪拌樁的水泥摻入比為55kg/m；

2.水灰比：0.45～0.5：1；必須根據(jù)現(xiàn)場情況嚴(yán)格控制水灰比；

3.送漿壓力：0.5～1.0MPa；視現(xiàn)場地質(zhì)情況分三至四檔進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4.攪拌提升速度：0.8m/min；

5.復(fù)攪次數(shù)：二次；即上、下各攪拌二次（復(fù)攪深度：全程復(fù)攪）。

其他施工參數(shù)按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-91》執(zhí)行。

（二）施工組織

由于現(xiàn)有施工場地部分地區(qū)遍布雜草，部分地區(qū)為魚塘，因此在開始攪拌樁施工前，需將場區(qū)內(nèi)的雜草等清除，將魚塘填平，魚塘填平需注意清除淤泥。

深層水泥攪拌樁施工應(yīng)前完成如下準(zhǔn)備工作：

1.搞好場地的三通（路、水、電）一平物，查清地下管線的位置及確定架空電線的位置、高度，根據(jù)設(shè)計文件要求對需要進(jìn)行攪拌樁處理部位進(jìn)行清表工作。清除表面浮土、植物根莖并開挖或者填筑到設(shè)計標(biāo)高（即攪拌樁樁頂標(biāo)高）。

2.放線：按設(shè)計圖紙放線，準(zhǔn)確定出各攪拌樁的位置；按設(shè)計要求，進(jìn)行現(xiàn)場測量放線，定出每一個樁位，并打入小木樁。根據(jù)需要要改動原設(shè)計位置，需取得設(shè)計、監(jiān)理等的同意后，方可執(zhí)行。

3.作好施工布置規(guī)劃，包括供水供電線路、機(jī)械設(shè)備施工線路、機(jī)械設(shè)備放置位置、材料堆放位置、運輸通道等。

4.根據(jù)設(shè)計文件要求對原有路基進(jìn)行臺階開挖，結(jié)合現(xiàn)場實際條件，施工便道暫用主線路基，將挖臺階的土方放至指定臨時棄土場進(jìn)行存放。

5.勞動組織

每臺班深層攪拌機(jī)械由7人組成：

班長：1名，負(fù)責(zé)深層攪拌施工指揮，協(xié)調(diào)各工序間的操作聯(lián)系；

司機(jī)：1名，按照班長發(fā)出的信號，正確操縱攪拌機(jī)的下沉、提升、停漿等；觀察和檢查攪拌機(jī)運轉(zhuǎn)情況，做好維修保養(yǎng)工作；

司泵工：1名，負(fù)責(zé)指揮灰漿制備，泵送系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，做好水泥制備設(shè)備保養(yǎng)。負(fù)責(zé)輸漿管路的清洗；

記錄：1名，依據(jù)設(shè)計要求，測定攪拌樁每延米的灌漿量；發(fā)現(xiàn)停漿時立即通知班長，采取補救措施；同時記錄施工中的各種數(shù)據(jù)，復(fù)查樁位、水泥漿配比等；

拌漿工：2名，按設(shè)計配合比制備水泥漿固化劑，并按照司泵工的指揮，將水泥漿倒入集料斗；

供料工：1名，負(fù)責(zé)搬運水泥及外摻劑；負(fù)責(zé)散裝外摻劑的過磅秤量，并裝入臨時備用的膠袋中；

另外每臺套機(jī)械應(yīng)配備一名機(jī)修工和一名電工，保證整套機(jī)械和現(xiàn)場施工的正常進(jìn)行。

（三）深層攪拌安全施工措施

（1）對于采用潛水電機(jī)型的深層攪拌機(jī)在陸上施工時，不允許中斷冷卻循環(huán)水，應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)水、回水的溫度，當(dāng)回溫度達(dá)到燙手程度時，應(yīng)加大進(jìn)水量。

（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)攪拌機(jī)的入土切削和提升攪拌負(fù)荷太大及電機(jī)工作電流超過額定值時，應(yīng)減慢升降速度或補給清水；發(fā)生卡轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，應(yīng)切斷電源，并將攪拌機(jī)強制提升出地面，然后再重新啟動電機(jī)。

（3）當(dāng)電網(wǎng)電壓低于350V時，應(yīng)暫停施工，以保護(hù)電機(jī)。

（4）泵送水泥漿前，管路應(yīng)保持濕潤，以利輸漿。

（5）水泥漿內(nèi)不得夾有硬結(jié)塊，以免吸入泵內(nèi)損壞缸體，可在集料斗上部裝設(shè)細(xì)網(wǎng)進(jìn)行過篩。

（6）輸漿管路應(yīng)保持干凈，嚴(yán)防水泥漿結(jié)塊，每日完工后應(yīng)徹底清洗一次。噴漿攪拌施工過程中，如果發(fā)生事故而停機(jī)半小時以上，應(yīng)先拆卸管路，排除水泥結(jié)石，然后進(jìn)行清洗。

（7）應(yīng)定期拆卸清洗灰漿泵，注意保持齒減速箱內(nèi)泣、潤滑油的清潔。

應(yīng)定期檢查鋼絲繩的工作情況，一旦出現(xiàn)斷絲、磨損、卷花等異常情況，應(yīng)立即停止施工，更換新的鋼絲繩。

（9）應(yīng)注意高壓電線附近的施工，特別在移機(jī)過程要盡量避開高壓線。

（四）施工質(zhì)量控制

1.保證垂直度

為使攪拌樁基本垂直地面，要特別注意深層攪拌機(jī)的平速度和導(dǎo)向架對地面的垂直度，應(yīng)控制機(jī)械的垂直度偏斜不超過1%。施工中采用吊錘觀測鉆桿的垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差過大，及時調(diào)整。

2.證樁位準(zhǔn)確度

布樁位置與設(shè)計誤差不得大于2cm，而成樁樁位偏差不應(yīng)超過5cm。

3.水泥漿應(yīng)符合要求

對于噴漿攪拌工藝所使用的水泥漿要嚴(yán)格按設(shè)計的配合比拌制，制備好的水泥漿不得有離析現(xiàn)象，停置時間不宜過長。為防止水泥漿發(fā)生離析，應(yīng)將水泥漿留在灰漿拌制機(jī)中進(jìn)行不斷攪動，直到送漿前才緩慢倒入集料斗中。結(jié)停置時間超過2小時的水泥漿應(yīng)降低標(biāo)號使用。不同水泥不得混用。

4.確保攪拌施工的均勻性

（1）攪拌機(jī)械預(yù)攪下沉?xí)r應(yīng)使土體充分?jǐn)囁椤τ龅接餐?，攪拌機(jī)下沉速度過慢時，對于噴漿攪拌可采用沖水下沉，但在噴漿提升前必須將輸漿管中的存水排凈。

（2）格按設(shè)計確定的參數(shù)控制水泥漿（粉）的噴出量和攪拌提升速度。水泥的供應(yīng)量必須連續(xù)；一旦因故中斷，必須將攪拌頭下沉到停漿（粉）面以下0.5m處，待恢復(fù)供漿（粉）后再攪拌提升，以防斷樁。

（3）應(yīng)控制重復(fù)攪拌時的下沉和提升速度，以保證加固深度范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

（4）施工記錄應(yīng)詳盡完善

施工記錄必須有專人負(fù)責(zé)，深度記錄偏差不得大于5cm；時間記錄誤差不得大于2s。施工中發(fā)生的問題和處理情況，均應(yīng)如實記錄，以便匯總分析。

三、結(jié)論

水泥攪拌樁施工完成后采用輕型觸探檢驗、開挖檢驗以及荷載試驗都良好的滿足的工程要求，檢測方法及結(jié)果如下：

1.釬探檢驗

在工程樁成樁后3天內(nèi)，使用輕便觸探儀（N10）進(jìn)行釬探，以判斷樁身強度，同時檢查攪拌均勻程度。檢驗的樁數(shù)一般應(yīng)占工程樁的1%。當(dāng)樁身的N10擊數(shù)比原地基土的N10擊數(shù)增加1.5倍以上時，攪拌樁的樁身強度基本上能夠達(dá)到設(shè)計要求。根據(jù)現(xiàn)有的檢驗資料，對于不同的土質(zhì)、不同的水泥摻量時的攪拌樁身N10擊數(shù)與水泥強度有下列對應(yīng)關(guān)系：

N10（擊） 15 20～25 30～35>40

Qu(kPa) 200 300 400>500

輕型觸探檢驗的深度一般不超過4m。

2.開挖檢驗

對樁體搭接或整體性要求嚴(yán)格的工程，根據(jù)工程設(shè)計要求，在工程樁的養(yǎng)護(hù)達(dá)到一定齡期時，選取一定數(shù)量的樁體進(jìn)行開挖，直接檢驗加固體的外觀質(zhì)量，搭接質(zhì)量以及整體性、致密性等。

3.現(xiàn)場載荷試驗

對場地工程地質(zhì)量復(fù)雜的大型工程，用現(xiàn)場載荷試驗方法，測試樁的承載能力。一般僅進(jìn)行單樁垂直載荷試驗；對特別大型的工程也可進(jìn)行兩根以上的帶承臺的群樁復(fù)合地基試驗。最后確定單樁承載力≥12噸。

水泥攪拌樁施工對軟基加固效果明顯，中江高速通車以來，攪拌樁處理路段工后沉降都在設(shè)計和規(guī)范允許范圍內(nèi)，水泥攪拌樁施工不需要對軟基路段路基進(jìn)行耗費時間的預(yù)壓工作，施工便捷，造價合理，在軟基路段公路施工中有著良好的推廣和應(yīng)用前景。