淺析水泥深層攪拌樁處理公路軟基施工技術

摘要：水泥漿深層攪拌樁（水泥深攪樁）作為地基加固新技術之一，因其加固軟土地基效果好、速度快，可最大限度地減少工后沉降，特別是對于減少地基不均勻沉降、防止路堤失穩(wěn)等方面有著其他軟基處理方法無法比擬的優(yōu)點。文章探討了在某公路軟基處理中水泥深層攪拌樁的施工技術。

關鍵詞：加固深度；施工控制；質量；攪拌樁

中圖分類號：TU528文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）11-0163-02

水泥深攪樁處理屬于半剛性樁復合地基。深層水泥攪拌法的技術含義可以簡要描述如下：用一種成孔—噴漿—攪拌三位一體的專用機具，在設計加固深度范圍內(nèi)，把水泥漿與被切碎了的地基土強行原位攪拌均勻，通過水泥漿與土顆粒間一系列物理、化學作用和一定的時間過程，逐漸固化成結硬的水泥土樁狀體；攪拌樁與樁間土組成復合土層，形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土樁體，改善并提高了原天然地基土層的物理力學性能，水泥攪拌樁與樁間土共同承受上部結構的垂直荷載，從而達到加固軟弱地基的目的。

下面本人就施工實踐對水泥深攪樁的施工控制和質量檢測談一些體會。

一、公路施工中水泥深攪樁的施工控制

（一）施工準備

1．土質確認及配合比設計：為使深層攪拌樁具有合理性和經(jīng)濟性，施工前應詳查地質報告、實測復核土質不同深度的變化狀況，做好配合比設計。通過對場地淤泥土樣室內(nèi)配合比試驗，確定水泥摻入比為15%，采用的水泥水灰比控制為0.45，石膏粉含量為水泥用量的2%，木質素磺酸鈣為水泥用量2%。

2．機具性能和功能的選擇：機具的機械性能必須穩(wěn)定。水泥漿噴射裝置必須配有流量計裝置，能準確反映水泥漿的瞬時噴入量和累計噴入量，配備電腦記錄儀及打印設備，以便及時了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。施工前機具應經(jīng)計量測試部門檢定合格并試機運轉良好。

3．試樁：試樁目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、鉆桿提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數(shù)。通過試樁后檢測，將“原兩噴四攪”工藝改為“兩噴六攪”工藝，成樁質量與下步開展規(guī)?；┕さ玫搅擞行ПＷC和正確指導。

（二）施工工藝

水泥深攪樁施工工藝為：原地面整平→樁位放樣→鉆機定位→制漿、鉆桿正循環(huán)下沉鉆進至設計深度（預攪）→反循環(huán)上提噴漿至工作基準面以下30cm→第二次正循環(huán)下沉攪拌→反循環(huán)上提攪拌噴漿→第三次正循環(huán)下沉攪拌→反循環(huán)緩速上提攪拌→提桿出孔→鉆機移至下一樁位。

（三）施工工藝中的重要環(huán)節(jié)控制

1．鉆機定位：原地面經(jīng)過整平合格后，按照布樁圖采用控制點準確測量定樁，樁位偏差不得大于10cm，水平偏差不能超過5cm，并使鉆機攪拌軸保持垂直。為保證水泥漿攪拌樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿前、后、左、右距離相等來進行控制。

2．水泥漿的制備：制漿池應采用鋼制圓形并不可變形，在池壁上避開攪拌葉焊制計量水的標志。制漿池和供漿池均應安裝攪拌葉，攪拌葉片直徑比漿池直徑小5cm，最下面的攪拌葉片比池底高1cm，若間隙過大會造成水泥被甩到池邊攪不開或粘壁。這樣邊制漿邊攪拌供漿，漿的均勻性好。尤其在噴漿過程中發(fā)生問題暫停噴漿，供漿池內(nèi)照攪不誤，漿液不會產(chǎn)生離析，影響成樁質量，也不會造成放出的漿暫時不用而報廢。水泥漿制備應以單根樁儲料為單位按設計配合比計量投料并有富余量，充分拌和均勻。由于水泥投料不足而又多加水量，引起水灰比增大，導致水泥漿濃度降低，它相當于地基土含水量提高，從而使樁身強度降低。有資料介紹，水泥摻量相同時，土層含水量增加10%，水泥土強度會降低10%～15%。

3．正循環(huán)下沉鉆進攪拌：第一次下鉆時為避免堵管應帶漿下鉆，嚴禁帶水下鉆。采用低檔，下沉速度由電機的電流監(jiān)測表控制，工作電流控制在70A以內(nèi)。攪拌桿有效長度應大于施工樁長，葉片直徑不小于設計樁徑，以保證滿足設計樁長和樁徑的需要。

4．反循環(huán)上提噴漿攪拌：第一次噴漿應小于總漿量的1/2。嚴格控制噴漿時間和停漿時間，為保證水泥攪拌樁樁底、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部、樁頂部分別停留30s，進行坐漿攪拌，余漿上提過程中全部噴入樁體。噴漿壓力控制在0.5～0.7MPa。施工時應連續(xù)噴漿，若因故停漿，應將攪拌機下沉到停漿點以下1m處，待恢復供漿時再噴漿提升。

5．重復攪拌：在水泥摻入比達到一定程度時（一般為10%～15%），保證攪拌程度比增加水泥含量對承載力的提高更有效。為了保證水泥漿與土充分拌勻，在電動機功率允許的前提下，應盡量多裝幾把葉片。在水泥摻量、噴漿壓力和機具轉速相同時，提升速度慢的樁身強度較高。

二、質量檢驗

（一）水泥漿質量檢驗

進場水泥必須經(jīng)過檢驗確定滿足要求后方可使用。水泥漿采用泥漿比重計操作較為復雜，不注意保養(yǎng)會影響測試精度；玻璃比重計操作最為簡捷，事先應進行標定，測試時最好在供漿池內(nèi)進行，這樣會造成停拌并經(jīng)較長時間穩(wěn)定后才可測試，有時也會因有漿沫導致讀數(shù)不準；采用1000ml的容量瓶、精度能滿足1g的充電式電子秤組合，既能快速方便測準水泥漿比重，又可透過玻璃直觀看到若干個水泥漿樣品狀態(tài)。具體操作為：（1）室內(nèi)標定容量瓶體積，校準電子秤；（2）在攪拌中的供漿池取樣，通過玻璃漏斗緩慢傾入容量瓶至刻度線，若有外壁沾漿，可用紙巾或濕潤毛巾拭凈，然后秤量；（3）計算r=m/v，得水泥漿比重。

（二）成樁質量檢驗

1．根據(jù)施工記錄對每根樁進行質量評定：對每根成型的攪拌樁質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數(shù)，以及施工機具參數(shù)。

2．開挖后檢驗其樁位偏差、樁徑、樁數(shù)與樁頂外觀質量。

3．鉆取樁身芯樣、制取試塊、測定樁身強度，也可進行單樁靜載荷試驗或復合地基靜載荷試驗，檢驗復合地基承載力。

4．復合地基靜荷試驗：可做單樁或多樁的復合地基試驗，直接測試復合地基承載力。試驗點數(shù)量不應少于3點。靜載荷試驗時，樁頂標高、樁頭與樁間土處理、面積置換率和荷載條件均應模擬實際工程情況。當承壓板尺寸與設計要求的面積置換率有較大差別時，復合地基承載力f可按下式換算：f=N/A+fks（1-A0/A）式中：N為按規(guī)范JGJ79-91復合地基承載力基本值確定原則所取用的荷載，N；A0為設計面積置換率要求的承壓板面積，cm²；A為試驗實際使用的承壓板面積，cm²；fsk為樁間土天然地基承載力。

5．單樁靜載荷試驗：設計時對樁間土天然地基承載力已經(jīng)確認時，可根據(jù)單樁靜載荷試驗確定的承載力和荷載推斷復合地基承載力。這是間接檢驗復合地基承載力方法。水泥攪拌樁通常認為是一種半剛半柔性樁。規(guī)范沒有提供相應的試驗方法。一般采用混凝土樁（剛性樁）試驗方法可能是不適宜的。進行單樁靜載荷試驗，不如直接進行復合地基靜載荷試驗。

6．動態(tài)測試：規(guī)范沒有規(guī)定可采用動態(tài)法測試攪拌樁單樁承載力和檢驗樁身缺陷。曾經(jīng)使用過反射波法確定水泥深攪樁的強度、樁長及完整性，快速無損，較為準確。測試原理是通過測試超聲波在水泥土中的傳播速度，找出不同水泥摻量、不同含水量對波速的影響。

三、結語

根據(jù)水泥土反應機理和施工的實踐結果來看，水泥摻入量達到一定值時，單純提高水泥用量對強度提高不顯著，提高攪拌的均勻性對樁的強度影響較大。對于不同的類型和不同性質軟土，必須在現(xiàn)場采取有代表性芯樣進行配合比試驗，才可達到設計的加固效果，如實反映設計要求。

施工前做試驗樁是必要的，以此確定的施工參數(shù)對大面積施工的質量控制很關鍵。制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。拌制漿液的罐數(shù)、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應有專人真實記錄。

施工過程中的攪拌質量（鉆桿轉速和復攪次數(shù)）對成樁質量影響大，作為質量控制的關鍵除了水泥用量以外，攪拌質量應作為重點來管理。因軟土地基在不同地段、不同土層土質都不同，為了能客觀有效地評價深層攪拌樁施工質量和處理效果，質量檢測宜采用多種方式綜合測定、綜合評分。

作者簡介：鄧偉男，男，廣東惠州人，中級工程師，研究方向：公路工程施工管理。