淺談水泥攪拌樁在公路軟基中的應(yīng)用

陳曉東

（中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510000）

水泥攪拌樁施工原理是用水泥等材料作為固化劑，用專用的攪拌鉆機(jī)將固化劑等噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土結(jié)成具有一定強(qiáng)度的水泥樁體而形成復(fù)合地基。用這種方法來(lái)處理公路軟弱地基十分有效。水泥攪拌樁適用于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及飽和性土等軟土地基，就其加固效果來(lái)說(shuō)，它降低了軟土的壓縮性，同時(shí)提高了軟土的抗剪強(qiáng)度，改善了軟土的力學(xué)特性。

1 工程概況

該工程共分為A1、A2兩個(gè)標(biāo)段，A1是K0＋800～K1＋700，A2是K0＋1700～K2＋718，道路總長(zhǎng)1.918 km，兩個(gè)標(biāo)段的總工期都是240日歷天。軟基是本工程路段內(nèi)存在的不良地質(zhì)主要現(xiàn)象，并且軟基處理必須在90日歷天內(nèi)完成，工期非常緊張。設(shè)計(jì)要求路基采用水泥攪拌樁＋級(jí)配碎石墊層進(jìn)行處理，水泥攪拌樁樁徑50 cm，三角形布置，樁間距1.5～1.3 m，樁頂設(shè)置50 cm厚的級(jí)配碎石墊層。全線需要處理的軟基長(zhǎng)度約1.9 km，軟土厚度達(dá)3 m以上。要處理的軟基深度在8～17 m之間，水泥攪拌樁應(yīng)打透軟土層并進(jìn)入硬層0.5 m。

2 水泥攪拌樁的施工過(guò)程

2.1 施工前準(zhǔn)備工作

（1）人員準(zhǔn)備。應(yīng)該按要求組織有相關(guān)技術(shù)能力的人員，同時(shí)管理人員、技術(shù)負(fù)責(zé)人和技術(shù)人員要有責(zé)任心，必須到現(xiàn)場(chǎng)各施其責(zé)，要有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，要持證上崗。

（2）機(jī)械準(zhǔn)備。要使用符合要求的施工機(jī)械，每臺(tái)攪拌機(jī)必須配備注漿自動(dòng)記錄儀，施工單位要對(duì)每臺(tái)樁機(jī)設(shè)備及儀表進(jìn)行自檢自糾，經(jīng)業(yè)主或監(jiān)理單位檢查合格后才能進(jìn)場(chǎng)。

（3）材料準(zhǔn)備。選用工程要求的水泥和加固劑等原材料，選用前一定要按相關(guān)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)規(guī)范對(duì)水泥和膠沙進(jìn)行強(qiáng)度、安定性、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可投入使用。

（4）場(chǎng)地準(zhǔn)備。水泥攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹根和生活垃圾等）。場(chǎng)地低洼時(shí)應(yīng)回填黏土，不得回填雜土。

（5）試樁準(zhǔn)備。通常情況下水泥攪拌樁攪拌的均勻度隨著次數(shù)的加多而提高，可是次數(shù)過(guò)多會(huì)造成施工工期的延長(zhǎng)，在像本工程實(shí)例一樣工期緊的情況下有可能耽誤工期。所以通過(guò)試樁來(lái)確定最佳攪拌次數(shù)、水泥漿的水灰比、泵送和壓力等參數(shù)，并且還可以掌握攪拌機(jī)鉆進(jìn)速度、提升速度和復(fù)攪深度等，確定合理的工藝流程，為下一步攪拌樁的大規(guī)模施工提供依據(jù)，試樁能有效提高工程質(zhì)量和施工速度。

2.2 施工工藝流程

水泥攪拌樁的施工工藝流程大同小異，結(jié)合本工程實(shí)例總結(jié)如下施工工藝流程：地面清理→布設(shè)樁位→對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行定位調(diào)平→攪拌機(jī)正鉆下沉至設(shè)計(jì)深度→配制水泥漿→先打開(kāi)注漿泵，然后反轉(zhuǎn)均勻提升鉆機(jī)→第一次噴漿攪拌提升，邊噴漿邊提升→重復(fù)攪拌噴漿→重復(fù)反轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)加固高度→均勻提鉆→成樁結(jié)束→移至下一樁位。

2.3 施工注意事項(xiàng)

（1）施工的噴漿過(guò)程不能中斷，要保證整個(gè)樁體的均勻性，樁體一定要進(jìn)入到持力層0.5 m以上。

（2）水泥的單位體積消耗量一定要到達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如果噴漿量不足，要及時(shí)對(duì)原樁復(fù)鉆復(fù)噴。

（3）攪拌樁的垂直偏差不能超過(guò)1.5%，樁位偏差不超過(guò)5 cm，可以通過(guò)在鉆桿頂掛吊錘這項(xiàng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)控制。

（4）在樁體檢測(cè)合格后一個(gè)月以上才能進(jìn)行填土；在樁頂上面鋪設(shè)一層厚30 cm的碎石，以此來(lái)增加承載力。

（5）注意施工過(guò)程的安全，所有施工及工作人員都應(yīng)該在安全距離之外，另外由于是不間斷施工容易造成施工人員疲勞，有可能因此出現(xiàn)施工安全事故。

3 質(zhì)量控制

3.1 質(zhì)量控制要求

（1）對(duì)成樁28 d后的攪拌樁采用復(fù)合地基靜荷試驗(yàn)，復(fù)合地基承載力應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值120 kPa，檢查數(shù)量為施工段總樁數(shù)的0.5%。

（2）對(duì)成樁28 d后的攪拌樁采用單樁載荷試驗(yàn)，單樁承載力應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值12 kN，檢查數(shù)量為施工段總樁數(shù)的0.5%。

（3）對(duì)成樁28 d后的攪拌樁進(jìn)行鉆孔取芯（樁身上中下段各取一組），檢測(cè)樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并了解樁身強(qiáng)度、完整性和樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。檢查數(shù)量為施工段總樁數(shù)的0.5%。

（4）對(duì)成樁7 d后的攪拌樁，由施工單位進(jìn)行開(kāi)挖自檢，各相關(guān)單位人員到場(chǎng)檢查，觀測(cè)樁體成型情況及攪拌均勻程度，測(cè)量成樁直徑，并如實(shí)做好記錄，檢查數(shù)量為施工段總樁數(shù)的5%。

3.2 質(zhì)量控制方法

質(zhì)量控制主要采取的是抽查方法，因?yàn)樵谲浕幚淼倪^(guò)程中樁基的數(shù)量往往比較大，不可能每根樁基都進(jìn)行檢查，這樣不僅會(huì)影響工期，也會(huì)增加工作量，因此既能保證質(zhì)量又能保證不耽誤工期的最好辦法是抽查。抽查采取按樁機(jī)編號(hào)隨機(jī)抽查和按施工臺(tái)班抽查兩種方法相結(jié)合。抽查時(shí)做好抽查記錄，包括樁編號(hào)、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、實(shí)際樁長(zhǎng)、電流量等數(shù)據(jù)。

3.3 質(zhì)量控制內(nèi)容

質(zhì)量控制內(nèi)容比較多，并且可能因?yàn)榫唧w工程情況不同而控制內(nèi)容也有可能不一樣，結(jié)合本工程實(shí)例，闡述以下重點(diǎn)質(zhì)量控制內(nèi)容：①施工單位管理人員是否到位，樁機(jī)操作人員是否持證上崗。②機(jī)械及儀表運(yùn)行是否正常。③自動(dòng)記錄儀顯示樁長(zhǎng)與實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)是否一致。④復(fù)攪深度、次數(shù)及提升速度是否符合要求。⑤每盤漿液拌制水泥用量是否符合要求。⑥施工與施工記錄是否同步，記錄是否完整、屬實(shí)。⑦水泥攪拌樁施工出現(xiàn)異常情況處理。

3.4 質(zhì)量控制過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題

在本工程的質(zhì)量控制過(guò)程中出現(xiàn)了以下問(wèn)題：

（1）施工單位項(xiàng)目機(jī)構(gòu)人員問(wèn)題。施工單位項(xiàng)目機(jī)構(gòu)人員未按投標(biāo)文件所承諾的人員配備齊全到位；施工單位工程技術(shù)負(fù)責(zé)人未按要求到工地，施工技術(shù)人員未按要求到現(xiàn)場(chǎng)控制施工參數(shù)的實(shí)施，樁機(jī)操作人員沒(méi)有持證上崗；工程技術(shù)負(fù)責(zé)人未對(duì)工人進(jìn)行詳細(xì)交底。

（2）施工機(jī)械問(wèn)題。電流表、壓力表、自動(dòng)記錄儀等在運(yùn)行中有個(gè)別出現(xiàn)故障；自動(dòng)記錄儀顯示樁長(zhǎng)與實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)有個(gè)別出現(xiàn)不一致；現(xiàn)場(chǎng)水泥攪拌樁樁機(jī)鉆頭沒(méi)有根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，整改為葉片三層，每層兩片；施工單位沒(méi)有對(duì)每臺(tái)樁機(jī)設(shè)備及儀表進(jìn)行自檢自糾。

（3）施工工藝。施工人員施工記錄不及時(shí)，對(duì)電流數(shù)據(jù)變化未認(rèn)真觀察，施工記錄與施工不同步，記錄不完整屬實(shí)；施工單位沒(méi)有嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及配合比試驗(yàn)報(bào)告的要求控制水灰比，并檢查每盤漿液密度；施工過(guò)程中，沒(méi)有提供水泥噴漿段漿量公式、計(jì)算過(guò)程及結(jié)果，應(yīng)該同時(shí)由工程技術(shù)負(fù)責(zé)人審核簽字，并報(bào)監(jiān)理工程師審查；噴漿灌漿量及段漿量等參數(shù)沒(méi)有按要求注明在標(biāo)牌上，掛設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)；不是所有樁機(jī)配備有樁位圖，且每打完一根樁在樁位圖上標(biāo)記出來(lái)。

（4）對(duì)試打工程樁成樁28 d后抽查檢驗(yàn)。單樁載荷試驗(yàn)共選5根，已檢測(cè)4根完成，部分不合格，單樁承載力設(shè)計(jì)值≥12 kPa，試驗(yàn)結(jié)果最小值14 kPa，最大值25 kPa；鉆孔取芯檢測(cè)共選5根，已檢測(cè)4根完成，部分芯樣呈碎狀，部分未取出，局部芯樣未凝結(jié)；復(fù)合地基承載力試驗(yàn)共選6根，承載力設(shè)計(jì)值≥120 kPa，已檢測(cè)1根完成，結(jié)果合格。

4 質(zhì)量控制過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題的處理

（1）施工單位管理人員未到位，樁機(jī)操作人員未經(jīng)考核合格持證上崗的，發(fā)出監(jiān)理工程師通知單責(zé)令施工單位改正。

（2）出現(xiàn)機(jī)械及儀表故障時(shí)，要求該機(jī)立即停工，該樁應(yīng)重新施工，儀表應(yīng)重新檢定合格后方可使用。

（3）自動(dòng)記錄儀顯示樁長(zhǎng)與實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)不一致時(shí)，該樁機(jī)在該時(shí)段施工的樁長(zhǎng)按最小長(zhǎng)度計(jì)算。

（4）復(fù)攪深度、次數(shù)及提升速度不符合要求時(shí)，發(fā)出監(jiān)理工程師通知單，責(zé)令施工單位改正。

（5）隨機(jī)抽查每盤漿液密度，當(dāng)拌制水泥用量不符合要求時(shí)，發(fā)出監(jiān)理工程師通知單，責(zé)令施工單位改正。

（6）水泥攪拌樁施工與施工記錄未同步，或樁編號(hào)、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、實(shí)際樁長(zhǎng)、電流量、成樁時(shí)間、噴漿量等數(shù)據(jù)未記錄完整的，發(fā)出監(jiān)理工程師通知單，責(zé)令施工單位改正。每臺(tái)樁機(jī)必須配有樁位圖，每打完一根樁在樁位圖上標(biāo)記出來(lái)。

（7）水泥攪拌樁施工出現(xiàn)實(shí)際樁長(zhǎng)大于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)1m以上，或小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)很多，以及出現(xiàn)其他異常情況時(shí)，必須及時(shí)通知監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)及勘察等單位處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在公路軟基處理中，水泥攪拌樁能有效減少總沉降量，能承受較大的加荷速率，抗側(cè)向變形能力強(qiáng)，但由于水泥攪拌樁是地下隱蔽工程，在施工過(guò)程中，針對(duì)各個(gè)施工階段，必須采取有效的質(zhì)量控制措施，確保水泥攪拌樁處理軟基的加固效果。