水泥攪拌樁在公路工程軟基處理中的應(yīng)用

摘 要：水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法，利用水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉質(zhì)土，處理效果顯著，在軟基處理中被廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)工程實(shí)際情況，對(duì)水泥攪拌樁在公路軟基處理中的應(yīng)用作淺述。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁 軟基處理 施工工藝 質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0029-01

天津市漢沽區(qū)某新建公路路基段，路基位于低洼水塘。路基填土大于4.5m以上及某高速公路入口段落，路基采用水泥攪拌樁加固，設(shè)計(jì)樁徑為0.5m，三角形布置，樁距1.5m，減少路基的沉降；路基填土小于4.5m段落，采用土工格柵加強(qiáng)路基的強(qiáng)度和填土均勻。

1 基本原理

基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，可通過(guò)專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備將固化劑灌入需處理的軟土地層內(nèi)，并在灌注過(guò)程中上下攪拌均勻，是水泥與土發(fā)生水結(jié)和水化反應(yīng)，生成水泥水化物并形成凝膠體，將土顆?；蛐⊥翀F(tuán)凝結(jié)在一起形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整體，這就是水泥的骨架作用。同時(shí)水泥在水化過(guò)程中生成的鈣離子與土顆粒表面的納離子進(jìn)行離子交換作用，生成穩(wěn)定的鈣離子，從而進(jìn)一步提高土體的強(qiáng)度，達(dá)到提高其復(fù)合地基承載力的目的。

2 試驗(yàn)

（1）水泥要求：檢驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)的水泥土的配合比，是否適用于現(xiàn)場(chǎng)。水泥攪拌樁應(yīng)采用合格的R32.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。水泥攪拌樁施工機(jī)械應(yīng)配備電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。

（2）加固土的室內(nèi)試驗(yàn)確定水泥用量：滿(mǎn)足設(shè)計(jì)水泥用量的各種技術(shù)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴漿壓力、單位時(shí)間噴入量等。根據(jù)被加固土的性質(zhì)及單樁承載力要求確定水泥摻入比，水泥摻入比一般不小于15%，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行15%，18%，20%三種配合比試驗(yàn)。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果18%摻入較理想。

（3）漿液配制：水泥漿液的配制要嚴(yán)格控制水灰比，一般為0.45～0.5，加入的水應(yīng)有定量容器，每次攪拌不宜少于3min。實(shí)際操作中可用比重計(jì)控制稠度來(lái)檢驗(yàn)水灰比。

（4）檢驗(yàn)樁身的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，即28天齡期的強(qiáng)度不低于1.0MPa。檢驗(yàn)單樁允許承載力和雙樁允許復(fù)合地基承載力（28天）能否分別達(dá)到300kpa和150kpa。檢驗(yàn)加固劑分布的均勻性和有效加固長(zhǎng)度能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（5）掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施。在做工藝試驗(yàn)的同時(shí)做單樁承載力試驗(yàn)。選擇最大長(zhǎng)度攪拌樁做單樁承載力試驗(yàn)樁，按照3種配比（60kg/m，60.5kg/m，61kg/m）各打3根樁，成樁28天后開(kāi)挖樁頭，做單樁承載力試驗(yàn)，以便確定最終的施工配合比。

3 水泥攪拌樁施工控制

水泥攪拌樁技術(shù)的關(guān)鍵是水泥用量的選擇和控制、樁端進(jìn)入持力層；水泥攪拌樁的施工技術(shù)參數(shù)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試樁確定；水泥攪拌樁施工時(shí)，應(yīng)注意做好文明施工，防止水泥對(duì)施工周?chē)h(huán)境造成污染。

（1）水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿(mǎn)足規(guī)范要求，在主機(jī)井架的正面和側(cè)面懸掛吊錘，防止施工時(shí)樁機(jī)傾斜。錘球重量不小于2kg，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺(tái)機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備水泥漿比重測(cè)定儀，隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12％、每米摻灰量46.25kg、高效減水劑0.5％。

（2）水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每根樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)不少于40min，噴漿壓力不小于0.4MPa。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30s，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30s。

（3）在攪拌樁施工過(guò)程中采用“葉緣噴漿”的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣，當(dāng)漿液離開(kāi)葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和切削，漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。長(zhǎng)期使用證明，“葉緣噴漿”攪拌頭能較好地解決噴漿中的攪拌不均問(wèn)題。

（4）施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開(kāi)鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí)，不得進(jìn)行下一根樁的施工。

（5）施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在12h內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過(guò)12h應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

（6）現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫(xiě)施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：①施工樁號(hào)、施工日期、天氣情況。②噴漿深度、停漿標(biāo)高。③灰漿泵壓力、管道壓力。④鉆機(jī)轉(zhuǎn)速。⑤鉆進(jìn)速度、提升速度。⑥漿液流量。⑦每米噴漿量和外摻劑用量。⑧復(fù)攪深度。

5 特殊情況下的處理措施

（1）在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)鉆進(jìn)位置較淺時(shí)，改用其他方法疏松土層后再鉆；卡管時(shí)，采取實(shí)行慢速鉆進(jìn)，提出鉆頭，改進(jìn)鉆頭；如果是提升鉆桿時(shí)卡鉆，則暫停噴漿，待正常后再?gòu)?fù)噴等措施。

（2）在噴漿過(guò)程中，噴漿不暢或噴漿阻塞時(shí)，應(yīng)檢查灰漿泵運(yùn)行情況，改善現(xiàn)場(chǎng)水泥存儲(chǔ)環(huán)境，調(diào)整噴漿壓力；提出鉆頭清理噴嘴；清除固化料中的雜物和大顆粒；噴漿不暢時(shí)，操縱噴漿閥門(mén)由關(guān)到開(kāi)，由開(kāi)到關(guān)，反復(fù)多次等方法處理及加強(qiáng)設(shè)備機(jī)具維護(hù)、檢修。

（3）噴漿速度失穩(wěn)及噴漿不足：搞好崗前培訓(xùn)，不合要求設(shè)備不得進(jìn)場(chǎng)；及時(shí)檢查、維護(hù)管道，制漿池位置適當(dāng)。

（4）進(jìn)尺受阻：地下存在障礙物，及時(shí)停機(jī)移位，排除障礙，障礙難以清除，與設(shè)計(jì)聯(lián)系。

5 幾點(diǎn)體會(huì)

（1）深層水泥攪拌樁適用于軟土地基處理，可塑性粉土及一般人工填土等軟弱地基，但填土含有大于10cm的較大石塊時(shí)，不宜采用。

（2）深層攪拌施工法是用攪拌頭將水泥和軟土強(qiáng)制拌合。攪拌次數(shù)越多，拌合越均勻，水泥土強(qiáng)度的離散性越小，但功效因此就降低了，為尋求最佳的攪拌次數(shù)，在施工現(xiàn)場(chǎng)先進(jìn)行程樁工藝試驗(yàn)，可以達(dá)到均勻拌合，施工速度快的目的。

（3）存在樁機(jī)移動(dòng)笨拙，鉆進(jìn)能力差，有硬層或障礙時(shí)，自身克服能力不強(qiáng)，有待技術(shù)進(jìn)步，改進(jìn)機(jī)械設(shè)備。水泥攪拌樁以其自身優(yōu)點(diǎn)在軟基處理中，一般為優(yōu)先考慮方案。

6 結(jié)語(yǔ)

該公路軟土地基經(jīng)水泥攪拌樁加固處理后，地基土強(qiáng)度和變形模量提高，地基穩(wěn)定性增強(qiáng)，復(fù)合地基承載力明顯提高，達(dá)到了控制沉降、穩(wěn)定路基的目的。水泥攪拌樁加固軟土路基，在技術(shù)上是可行的，在施工質(zhì)量和處理效果上是好的，其承載力和穩(wěn)定性將得到較大的提高。