漿噴樁在加固高速公路軟基處理中的應(yīng)用

周 林 肖 莉

(1.湖南新溆高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南新化 417600; 2.中南林業(yè)科技大學(xué)涉外學(xué)院，湖南長沙 410000)

漿噴樁處理軟基是用特制的機(jī)械設(shè)備把水泥漿送入地下，通過水泥漿和原位地基土強(qiáng)制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發(fā)生一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，在短期內(nèi)，使?jié){液形成固態(tài)柱體，將軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的加固土樁復(fù)合地基[1]，從而達(dá)到提高地基有效承載力，減小地基工后沉降量的目的。由于水泥攪拌樁加固軟土地基后，路基填筑施工基本上不受軟土地基穩(wěn)定性控制，大大縮短了工期。因此，在高速公路軟土地基施工中常常采用粉噴樁或漿噴樁技術(shù)。

1 工程概況

湖南新溆高速公路1標(biāo)K6+094～K6+875段淤泥深度為4 m～5 m，軟土為淤泥質(zhì)，呈黑灰色，可塑性，含水量大，承載力低。其自上至下土層依次為:①淤泥、淤泥質(zhì)土，層厚0.5 m～1 m;②粉質(zhì)粘土，層厚3 m～4 m。

2 方案經(jīng)濟(jì)性對比

2.1 挖除淤泥后回填礫石

該處長度781 m，平均處理深度3 m～5 m，開挖淤泥130 124 m3，回填礫石(片石)32 531 m3，工程金額見表1。

表1 清淤回填片石費(fèi)用估算

此方案的工程特點(diǎn):

1)清淤深度較深，考慮路基的擴(kuò)散應(yīng)力，清淤寬度需要增大，部分地段需要加征土地。2)清淤量大，需要加征一個大的棄土場。3)在設(shè)備充足、棄土場運(yùn)輸距離近的情況下清淤回填的工期為70 d。

2.2 漿噴樁

攪拌樁按等邊三角形布置，間距為2 m，砂墊層厚度為50 cm，攪拌樁向上進(jìn)入砂墊層30 cm，向下嵌入硬層50 cm，樁長為3 m～5 m，砂墊層上鋪設(shè)2層土工格柵。工程金額估算見表2。

表2 漿噴樁費(fèi)用估算

此方案的工程特點(diǎn):

1)每臺水泥攪拌設(shè)備每天能完成600 m，在保證三臺攪拌機(jī)的情況下施工工期能控制在30 d以內(nèi)。2)砂礫材料使用量較少，運(yùn)輸較容易。3)對環(huán)境的污染小。

通過以上的對比，在確保質(zhì)量的前提下，從工程數(shù)量、工程金額、工期上比較，漿噴樁方案比清淤回填片石方案更有利于降低工程造價，降低施工難度，加快施工進(jìn)度，且對環(huán)境的破壞較小。

3 施工工藝

本次漿噴樁設(shè)計采用42.5號普通硅酸鹽水泥，每米摻灰量不小于60 kg，水泥摻量10%～18%。設(shè)計目標(biāo)值:28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.9 MPa，壓縮模量不小于35 MPa。

漿噴樁施工須符合JTG F10-2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范。為保證水泥的用量符合設(shè)計要求，在攪拌機(jī)上安裝自動計量裝置;為控制樁機(jī)的負(fù)荷和防止攪拌不均而形成“夾心”泥片，嚴(yán)格控制成樁的速度;每次提升或者下沉，要求成樁速度都必須均勻，嚴(yán)禁中途換檔，以防止樁身水泥摻入量不均勻。漿噴樁施工完一個月后宜抽芯檢驗(yàn)，抽檢數(shù)量不小于總樁數(shù)的3%。

具體施工工藝如下:

1)場地平整:清除樁位所在位置地上及地下一切障礙(包括路面破除、樹根和生活垃圾等)，如場地低洼時可回填粘土。

2)鉆機(jī)定位:調(diào)整導(dǎo)軌的垂直度，鉆頭須對中樁位，對中誤差不大于10 cm，垂直度偏差率應(yīng)不大于1.5%。

3)拌制漿液:在攪拌機(jī)預(yù)攪調(diào)試的同時，拌制水泥漿液，在開始壓漿前將漿液放入集料斗中。選用水泥標(biāo)號P.O42.5普通硅酸鹽水泥拌制漿液，水灰比應(yīng)控制在0.40～0.50范圍內(nèi)，按照設(shè)計要求每米攪拌樁水泥用量不得少于50 kg。

4)預(yù)攪下沉:啟動電機(jī)，放松鋼絲繩，使鉆頭沿導(dǎo)軌下沉鉆進(jìn)至設(shè)計深度。注意工作電流不應(yīng)大于額定電流。

5)噴漿攪拌提升:開啟灰漿泵待漿液到達(dá)噴漿口，按規(guī)定的低速檔或中速檔提升，邊噴、邊攪拌、邊提升直至樁頂。停灰面宜在離地面35 cm處。

6)噴漿復(fù)攪下沉:為保證軟土與固化劑攪拌均勻，應(yīng)該再次將鉆桿下沉至設(shè)計要求深度。

7)復(fù)攪提升至地面位置。

漿噴樁施工檢測完畢后施砂墊層，鋪設(shè)土工格柵。

攪拌樁采用“四攪四噴”施工工藝，加固劑采用P.O42.5號水泥，水泥摻量12%～17%，水灰比控制在0.45～0.55，成樁樁徑不小于500 mm，每米水泥用量55 kg。均勻攪拌，進(jìn)入持力層50 cm，單樁承載力達(dá)到設(shè)計值，攪拌樁施工后地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不小于設(shè)計值。

所用的雙向土工格柵每延米橫向拉伸屈服力不小于45 kN/m，縱向拉伸屈服力不小于25 kN/m。

4 施工質(zhì)量控制措施

漿噴樁施工質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計文件以及《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》各項要求。具體控制措施如下:

1)首先在具體試樁過程中對自動記錄裝置進(jìn)行校核，保證完成樁身長度、單位樁長水泥用量以及水泥是否到達(dá)噴漿孔底的數(shù)據(jù)真實(shí)可信，并在正式施工過程中不定期檢查校核該裝置。

2)施工過程中確保樁長，不中途中斷噴漿。鉆桿提升作業(yè)在尚未到達(dá)設(shè)計樁底標(biāo)高和尚未噴漿的情況下進(jìn)行;如因機(jī)械故障或停電等特殊原因而中斷噴漿時，鉆機(jī)應(yīng)下鉆至斷漿點(diǎn)之下不小于0.6 m的位置，待設(shè)備恢復(fù)后繼續(xù)噴漿。

3)施工過程中注意記錄鉆機(jī)鉆進(jìn)、提升速度、噴漿量、壓力、孔底電流等有關(guān)參數(shù)。由工藝性試驗(yàn)所確定的施工參數(shù)，具體施工過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守。

4)施工過程中隨時檢查已完工程的噴漿量，嚴(yán)格按設(shè)計要求的噴漿量噴漿，如發(fā)現(xiàn)噴漿量不足時，及時對原樁復(fù)鉆復(fù)噴。施工過程中隨時復(fù)核每米噴漿量及成樁后噴漿總量。

5)復(fù)攪深度、停漿面標(biāo)高、鉆進(jìn)深度、停漿時間;鉆機(jī)垂直度及水平位置、終鉆提升的確定等工藝參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格遵守。水泥損耗量不得大于 3 kg/m[3]。

5 缺陷、故障及應(yīng)對措施

1)采用流量控制泵調(diào)節(jié)噴漿速度，注漿泵的出口壓力需保持在0.45 MPa ～0.6 MPa。

2)如果阻力太大，下沉速度太慢，可以通過輸漿管適當(dāng)送水稀釋土體以利鉆進(jìn)。

3)注意保證漿噴樁鉆機(jī)樁位的對中偏差，其最大偏差不得大于15 mm。

4)在施工過程中遇特殊情況如因地下障礙物等原因使鉆桿無法鉆進(jìn)時，應(yīng)及時通知監(jiān)理及設(shè)計人員，以便及時采取相應(yīng)補(bǔ)樁措施。

5)鉆桿機(jī)架的垂直度偏差不大于2%，設(shè)備就位后必須平整，確保施工過程中不發(fā)生傾斜和移動，如果發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)該及時調(diào)整，施工中采用吊錘觀測鉆桿的垂直度。

6)制備好的水泥漿停置時間不得超過2 h，不然易出現(xiàn)離析現(xiàn)象，停置時間過長的水泥漿不使用。

7)在施工過程中，因磨損過度使葉片直徑小于設(shè)計樁徑時，需立即更換葉片，定期檢查攪拌葉片的直徑大小。

8)為保證施工質(zhì)量符合設(shè)計要求、提高現(xiàn)場工作效率、減少水泥浪費(fèi)，盡量連續(xù)施工，輸漿階段必須保證注漿泵有足夠的輸漿壓力，連續(xù)供漿;嚴(yán)格按照試樁時確定的工程參數(shù)控制攪拌提升速度和噴漿量;如停漿30 min以上，為防止水泥漿在管路中凝結(jié)影響施工，需對輸漿管路全面清洗;如因故短時間停漿，需將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)0.6 m以下，待恢復(fù)供漿后再噴漿攪拌。

6 結(jié)語

漿噴樁加固軟土路基是一種有效的處理軟弱地基施工方法，由于具有施工較簡單、造價低、有效地基承載力提高幅度大、工期短、無擠土效應(yīng)等優(yōu)勢，在我國得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)踐表明，漿噴樁施工時無污染、無噪聲、無振動，加固效果明顯，加固后可很快投入使用，適應(yīng)快速施工要求。有效提高了地基承載力，解決了軟土地基沉降問題，符合經(jīng)濟(jì)和環(huán)保要求。

[1] 龔曉南.地基處理手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[2] JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].