水泥土攪拌樁在鐵路地基處理中的應(yīng)用

萬廣臣 朱 琦

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)濟(jì)南設(shè)計院，山東濟(jì)南 250022;2.山東省交通規(guī)劃設(shè)計院，山東濟(jì)南 250022)

1 加固機(jī)理

水泥土攪拌樁是利用水泥(或水泥砂漿)等材料作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，就地將地基土和固化劑強(qiáng)制攪拌，使地基土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度和增大變形模量。

2 適用條件

水泥土攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當(dāng)?shù)鼗翞榉弦韵聴l件之一時，應(yīng)慎用:

(1)天然含水量小于30%(黃土含水量小于25%)、大于70%;

(2)地下水pH值小于4;

(3)泥炭土、有機(jī)質(zhì)土以及塑性指數(shù)大于25%的黏土。

3 工程概況

3.1 工程簡介

該工程為一段路基處理，位于魯西南沖積平原，地形平坦開闊，高程32.0～35.0m，攪拌樁加固長度約120m，寬4.4～16.5m，設(shè)計樁長8m，水泥土攪拌樁加固地基橫斷面和平面布置分別見圖1和圖2。

圖1 水泥土攪拌樁加固地基橫斷面

圖2 水泥攪拌樁平面布置

3.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

表1 物理力學(xué)指標(biāo)

4 參數(shù)選用及室內(nèi)配合比試驗(yàn)

4.1 參數(shù)選取

現(xiàn)場擬處理的土層為第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和第③層粉土，環(huán)境類別為硫酸鹽侵蝕，進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)時選取的設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 設(shè)計參數(shù)

4.2 室內(nèi)配合比試驗(yàn)

水泥土攪拌樁施工前應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。主要流程如下:

現(xiàn)場鉆孔采集軟弱土樣→土樣密封送到實(shí)驗(yàn)室→按設(shè)計參數(shù)配制水泥漿→按設(shè)計參數(shù)攪拌水泥、土樣→攪拌均勻的拌和土裝入試模→試模放入振動臺振動密實(shí)成型→2d內(nèi)拆模養(yǎng)護(hù)→達(dá)到齡期后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

5 工藝性試樁

5.1 試樁布置

水泥土試塊達(dá)到要求后，為了確定水泥攪拌樁的各種技術(shù)參數(shù)，需進(jìn)行現(xiàn)場試樁，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。此次試樁6根，排成2行，三角形布置，間距1.2m，樁長8.0m，樁底穿透軟弱地層，進(jìn)入持力層0.5m，將軟弱地層全部加固，試樁布置見圖3。

圖3 試樁布置(單位:m)

5.2 施工工藝流程

施工采用SP-5型水泥土攪拌機(jī)，采取四噴四攪的施工工藝，施工流程如下:

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→噴漿攪拌下鉆至樁底→原位旋噴30 s→噴漿攪拌提升至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至樁底→噴漿攪拌提升至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

5.3 成樁檢驗(yàn)

(1)輕型動力觸探(N10)檢驗(yàn)

在6根樁中3根樁按照7 d齡期的輕便觸探擊數(shù)做檢驗(yàn)，輕便觸探的深度一般不超過4m，測試位置一般不在樁中心，表3為輕型動力觸探(N10)數(shù)成果統(tǒng)計，由實(shí)測數(shù)據(jù)知，均大于40擊，樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。

表3 輕型動力觸探(N10)數(shù)統(tǒng)計

(2)現(xiàn)場取芯試驗(yàn)

取芯強(qiáng)度檢測是在攪拌樁達(dá)到28 d齡期后，通過地質(zhì)鉆機(jī)，連續(xù)鉆取全樁長范圍內(nèi)的樁芯，并對取樣點(diǎn)芯樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定是否達(dá)到要求的1.2 MPa。本次取芯選用XY-100型鉆機(jī)，鉆機(jī)洗液為清水，金剛石鉆頭，雙管單動巖芯管，巖芯管內(nèi)外徑分別為89 mm和108 mm。表4為檢查項(xiàng)目結(jié)果。

表4 檢查結(jié)果

通過試樁記錄結(jié)果分析，成樁質(zhì)量良好，滿足設(shè)計要求。

6 竣工檢驗(yàn)

水泥攪拌樁的大規(guī)模施工28 d后，按照規(guī)范及設(shè)計要求，需進(jìn)行復(fù)合地基檢測，本工程設(shè)計復(fù)合地基承載力不小于150 kPa。本次檢測委托一家專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行，從檢測報告來看，水泥土攪拌樁的單樁載荷試驗(yàn)和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)承載力全部滿足設(shè)計要求。

7 結(jié)論

本工程經(jīng)使用檢驗(yàn)，采用水泥土攪拌樁處理地基對地基土的加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益。

在該地質(zhì)條件下施工的水泥土攪拌樁無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁載荷試驗(yàn)和復(fù)合地基承載力指標(biāo)均符合設(shè)計要求，可供類似工程參考。

施工工藝及參數(shù)見表5。

表5 施工工藝及參數(shù)

［1］JGJ106—2003 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范［S］

［2］JGJ79—2002 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］

［3］TB10106—2010 鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程［S］

［4］GB50007—2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］

［5］CECS03.88 鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］