水泥砂漿樁加固軟土地基施工技術(shù)

辛德才

（中鐵三局六公司，山西 晉中 030600）

1 引言

近年來，復(fù)合地基理論的研究和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展較快，一些新的樁型、施工設(shè)備和施工工藝應(yīng)運(yùn)而生。水泥砂漿樁復(fù)合地基是首次使用在客運(yùn)專線的一種新型地基處理技術(shù)。水泥砂漿樁是由水泥、細(xì)砂、水按一定的配合比拌和，與樁、土體攪拌而成，具有一定的黏結(jié)強(qiáng)度，它與樁間土一起，通過褥墊層形成水泥砂漿樁復(fù)合地基，而且適用范圍較廣，可用于處理黏性土、粉土、砂土、人工填土、淤泥質(zhì)土等地基。

2 水泥砂漿樁的加固原理

水泥砂漿樁是利用鉆機(jī)將帶噴頭的鉆桿在鉆進(jìn)過程中，將預(yù)先配制好的漿液通過高壓泵使液流獲得巨大能量后，液流從鉆桿鉆頭的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，在鉆進(jìn)過程中與攪拌破壞土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體，從而使地基得到加固。

3 工程概況

以石武客專SWZQ-1標(biāo)安東站水泥砂漿樁施工為例。石武客專安陽東站路基工程地層土為粉質(zhì)黏土，屬松軟土地基。安全線及站臺(tái)區(qū)無砟軌道應(yīng)力影響線以外非正線路堤填筑段，采用水泥砂漿樁進(jìn)行地基加固處理，處理深度大于25m，樁徑設(shè)計(jì)為50 cm，樁間距沿線路縱向1.50m，橫向1.5～2.0m，按矩形布置。

4 水泥砂漿樁復(fù)合地基的作用機(jī)理

水泥砂漿樁復(fù)合地基加固主要有：樁體作用、擠密作用、褥墊層作用。當(dāng)基礎(chǔ)承受豎向荷載作用時(shí)，樁與樁間土都要發(fā)生沉降變形，由于樁的模量遠(yuǎn)大于樁間土，故樁比土的變形小，且會(huì)產(chǎn)生荷載逐漸向樁頂集中現(xiàn)象?；A(chǔ)下設(shè)置了褥墊層，樁可以向上刺入，樁項(xiàng)上的墊層材料在受壓的同時(shí)會(huì)擠向周圍樁間土，以保證在任一荷載下，樁與樁間土始終參與工作。

5 水泥砂漿樁樁體材料及配合比

水泥砂漿樁樁體由水泥、細(xì)砂加水在攪拌機(jī)中強(qiáng)制攪拌而成。

（1）水泥：32.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥（地下水具侵蝕性時(shí)），水泥摻入比不小于18%，水泥砂漿水灰比選用0.45～0.7。

（2）細(xì)骨料：選用干凈細(xì)砂，灰砂比采用：0.3～0.5。

（3）水：水質(zhì)檢驗(yàn)符合施工用水標(biāo)準(zhǔn)。

（4）試驗(yàn)配合比：1（水泥）∶0.5（砂）∶0.6（水）。

6 兩噴四攪水泥砂漿樁施工工藝

6.1 施工準(zhǔn)備

（1）場(chǎng)地施工前，應(yīng)挖除地表植物根系并將場(chǎng)地整平。

（2）對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地表水、地下水及施工用水水質(zhì)進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。

（3）施工場(chǎng)地應(yīng)具備“三通一平”條件。

6.2 測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，施放出線路的橫縱軸線及樁位的準(zhǔn)確位置，要定鐵釘標(biāo)記，撒白灰標(biāo)識(shí)，向監(jiān)理工程師報(bào)檢。

6.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位需平整、穩(wěn)固，在施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。就位后，校正好鉆桿的位置和垂直度，并在鉆架上標(biāo)記控制鉆孔深度的標(biāo)尺。

6.4 水泥砂漿的拌制

砂漿采用二次攪拌工藝，攪拌順序?yàn)椋合认驍嚢柰袄镒⑺?；邊攪拌邊摻入水泥；水泥漿攪拌均勻后，逐量加入細(xì)砂；攪拌均勻后，放入二次攪拌桶內(nèi)進(jìn)行二次攪拌，待用。在控制好漿液各組成部分的重量外，還應(yīng)控制好漿液的比重，從而控制好水泥砂漿的配置。每盤料每次拌和時(shí)間不小于60 s。

6.5 鉆進(jìn)攪拌成樁

（1）噴漿攪拌下沉：樁機(jī)就位后啟動(dòng)電機(jī)，待轉(zhuǎn)速正常后，邊旋轉(zhuǎn)切土邊下沉，將預(yù)先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后，從鉆桿鉆頭的噴嘴中高速噴射出來，與鉆進(jìn)過程中的攪拌破壞土體充分?jǐn)嚢杌旌?。樁機(jī)鉆桿下沉，下沉速度為1.6～2.0m/min，噴漿壓力為0.3～0.5MPa，至設(shè)計(jì)加固深度以下0.2m，繼續(xù)攪拌30 s。

（2）攪拌提升：攪拌勻速提升，攪拌提升速度0.8～1.8m，攪拌速度57轉(zhuǎn)/min，攪拌頭尖部距預(yù)定停漿面1.6～1.8m時(shí)（即攪拌頭的長(zhǎng)度）停止提升，繼續(xù)攪拌30 s后再提出鉆頭。

（3）重復(fù)噴漿攪拌下沉：為保證水泥漿和土攪拌均勻，將鉆機(jī)重復(fù)噴漿攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固以下0.2m，停止提升繼續(xù)攪拌30s。

（4）重復(fù)攪拌提升：重復(fù)提升攪拌至預(yù)定的停漿面，在攪拌頭尖部距預(yù)定停漿面1.6～1.8m時(shí)停止提升，繼續(xù)攪拌30 s后再提出鉆頭。

6.6 移機(jī)

當(dāng)一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。下一根樁施工時(shí)，還應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對(duì)需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確，再重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。

6.7 鑿樁頭及清理樁間土

混合料終凝后，進(jìn)行打樁棄土清運(yùn)。完畢后，人工開挖50 cm的保護(hù)層，截除樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭。

7 勞動(dòng)力組織及設(shè)備配置

（1）勞動(dòng)力組織（每班組）。樁機(jī)司機(jī)1人，砂漿拌制人員3人，輔助工3人。

（2）水泥砂漿樁主要機(jī)械配備（單個(gè)作業(yè)面）。SJB-Ⅰ水泥砂漿樁基4臺(tái)，卷揚(yáng)機(jī)1臺(tái)，變量泵1臺(tái)，砂漿攪拌機(jī)1臺(tái)，注漿泵1臺(tái)。

8 水泥砂漿樁施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

8.1 水泥砂漿樁施工要點(diǎn)

（1）在下鉆前，以樁位為中心，用土圍一個(gè)大于樁徑10 cm，高20 cm的圍堰，防止?jié){液外溢。

（2）制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)?，F(xiàn)場(chǎng)控制好摻灰量、摻砂量、水灰比、噴漿壓力、提升速度、下鉆速度、下鉆深度等施工參數(shù)。

（3）當(dāng)泵壓值過大時(shí)，噴漿管有可能堵塞。因此，必須停泵，提鉆進(jìn)行檢查。

（4）攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水，當(dāng)遇有硬土層下沉太慢時(shí)，方可適量沖水，但應(yīng)考慮沖水對(duì)樁身強(qiáng)度的影響。

（5）樁機(jī)操作者與攪漿施工員保持密切聯(lián)系，保證攪拌機(jī)噴漿時(shí)連續(xù)供漿。因故需暫停時(shí)，為防止斷樁，等恢復(fù)供漿時(shí)，應(yīng)在斷漿面上重復(fù)搭接0.5m噴漿施工。因故停機(jī)超過3 h，應(yīng)拆卸管道清洗。

（6）每次鉆頭提出地面后,均應(yīng)及時(shí)清理鉆頭上的淤泥，并用鐵棍檢查噴漿管是否堵塞。

（7）選用合理的施工機(jī)械設(shè)備,特別是適應(yīng)地質(zhì)情況的鉆頭。

8.2 水泥砂漿樁施工注意事項(xiàng)

（1）水泥砂漿樁施工完成28 d內(nèi)，不得有任何機(jī)械在上面行走。

（2）水泥砂漿樁施打順序?yàn)楦魳短?，采用從線路中心向兩側(cè)依次推進(jìn)。

（3）打樁棄土清運(yùn)，不可對(duì)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下的樁身造成損害，不可擾動(dòng)樁間土，不可破壞工作面未施工的樁位。施工時(shí)嚴(yán)格控制標(biāo)高，不得超挖。

（4）現(xiàn)場(chǎng)材料做好防雨、防潮工作，以防水泥結(jié)塊等。

（5）在基槽開挖和截樁頭造成斷樁時(shí)，必須接樁至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，剔平鑿毛樁頂并清理干凈，用C15豆石混凝土接樁，并超出樁周200mm。

（6）為保證質(zhì)量，施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不少于0.5m。

9 質(zhì)量檢測(cè)

9.1 成樁工藝性試驗(yàn)

在工程樁施工前，先做不少于3根的試驗(yàn)樁，并在豎向全長(zhǎng)鉆取芯樣，檢查樁身混合料的密實(shí)度、強(qiáng)度和樁身垂直度，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)修正施工工藝。

9.2 樁基質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）施工質(zhì)量檢驗(yàn)主要檢查施工記錄、樁數(shù)、樁位偏差、樁體試塊抗壓強(qiáng)度等。

（2）成樁28 d后進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，復(fù)合地基承載力及單樁承載力各1‰，且檢測(cè)數(shù)量各不少于3根。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)抽檢數(shù)為樁總數(shù)的2%，并不少于3根，抽芯于1/4樁徑處全長(zhǎng)抽取，每2.0m取1組試樣。

10 安全措施

（1）場(chǎng)地平整時(shí)，要對(duì)換填土進(jìn)行平整壓實(shí)，確保樁機(jī)在場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)時(shí)不發(fā)生傾斜。

（2）由于鉆桿較高，在檢修鉆桿頂部的彎頭時(shí)，要求作業(yè)人員按照高空作業(yè)的要求進(jìn)行安全防護(hù)。

（3）夜間施工時(shí)，要求配備足夠的照明燈。

11 環(huán)保措施

水泥和其他細(xì)顆粒散體材料在運(yùn)輸、存放時(shí)，應(yīng)加以覆蓋?，F(xiàn)場(chǎng)制定灑水降塵措施。廢水、廢碴、廢漿應(yīng)隨時(shí)運(yùn)往棄土場(chǎng)，不得隨意排放。

12 結(jié)束語

安陽東站中鐵三局六公司共施工水泥砂漿樁115 480m，從檢測(cè)及監(jiān)控情況看，路基沉降量小，均在8mm范圍之內(nèi)。經(jīng)過本工程完工后鉆探取芯，樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求，28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于3.0MPa，復(fù)合地基承載力均大于200 kPa，單樁承載力均大于300 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。