水泥土攪拌樁法在防治軟土地區(qū)路基沉降的應(yīng)用

李景森

(東港市公路管理段，遼寧 丹東 118300)

1 軟土的定義

軟土一般是指在靜水和緩慢流水環(huán)境中沉積，以黏粒為主并伴有微生物作用的近代沉積物。軟土是一種呈軟塑到流塑狀態(tài)，其主要以細(xì)土粒為主，顏色多呈灰色，例如淤泥、淤泥質(zhì)土、沼澤土和泥炭土，以及其他擁有高壓縮性飽和黏性土、粉土等土質(zhì)。其中淤泥和淤泥質(zhì)土是軟土的主要類型。軟土地基的處理質(zhì)量是保證建筑物建成后安全、高效運(yùn)營的關(guān)鍵，也直接影響到地基的基礎(chǔ)承栽力。

1.1 軟土的工程特性

明確軟土是十分困難的，因此在工程上把淤泥及淤泥質(zhì)土統(tǒng)稱為軟土，主要由粘粒及粉粒兩種成分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)通常成絮狀，其中多含有機(jī)質(zhì)，軟土中的天然含水量往往高于液限之上，甚至能夠達(dá)到200%?？紫侗却蠖酁?－2左右，其本身壓縮性較高。強(qiáng)度低、粘聚力小也是它的特征，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)一般不大于5。軟土滲透系數(shù)一般小于10－5mm/s，滲透性差，固結(jié)速度慢，如果軟土層厚度超過10m，那么往往需要5－10年之久才能使土層達(dá)到較大的固結(jié)度。并具有明顯的流變性和結(jié)構(gòu)性，靈敏度通常大于4，一經(jīng)擾動，便會破壞其絮狀結(jié)構(gòu)，土的強(qiáng)度降低顯著;如果有荷載的作用，其往往會因緩慢剪切變形抗剪強(qiáng)度逐漸衰減，致使在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生一定的次固結(jié)沉降。

1.2 軟土路基的危害

在軟土地基上修筑路基，如不采取有效的加固措施，就會產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉陷等危害。軟土路基處理不好，就會出現(xiàn)路基的滑移，開裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構(gòu)造物處的跳車顛簸等質(zhì)量問題，對公路行車安全造成不同程度的危害。另外，如果不進(jìn)行處理或者處理去當(dāng)，將會造成公路路基失穩(wěn)，導(dǎo)致其上的構(gòu)造物沉降過大或沉降不均，從而造成構(gòu)造物不同程度的破壞。路基施工時對軟土地基的妥善處理，是保證公路的穩(wěn)定性，及來往車輛及司乘人員安全，快速，舒適地行駛在公路上的必要條件。

2 水泥土攪拌樁法

2.1 水泥土攪拌樁法簡介

水泥土攪拌樁是一種加固處理飽和粘性土和粉土等地基的方法。水泥土攪拌樁從施工工藝上可分為濕法和干法兩種。它是將水泥作為固化劑與軟土在地基深處強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成一定強(qiáng)度的水泥加固體，使軟土硬結(jié)，從而形成具有整體性、水穩(wěn)定性和具有一定強(qiáng)度的良好復(fù)合地基，從而提高地基土承載力和增大變形模量，滿足工程建設(shè)的不同需求。該工藝研發(fā)早期被稱為深層攪拌樁，是由美國在上世紀(jì)四十年代末首先研制成功的一種就地攪拌樁。該工藝在日本得到長足發(fā)展于五十年代后期。我國于七十年代末開始進(jìn)行深層攪拌樁的引進(jìn)試驗和機(jī)械研制工作，并且在1980年初首先在上海某軟土地基加固工程中實際應(yīng)用獲得成功。

2.2 水泥土攪拌樁的制作工藝

水泥土攪拌樁的施工程序為:地上(下)清障→深層攪拌機(jī)定位、調(diào)平→預(yù)攪下沉至設(shè)計加固深度→配制水泥漿(粉)→邊噴漿(粉)邊攪拌提升至預(yù)定的停漿(灰)面→重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計加固深度→根據(jù)設(shè)計要求，噴漿(粉)或僅攪拌提升至預(yù)定的停漿(灰)面→關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗→移至下一根樁。

2.3 水泥土攪拌樁的技術(shù)要點

(1)在預(yù)攪下沉?xí)r，為了達(dá)到把土體完全切割破碎的目的，要嚴(yán)格控制下沉速度，保證土質(zhì)與水泥漿拌和均勻。特別是當(dāng)粘土夾層較硬時，如果在預(yù)攪下沉?xí)r下沉速度過快，會導(dǎo)致不能被完全切割的土層會形成很多游離的硬粘土塊，在后續(xù)的重復(fù)攪拌過程中，無論如何加強(qiáng)復(fù)攪都不能將其消除，導(dǎo)致大量的原狀土塊夾含于樁體中，使樁身強(qiáng)度和檢測合格率降低。因此，為避免發(fā)生這種情況，在預(yù)攪下沉?xí)r，對于特殊的粘土硬層要將預(yù)攪下沉速度適當(dāng)放慢，利用轉(zhuǎn)速和下沉速度計算得出葉片每旋轉(zhuǎn)一周的下沉量(即土體被切割后的最大粒徑)，可逆向通過控制轉(zhuǎn)速來調(diào)整下沉速度，在進(jìn)行重復(fù)攪拌時，也要對下沉和提升速度進(jìn)行控制;(2)制備的水泥漿不能離析，因此應(yīng)對攪拌機(jī)中的水泥漿不斷攪拌，直至壓漿時才可將其緩慢地注入集料斗中;(3)預(yù)攪下沉?xí)r，采用水沖的方法下沉應(yīng)盡量避免，只有遇到下沉做業(yè)太慢硬土層時，才能采用適量沖水;(4)當(dāng)預(yù)攪下沉?xí)r，過早的開啟壓漿，會造成后續(xù)的涌漿和水泥的浪費(fèi)，在樁頭開挖和清理工作時，會帶來不必要的麻煩，所以應(yīng)盡量避免;(5)為了保證加固的強(qiáng)度和加固體的均勻，斷漿或停漿現(xiàn)象不能再壓漿階段出現(xiàn)，同時輸漿管道也不能發(fā)生堵塞，對攪拌機(jī)的提升速度也要嚴(yán)格控制。如果出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象，應(yīng)及時將攪拌頭下沉大約0.5 m，然后重新啟動壓漿泵進(jìn)行壓漿、提升，提升速度的確定要通過試驗確認(rèn)，務(wù)必確保壓漿剛好完畢時攪拌頭提升至樁頂設(shè)計標(biāo)高; (6)如果樁頂設(shè)計的標(biāo)高與實際工況地面接近時，樁頭攪拌質(zhì)量應(yīng)特別注意，可等到攪拌頭提出地面停機(jī)后，利用攪拌頭自身重量對樁頂加固土下壓，以確保樁頭的密實性;(7)在施工過程中，要對水泥使用量采用單樁控制，一樁一清，使灰土比例得到嚴(yán)格的控制。

3 結(jié)語

水泥土攪拌樁加固地基的方法具有施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益好，工藝合理，技術(shù)性能可靠，不對環(huán)境造成污染，施工噪聲小等諸多優(yōu)點。不需要取土，樁位也不拱起，從而避免了大量挖土、棄土及運(yùn)輸，加固過程中不會造成軟土側(cè)向擠出，大大減輕了對周圍已有建筑物的影響，從而擁有廣泛的應(yīng)用前景和研究價值。目前軟土地基處理的水泥攪拌樁法設(shè)計和施工中，還有不少問題尚未完全解決。但其廣泛高效的應(yīng)用前景依然值得我們不斷深入探討。通過本文讓我對軟土的基本特性及其對公路路基的危害有了一定的認(rèn)識，也讓我們對軟土地公路路基施工中防治路基沉降有了更深一層的了解，結(jié)合前輩留下的寶貴經(jīng)驗，將使我們今后施工過程中對路基沉降問題的處理能夠有所幫助。

［1］趙一飛，楊少偉.高速公路設(shè)計［M］.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

［2］丁建奇，王永安，姜竹生，趙維炳.高速公路超軟地基處理設(shè)計與施工［M］.人民交通出版.