水泥攪拌樁在沿海公路軟基處理中的應(yīng)用

□齊保軍（中國(guó)水利水電第十三工程有限公司）

1.工程概況

青島雙積公路位于青島市城陽(yáng)區(qū)，毗鄰膠州灣，沿線多為鹽田、蝦池，底部多有淤泥層。表面大多為人工改造的素填土及亞粘土，淤泥質(zhì)亞粘土沿線分布平均深度在4～12m，底部為亞粘土。根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料顯示，水泥攪拌樁設(shè)計(jì)深度為貫穿淤泥層，深入亞粘土層作為持力層，本項(xiàng)目水泥攪拌樁深度在4～12.5m。雙積公路第一合同段共有大中橋梁7座，橋臺(tái)及錐坡處均采用水泥攪拌樁加固處理。

2.施工原理

水泥攪拌樁復(fù)合地基即在軟土地基中攪拌摻入一定量的水泥等固化劑，使之固化，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的復(fù)合地基，進(jìn)而提高土體的強(qiáng)度。同時(shí)樁體深度達(dá)到持力層，滿足設(shè)計(jì)要求的承載力，從而達(dá)到加固軟基、消除工后沉降的效果。

3.施工工藝

雙積公路水泥攪拌樁所采用的固化劑為32.5#高抗硫酸鹽水泥，樁徑0.6m，均為正三角形布置，間距1.2m。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工之前，先將場(chǎng)地地表水疏干，平整梗壩進(jìn)行場(chǎng)地整平后，鋪設(shè)一層400g/m2的無(wú)紡?fù)凉げ?，其上鋪設(shè)下墊層（回填料為風(fēng)化砂）。設(shè)置水泥存放區(qū)，妥善保存，防止受潮結(jié)塊。挖設(shè)水泥漿池并埋設(shè)水泥攪拌筒，調(diào)試機(jī)械，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 施工機(jī)械

本次采用的施工機(jī)械為PⅡ-5B型深層攪拌機(jī)，配備流量計(jì)、壓力表、電流表及泥漿泵等，并經(jīng)國(guó)家計(jì)量認(rèn)證部門檢定合格。

3.3 水泥攪拌樁施工工藝

3.3.1 施工流程

水泥攪拌樁采用四攪兩噴施工工藝，即開(kāi)機(jī)下沉鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，提升鉆桿同時(shí)噴水泥漿，再次下沉鉆進(jìn)復(fù)攪至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)并提升復(fù)攪，具體流程見(jiàn)圖1。

圖1 施工流程圖

3.3.2 施工工藝

3.3.2.1 攪拌機(jī)就位、對(duì)點(diǎn)、調(diào)平

用水平尺調(diào)整機(jī)身的水平度，錘砣校正樁管的垂直度，偏差<1.5%。校正鉆桿長(zhǎng)度并用醒目油漆在鉆桿上標(biāo)出下鉆深度標(biāo)記，以控制攪拌樁樁長(zhǎng)。

3.3.2.2 在漿筒上用油漆標(biāo)記好刻度線

按照設(shè)計(jì)水灰比注水、投放水泥，為攪拌均勻，可分3～4次投放水泥，然后充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間10min后水泥漿基本均勻，然后將水泥漿加網(wǎng)篩過(guò)濾后送入噴漿池，噴漿池保持?jǐn)嚢枰员ＷC水泥漿不離析。

3.3.2.3 攪拌下沉

用輸漿膠管將噴漿池、漿體發(fā)送器同攪拌機(jī)連接好，啟動(dòng)攪拌機(jī)，使攪拌頭沿導(dǎo)向架邊旋轉(zhuǎn)切土邊下沉，下沉速度由電氣控制裝置的電流表控制在1～1.5m/min。下沉?xí)r適量壓漿，控制管道壓力在0.1～0.2MPa，主要防止噴漿口被堵塞。鉆進(jìn)時(shí)用低檔，當(dāng)電流表顯示電流突然增大時(shí)，基本進(jìn)入持力層。

3.3.2.4 攪拌提升

當(dāng)攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后再提升，后臺(tái)施工人員根據(jù)機(jī)臺(tái)電器控制系統(tǒng)的電鈴指示，調(diào)整噴漿壓力表至0.4～0.6MPa，按≤1m/min速度邊上提邊噴水泥漿，每米噴漿量由流量計(jì)嚴(yán)格控制。攪拌提升至離地面0.5m時(shí)用慢速。當(dāng)噴漿口即將出地面時(shí)，停止提升，攪拌10s左右以保證樁頭均勻密實(shí)。待噴漿上提到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，啟動(dòng)電鈴，后臺(tái)人員則立即關(guān)閉漿體發(fā)送器，停止噴漿。

3.3.2.5 復(fù)攪

再次將深層噴射攪拌機(jī)下沉攪拌到規(guī)定深度，下沉速度按1.5m/min，將攪拌頭邊提升邊噴漿至地面，同第4步驟。

3.3.2.6 成樁

當(dāng)復(fù)攪結(jié)束后，成樁結(jié)束。機(jī)臺(tái)立即打印出原始記錄。

3.3.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

嚴(yán)格控制鉆機(jī)下鉆深度、噴漿高程及停漿面，確保水泥攪拌樁長(zhǎng)度和水泥漿噴入量。安排工程技術(shù)人員記錄水泥漿制備以及每根樁水泥漿用量。

鉆機(jī)每次下沉（鉆進(jìn)開(kāi)始與結(jié)束）或提升（泵送漿開(kāi)始與結(jié)束）時(shí)間派專人記錄，提升前要有等待送漿到樁底的時(shí)間，防止出現(xiàn)提升卻未噴漿的情況。

水泥漿按照水灰比0.5：1嚴(yán)格控制，水用計(jì)量筒控制摻加量，不得使用海水。水泥采用標(biāo)準(zhǔn)袋裝32.5#高抗硫酸鹽水泥，并抽檢每袋重量。供漿連續(xù)，拌和均勻，一旦因故停漿，為防止斷樁和缺樁，應(yīng)使攪拌機(jī)鉆頭下沉至停漿面以下1m，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。

對(duì)輸漿管及閘門要經(jīng)常檢查，不得泄露及堵塞，管道長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，對(duì)使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨損量≤10mm，但不得采用直徑過(guò)大的鉆頭。

4.試驗(yàn)檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，水泥攪拌樁芯無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（28d）應(yīng)滿足：樁頂～2/3樁長(zhǎng)范圍≥0.85MPa，2/3樁長(zhǎng)～樁尖范圍≥0.65MPa。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水泥攪拌樁齡期28d后，強(qiáng)度基本達(dá)到2MPa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過(guò)取芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，樁芯強(qiáng)度與地層有著直接關(guān)系，同樣施工條件下，淤泥層樁芯強(qiáng)度要低于粘土層及素填土層樁芯強(qiáng)度。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分析，可在實(shí)際施工中適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)攪拌機(jī)鉆進(jìn)至淤泥層時(shí)，降低鉆進(jìn)速度，以充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑫r(shí)在提升攪拌噴漿時(shí)也在此地層降低提升速度，以利水泥漿與淤泥充分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｔ趩螛端酀{總量不變的情況下，適當(dāng)增加淤泥層的噴漿量，以提高樁體整體強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期加固效果。

5.經(jīng)濟(jì)效益

在雙積公路橋梁的樁基施工中發(fā)現(xiàn)，橋臺(tái)樁基混凝土灌注超方問(wèn)題較嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，主要是淤泥層地質(zhì)軟弱，混凝土灌注到該層時(shí)超方較嚴(yán)重。在實(shí)際施工過(guò)程中，首先施工水泥攪拌樁，橋臺(tái)樁基周圍軟弱地基得到加固，然后施工橋臺(tái)樁基，可有效解決樁基混凝土超方問(wèn)題，大大節(jié)約了施工成本。

水泥攪拌樁具有施工方便，加固效果好，處理后可很快進(jìn)入下道工序，目前被廣泛應(yīng)用于公路軟基處理。