淺談水泥攪拌樁在城市道路軟土地基處理中的應(yīng)用

董平洋

【摘要】本文主要講訴了水泥攪拌樁作為基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量好壞直接影響到上部結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量，因此不僅要求我們嚴(yán)格按照施工工藝流程的步驟去做，還需要對整個施工過程進(jìn)行監(jiān)理，加大監(jiān)理控制力度，嚴(yán)格各施工參數(shù)、施工工藝及施工工序，保證樁的質(zhì)量，解決軟 【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁 設(shè)計(jì) 施工注意事項(xiàng)

1 概述

隨著城市道路建設(shè)的快速發(fā)展，對地基強(qiáng)度、施工工期等要求越來越高，特別是在城市道路橋頭的軟土處理，技術(shù)比較復(fù)雜。一旦處理不徹底，易引起橋頭跳車現(xiàn)象，水泥攪拌樁是用于加固地基處理的一種方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理—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)度的符合使用要求的地基。

水泥攪拌樁的加固原理是以水泥材料為固化劑，利用深層攪拌機(jī)械對原位軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，經(jīng)過物理、化學(xué)作用生成較堅(jiān)硬的拌合柱體，與原地基形成復(fù)合地基，提高軟土地基的承載能力，減少地基沉降量。

水泥加固軟土主要產(chǎn)生水泥的水解水化、粘土顆粒與水泥水化物的作用以及碳酸化作用。

2 水泥加固土體影響因素分析

影響水泥土抗壓強(qiáng)度的因素很多，主要有如下幾種：

（1）水泥摻入比

水泥摻入比通常指水泥重量與被加固土體天然濕重之比（%）。水泥摻入比越大，其后期強(qiáng)度越大，在實(shí)際工程中，水泥摻入比以7%～15%為宜，過低不能滿足工程要求，過高加固費(fèi)用較大。

（2）齡期的影響

水泥土的強(qiáng)度隨齡期的增加而增加，一般早期強(qiáng)度增加速率較快，30天可達(dá)90天齡期強(qiáng)度的60%一75%。90天后水泥土的強(qiáng)度還會繼續(xù)增加。

（3）土質(zhì)的影響

不同的土類，其隨水泥摻入比的增加其強(qiáng)度的增加速率不同。一般粉性土增加較快，粘性土次之，而淤泥質(zhì)土較慢。

（4）土的含水量

一般在其他條件相同時，水泥土的強(qiáng)度會隨含水率的增加而降低。

（5）土的化學(xué)性質(zhì)

酸性大的土加固后的強(qiáng)度較堿性土差，且PH值越小，強(qiáng)度越低。

（6）水泥的品種與標(biāo)號

不同等級的水泥，在其他條件都相同的前提下，水泥的強(qiáng)度等級越高，其形成的水泥土強(qiáng)度也越高。

（7）外摻劑對強(qiáng)度的影響

不同的外摻劑對水泥加固土的強(qiáng)度有著不同的影響，選擇合適的組合配比的外摻劑可提高水泥加固土的強(qiáng)度或節(jié)約用量。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

某城市道路上跨某規(guī)劃河道，橋頭填方最大超過6m。

通過地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，工程所在區(qū)域具體可分為4個工程地質(zhì)層。

第一層為素填土，上部含厚度約0.2～0.9米左右雜填土，下部為灰褐色素填土，成分以軟塑黏性土為主，松散，局部稍密，含少量石灰、碎磚塊、碎石子、砂粒等，土質(zhì)不均。

第二層為淤泥質(zhì)黏土，灰色，流塑，含有機(jī)質(zhì)及腐殖物，土質(zhì)欠均勻，平均天然含水率為33.6%。層頂埋深1.00～2.00m、平均1.36m；揭露厚度2.10～10.10m。土層具高壓縮性，工程地質(zhì)性能差。

第三層為粉質(zhì)黏土，黃褐色，可塑～硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及其氧化物、夾高嶺土條紋，土質(zhì)較均勻，平均天然含水率為26.6%。

第四層為粉質(zhì)黏土，該層可塑，土質(zhì)欠均勻，底部粉粒含量較高，未揭穿。

淤泥質(zhì)黏土層含水率較高，土體性能差，需進(jìn)行特殊處理。經(jīng)方案比選，采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固處理。

3.2 軟土處理設(shè)計(jì)

水泥攪拌樁在垂直荷載作用下，其承載力取決于樁身水泥土強(qiáng)度和土對樁的支承力。水泥土樁樁身強(qiáng)度與加固時使用的水泥標(biāo)號、水泥用量、被加固土的性質(zhì)和含水量，以及養(yǎng)護(hù)齡期等因素有關(guān)。土對樁的支承力是由樁側(cè)摩阻力和樁端阻力所組成。

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)

地基處理后，要求復(fù)合地基承載力≥120kPa。根據(jù)地質(zhì)條件，粉噴樁有效樁長為12m，設(shè)計(jì)粉噴樁直徑為0.5m。淤泥質(zhì)粘土承載力容許值為80kPa，粉質(zhì)粘土承載力容許值為160kPa。

（2）計(jì)算單樁承載力

根據(jù)公式 計(jì)算單樁承載力。攪拌樁鉆透淤泥質(zhì)黏土層，達(dá)到粉質(zhì)黏土層，只計(jì)算淤泥質(zhì)黏土層的樁周阻力和樁端阻力。素填土層也按照淤泥質(zhì)黏土層計(jì)算。計(jì)算得到單樁承載力Ra=200.18 kN。

（3）樁機(jī)必須配置噴入計(jì)量裝置，須定期標(biāo)定（每生產(chǎn)1萬米攪拌樁后重新標(biāo)定），嚴(yán)禁無噴入計(jì)量裝置的樁機(jī)投入使用，并記錄瞬時噴漿量和累計(jì)噴漿量。漿液罐容量應(yīng)不小于一根樁的用灰量加50kg，當(dāng)上述重量不足時，不得開始下一根樁的施工。

（4）嚴(yán)格控制噴漿標(biāo)高和停漿標(biāo)高，不得中斷噴漿，確保樁體長度；嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。

（5）施工中若發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，由監(jiān)理選擇在該樁位的附近位置進(jìn)行補(bǔ)樁。

（6）樁體施工時，應(yīng)采用中-低速檔鉆進(jìn)和提升，切勿采用高速檔快速鉆進(jìn)和提升。

（7）施工記錄應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，必須詳細(xì)記錄攪拌機(jī)每米下沉或提升的時間以及來漿與停漿的時間，記錄時深度誤差不得大于5cm，時間誤差不得大于5s。施工中發(fā)生的問題及處理情況均應(yīng)在備注欄中注明。

（8）施工中出現(xiàn)異常情況，不得擅自處理，須立即報告現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員，提出處理方案后方可進(jìn)行施工。

（9）成樁后保護(hù)好樁頭。

4 施工控制

1）選擇合理的位置開挖配制水泥漿用的灰漿池，并用水泥砂漿抹面進(jìn)行防水處理；測量放線布樁時要重點(diǎn)對控制性軸線、樁位進(jìn)行復(fù)查，滿足要求后方可開鉆。

2）樁長、樁位、樁徑的控制：樁長的控制不僅要看表，而且要在鉆機(jī)搭架上做出明顯的標(biāo)記，在設(shè)計(jì)樁長深度位置、沒進(jìn)鉆的鉆頂?shù)奈恢觅N上明顯標(biāo)記并寫上數(shù)字，其他刻度用較小的標(biāo)記；樁位控制時測量放樣后應(yīng)釘小樁，然后鉆白灰點(diǎn)，垂直度是樁位控制的關(guān)鍵，因?yàn)榇怪倍扔绊憳兜某休d力。最好用吊錘球的方法控制垂直度；樁徑控制要求不小于設(shè)計(jì)直徑，要經(jīng)常檢查鉆頭，發(fā)現(xiàn)磨損超限時及時焊補(bǔ)。

3）水泥劑量的控制：為確保樁體水泥每米摻入量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀，同時現(xiàn)場應(yīng)用比重計(jì)控制水泥漿稠度。最好做到一樁一配漿，一樁一清池。

4）確保攪拌樁施工的均勻性：如遇到硬土，攪拌機(jī)下沉速度過慢時，對于噴漿攪拌可采用沖水下沉，但在噴漿提升前必須將輸管中的存水排凈。其次水泥的供應(yīng)量必須連續(xù)；一旦因故中斷，必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5m處，待恢復(fù)供漿后再攪拌提升，防止斷樁。還應(yīng)控制重復(fù)攪拌時的下沉速度和提升速度，以保證加固深度范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

5）水泥攪拌樁樁頭復(fù)攪的控制：當(dāng)鉆機(jī)反循環(huán)提鉆并噴漿升至工作基準(zhǔn)面以下30cm～50cm時，持噴30s水泥漿，目的是保證樁的上部密實(shí)度和強(qiáng)度，根據(jù)荷載的擴(kuò)散及傳遞原理，有必要加強(qiáng)水泥樁上部的密度和強(qiáng)度。

6）噴漿時間的控制：每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。

5 結(jié)語

水泥攪拌樁在國內(nèi)城市道路的施工中已經(jīng)取得非常成功，但也存在不少問題。該方法特別適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和天然含水量大于30% 的地基加固，對超軟土效果更為顯著。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗(yàn)確定其適用性。在使用該法之前應(yīng)對該法的可行性進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察。

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