雙向水泥攪拌樁在軟基處理中的應用探討

摘要：本文主要針對雙向水泥攪拌樁在軟基處理中的應用展開了探討，通過結(jié)合具體的工程實例，對雙向水泥攪拌樁的施工工藝作了系統(tǒng)的分析，并詳細論述了相關的試驗與質(zhì)量檢驗，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：雙向水泥攪拌樁;軟基處理;應用

當前，各種建設工程項目層出不窮，軟土基的處理問題成為工程建設的重要問題，其不僅影響著整個工程的質(zhì)量，而且關系著工程建設成品的使用壽命和人們的生命財產(chǎn)安全。而雙向水泥攪拌樁因其具有著獨特的優(yōu)點，在軟基處理中有著廣泛的應用。基于此，本文就雙向水泥攪拌樁在軟基處理中的應用進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定幫助。

1"工程概況

某公路地勢平坦，線位穿過大片耕地。填方部分線路中心最大填高為7.30m。

該段軟土路基地層自上而下依次為：

（1）粉土，黃褐色，密實，潮濕，含少量鐵質(zhì)氧化物，其中地下0.2m以上為種植土，含少量植物根系，為地震液化層，重度γ=20.1kN/m3，黏聚力c=13.4kPa，內(nèi)摩擦角φ=20.0°，基本承載力120kPa，厚0～3.1m;

（2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，褐灰色，流塑，下部少部分為軟塑，含少量有機質(zhì)，含少量粉質(zhì)黏土，有腥臭味，γ=17.5kN/m3，c=12.5kPa，φ=3.3°，基本承載力60kPa，厚4.6～6.9m;

（3）淤泥，褐灰色，流塑，含有少量有機質(zhì)，有腥臭味，γ=16.6kN/m3，c=15.8kPa，φ=3.0°，基本承載力40kPa，厚0～1.5m;

（4）粉砂，淺灰色，中密，飽和，主要成分為長石、石英，級配差，含少量粉土，基本承載力110kPa，厚1.9～4.0m。當?shù)氐卣饎臃逯导铀俣葹?.15g（地震基本烈度Ⅶ度），土壤最大凍結(jié)深度為0.80m。

為滿足軟土地基上的路基工后沉降量≤20cm，沉降速率≤5cm/年的規(guī)定，該段軟土路基采用雙向水泥攪拌樁進行地基處理。

2"雙向水泥攪拌樁施工工藝

2.1"施工設備

為保證該段軟土路基的處理質(zhì)量，預先進行了相關機械設備的選取與進場，主要設備有：PH-5B型深層攪拌樁機、NJ-600型水泥漿攪拌機、80型注漿泵、200kW發(fā)電機、SP-Ⅱ型智能漿粉噴灌記錄儀以及電子天平。

2.2"工藝流程

雙向水泥攪拌樁采用兩噴四攪施工工藝，流程如圖1所示。

圖1"施工工藝流程

2.3"施工準備

（1）現(xiàn)場準備

做好水、電、路三通。場地應事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙，查清地下管線的位置，確定架空電線的位置、高度，做好臨時截排水設施，在地面上采用原土填筑形成自中心向兩側(cè)的土拱，土拱坡度4%。做好供水供電線路、機械設備施工線路、機械設備放置位置、運輸通道準備工作。

（2）測量準備

放線前對各控制點進行復核后，按設計圖紙放線，準確定出各水泥攪拌樁的位置。鉆機要準確對孔，對孔誤差不得大于50mm，垂直偏差不得超過1%。

（3）機械準備

攪拌樁機必須配置可以控制樁身每米噴漿量的記錄器;樁機上的壓力表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子秤必須經(jīng)過標定，不合格的儀表必須更換;在樁機的鉆桿上畫上鉆進刻度線，標寫醒目的深度;鉆頭直徑的磨損量不得大于1cm。

2.4"雙向水泥攪拌樁施工

2.4.1"水泥攪拌樁施工平面布置

雙向水泥攪拌樁樁徑0.5m，間距1.2m，呈正方形布置，樁長隨路基橫向坡度變化，平均長度8.6m，保證樁底標高一致。

2.4.2"試樁

在地基處理開工前先進行水泥攪拌樁試驗，確定主要工藝參數(shù)。施工參數(shù)包括輸漿量、輸漿速度、走漿時間、來漿時間、停漿時間、攪拌軸提升與下沉速度等，同時確定采用何種工藝、復攪次數(shù)、復攪漿量等。通過試樁，確定攪拌樁加固料采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比15%（重量比），水泥漿水灰比采用0.5：1.0，外加劑木質(zhì)素磺酸鈣摻量為2%。每米噴漿量約44L（折合水泥用量54kg/m）。采用兩噴四攪工藝能滿足設計要求。

2.4.3"雙向水泥攪拌樁施工

（1）攪拌機具就位。包括深層攪拌樁機及相應的輔助設備（注漿泵、水泥漿攪拌機等），根據(jù)現(xiàn)場實際情況嚴格合理布置。

（2）制備水泥漿。根據(jù)試驗室室內(nèi)試驗提供漿液配合比進行現(xiàn)場漿液配制，配制的灰漿應流動性好，不離析，便于泵送、噴攪，灰漿應攪拌均勻，加濾網(wǎng)過篩，現(xiàn)制現(xiàn)用。水泥漿液的配制要嚴格控制水灰比，加入的水應有定量容器，制拌好的水泥漿不得停置時間過長，超過2h不得使用。漿液在水泥漿攪拌機中要不斷攪拌，直到泵送。存漿容器應按設計用量投料，每次投料用于一根樁，以確保成樁質(zhì)量。

（3）預攪下沉。水泥攪拌樁開鉆之前，用清水清洗管道并檢查管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后預攪下沉，攪拌頭運轉(zhuǎn)正常后收起鋼絲繩，使其鉆桿導向架向下攪拌切土，控制鉆桿下沉速度，直到設計深度。下沉的速度可由電機的電流監(jiān)測表控制。

（4）提升攪拌噴漿。鉆頭鉆到樁底設計標高后，打開控制閥門連續(xù)噴漿，停留30s后反轉(zhuǎn)提升噴漿。將水泥漿和被攪動的疏松土體充分混合。邊噴漿邊攪拌提升，提升至設計樁頂標高后停止提升，提升速度不超過1.2m/min。

（5）復攪下沉，重新攪拌至樁底，至樁底后停止鉆進。下沉速度不超過2.0m/min。

（6）重復噴漿攪拌提升至樁頂。第1次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。

（7）清洗。向集料斗注入適量清水，開啟注漿泵、清洗全部管線中的殘存水泥漿，直到基本干凈，并將粘附在攪拌頭上的雜物清洗干凈。

（8）打印噴灌記錄，攪拌機移位至下根樁位。

2.4.4"施工質(zhì)量控制

（1）施工時應嚴格控制噴漿和停漿時機。每根樁開鉆后應連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應不小于一根樁的用量加50kg，若儲漿量小于上述用量不得進行下一根樁的施工。

（2）水泥漿采用二次攪拌工藝，攪拌順序為：先向攪拌桶里注水，再加入規(guī)定的外加劑，最后摻入水泥;水泥漿攪拌均勻后，放入二次攪拌桶進行二次攪拌，待用。

（3）配置好的水泥漿不得離析，泵送必須連續(xù)，拌制水泥漿的罐數(shù)、水泥用量及泵送漿液的時間等應有專人記錄，并填寫水泥攪拌樁施工記錄表。

（4）施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應按要求整樁復攪，復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時應及時記錄中斷深度，及時采取補噴接樁處理措施，并將接樁情況填報于施工記錄內(nèi)，接樁重疊段應不小于50cm。超過3h應在原樁位旁邊進行補樁處理。

（5）當鉆進攪拌中遇有阻力較大，鉆進太慢，應增加攪拌機自重，然后啟動加壓裝置加壓，邊輸入漿液邊攪拌鉆進。

（6）鉆機噴漿和成孔過程中，應將廢棄的加固料及冒漿回收處理，防止污染環(huán)境。

（7）每次鉆頭提離地面后，均應及時清理鉆頭上的淤泥，并檢查噴漿管是否堵塞。

（8）現(xiàn)場施工人員認真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應包括：施工樁號、施工日期、天氣情況;噴漿深度、停漿標高;注漿泵壓力、鉆進速度、提升速度、漿液流量、每米噴漿量、復攪深度。同時應隨時檢查施工記錄，評定成樁質(zhì)量，如有不合格樁或異常情況應及時采取補樁或其他處理措施。

3"試驗與質(zhì)量檢驗

3.1"成樁質(zhì)量與承載力檢驗

水泥攪拌樁樁頭開挖后，直徑都大于設計要求的0.5m。成樁28d后對該段地基水泥攪拌樁進行成樁質(zhì)量檢驗，包括樁身無側(cè)限抗壓強度試驗和地基平板載荷試驗。

成樁質(zhì)量檢驗：采用樁長范圍鉆孔取芯方法進行樁身完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強度檢驗，檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2‰且不少于3根樁。芯樣水泥土的攪拌均勻性較好，完整性好，無斷灰、夾泥;自樁頂1m以下每隔2m截取試樣作無側(cè)限抗壓強度試驗，其28d齡期無側(cè)限抗壓強度都>1.3MPa，滿足設計不得小于1.2MPa的要求。鉆芯后的孔洞采用水泥砂漿灌注封閉。

采用平板載荷試驗方法檢驗復合地基承載力，檢驗數(shù)量為總樁數(shù)2‰且不少于3根樁。檢驗結(jié)果表明，復合地基承載力σ0都>170kPa，滿足設計不小于150kPa的要求。

3.2"單向攪拌與雙向攪拌的成樁質(zhì)量差異

在該場地，為了優(yōu)化并制定合理的施工工藝，預先進行了不同施工工藝的成樁質(zhì)量對比試驗，施工方法分別采用單向攪拌工藝和雙向攪拌工藝。結(jié)果表明，采用雙向攪拌工藝施工的攪拌樁，其成樁質(zhì)量明顯好于單向攪拌工藝，攪拌樁8d齡期抗壓強度結(jié)果如表1所示。由表1可知，8d齡期雙向攪拌的樁身平均強度是單向攪拌的1.22倍。兩種施工方法的水泥攪拌樁是在同一區(qū)域內(nèi)、均采用兩噴四攪工藝、相同的水泥漿配合比和噴漿量。雖然采用雙向攪拌工藝的攪拌樁施作時間比采用單向攪拌工藝的攪拌樁晚3d，但從抽樣的抗壓強度來看，采用雙向攪拌工藝的攪拌樁均明顯高于采用單向攪拌工藝的攪拌樁。

表1"不同工藝施工的攪拌樁抗壓強度對比Mpa

4"結(jié)語

綜上所述，由于雙向水泥攪拌樁在工程中擁有效率高，成本低，無污染，噪音小且適用性廣等諸多優(yōu)勢，此技術現(xiàn)已在軟基處理方面獲得了廣泛的應用。因此，為了保障施工技術的合理利用，做好軟基處理的工作，就務必需要嚴格控制每一個施工程序，只有這樣才能夠保證水泥攪拌樁的質(zhì)量，從而保證軟基處理施工的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]湯梅芳.雙向水泥攪拌樁在地鐵車輛段軟基處理中的應用[J].山西建筑.2015（01）.

[2]鮑燕妮.雙向水泥攪拌樁法在軟基處理中的工程實踐[J].公路工程.2012（04）.