基于水泥攪拌樁加固軟土地基應(yīng)用技術(shù)的研究

劉成永

【摘 要】隨著我國(guó)高速公路總里程的不斷增加，目前已經(jīng)形成了由中心城市向外放射以及橫連東西、縱貫?zāi)媳钡母咚俟肪W(wǎng)。我國(guó)幅員遼闊，公路工程施工具有較為復(fù)雜的質(zhì)地情況，軟弱地基與不良地基具有廣泛的分布范圍及眾多種類。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要設(shè)施，公路工程建設(shè)必須重視軟土地基加固技術(shù)的應(yīng)用，水泥攪拌樁的廣泛應(yīng)用與推廣，為提升公路質(zhì)量提供了可靠的保障。本文主要對(duì)水泥攪拌樁的概況、水泥攪拌樁加固軟土地基的施工準(zhǔn)備及施工工藝進(jìn)行了分析與探究，以期為提升軟基加固質(zhì)量提供可靠的保障。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁 軟土地基 加固措施 概況 施工準(zhǔn)備 施工工藝 水泥漿 提升

1水泥攪拌樁的概況

水泥攪拌樁法軟基加固的原理為選用水泥漿作為固化劑，利用特制深層攪拌機(jī)械將土和固結(jié)劑在地基深部進(jìn)行強(qiáng)制拌和，確保其具有良好的整體性、水穩(wěn)性，并能對(duì)其強(qiáng)度需求進(jìn)行最大限度地滿足，以此達(dá)到土體加固的目的。確保這些加固土體和地基之間構(gòu)成符合地基，并對(duì)其上部荷載進(jìn)行一起承擔(dān)。在高速公路軟土地基加固施工中，主要在橋頭過(guò)渡段、新老路堤加寬及滑塌路段等應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)。

遵循選用材質(zhì)噴射情況，水泥攪拌樁可分為2種不同形式：濕法與干法。水泥漿為濕法的主要材料，應(yīng)確保均勻攪拌，這樣可以為再次攪拌提供便利，該方式具有較長(zhǎng)的水泥土硬化時(shí)間。水泥干粉為水泥攪拌樁干法施工的主要材料，該方式相比濕法具有較短的水泥土硬化時(shí)間，以此對(duì)樁間強(qiáng)度進(jìn)行最大限度提升，但其再次攪拌難度較大。

2工程概況

某高速公路總長(zhǎng)度為118.85千米，屬于雙向六車道，86億元為其總投資額。水泥攪拌樁技術(shù)在橋頭、通道及涵洞等位置進(jìn)行施工。為提升軟基加固的整體質(zhì)量，施工單位應(yīng)與工程建設(shè)具體情況相結(jié)合，進(jìn)行試驗(yàn)段施工。試驗(yàn)區(qū)面積為360平方米，應(yīng)確保場(chǎng)地的平整性，該路段地層為亞粘土、淤泥、淤泥質(zhì)、亞粘土等，并具有較為豐富的地下水，水位與地表相近。設(shè)計(jì)規(guī)定：1.2Mpa為28天無(wú)側(cè)限設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度，單樁設(shè)計(jì)承載力必須控制在125KN以上。在對(duì)路線縱斷面、橫斷面測(cè)量后，可選用圖1作為本工程試驗(yàn)段的設(shè)計(jì)模型。

圖1 試驗(yàn)段設(shè)計(jì)圖

3水泥攪拌樁加固軟土地基的施工準(zhǔn)備

樁身、樁間土與褥墊層為水泥攪拌樁復(fù)合地基的主要構(gòu)成部分。應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)前，施工單位必須對(duì)水泥用量、樁徑等進(jìn)行確定。

水泥用量：相比加固土體重量，水泥用量約為其15%，一般選用32.5級(jí)以上強(qiáng)度等級(jí)的普通硅酸鹽水泥作為水泥攪拌樁施工的固化劑材料。

樁徑：遵循相關(guān)施工規(guī)定（《建筑地基處理技術(shù)法規(guī)》），確定成樁施工機(jī)械等，通常選用500毫米直徑的水泥攪拌樁進(jìn)行高速公路軟基加固施工。

樁長(zhǎng)：確保水泥攪拌樁長(zhǎng)度可將軟弱地基穿透，并具有較高的承載力。通常情況下，9米為高速公路工程水泥攪拌樁施工的最小樁長(zhǎng)。

加固范圍：布樁施工可在水泥攪拌樁基礎(chǔ)平面范圍進(jìn)行施工，選用鋼筋混凝土條形作為施工基礎(chǔ)，在條形基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)進(jìn)行水泥攪拌樁布樁。遵循施工要求，通過(guò)小木樁進(jìn)行樁點(diǎn)的制定。

褥墊層：褥墊層可布設(shè)在水泥攪拌樁復(fù)合地基內(nèi)基礎(chǔ)與樁之間，300毫米為褥墊層最終厚度，一般選用中粗砂作為褥墊層施工原料。

樁土承載力：?jiǎn)螛冻休d力由樁身材料強(qiáng)度所決定，80KN為單樁承載力最小值，150KN為復(fù)合地基承載力最小值。

4水泥攪拌樁加固軟土地基的施工工藝

4.1施工場(chǎng)地選擇及清理

在正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、素填土、泥性土等處理中往往選用水泥攪拌樁技術(shù)，一般情況下，如粘性土、粉土等軟土地基有機(jī)質(zhì)土與較高含水量的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值在120kpa以下時(shí)，也可選用水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行施工。在公路工程軟基處理前應(yīng)及時(shí)平整與清理施工場(chǎng)地。將地面積水在施工前期及時(shí)排出，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行路面雜物清理干凈，防止混合料內(nèi)摻入雜物，并確保工程便道的暢通性。

4.2施工前檢查攪拌機(jī)械

全部鉆機(jī)開(kāi)機(jī)前，應(yīng)指派專業(yè)人士對(duì)水泥攪拌樁機(jī)械質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，只有確保其質(zhì)量符合規(guī)定后，才能進(jìn)行開(kāi)鉆施工，應(yīng)避免堵塞水泥攪拌樁管道等情況的出現(xiàn)，通過(guò)詳細(xì)檢查，可確保水泥攪拌樁機(jī)械能夠正常運(yùn)行，防止施工過(guò)程中存在意外，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。主要檢測(cè)項(xiàng)目包括：安裝電腦記錄儀器、打印設(shè)備是否正確、有效，以此對(duì)水泥漿用量及噴漿情況進(jìn)行有效控制，提升噴漿的均勻性及施工質(zhì)量。

4.3試樁

遵循軟基加固施工的具體情況，在軟土地基施工段內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)選用地表、中間及樁底等各個(gè)部分的土質(zhì)進(jìn)行分析。施工配合材料可選用較差土質(zhì)的材料，配合比試驗(yàn)通常選用3到5組進(jìn)行施工，水泥土混合料在配合比試驗(yàn)過(guò)程中，可選用多種土質(zhì)的水泥進(jìn)行制作，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)應(yīng)在圓柱型石堅(jiān)制成后進(jìn)行。

確保水泥質(zhì)量符合施工要求才能用于施工，一般選用強(qiáng)度等級(jí)大于32.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，軟土地基加固施工中，不能利用礦渣、火山灰水泥進(jìn)行施工，通常在0.45到0.50之間控制水灰比，必要時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一定量石膏粉、減水劑的添加，相比水泥用量，添加劑的用量必須控制在0.5%到1%的范圍內(nèi)，為提升水泥攪拌樁的整體質(zhì)量，試樁作業(yè)必不可少，通常在完成配合比試驗(yàn)后進(jìn)行，根據(jù)該工程施工情況，一般選用“兩攪一噴”與“四攪四噴”作為水泥攪拌樁施工的工藝性試樁方式，其中設(shè)計(jì)工藝為“兩攪一噴”，并與摻灰量進(jìn)行有效結(jié)合，通常分為3種：15%、16%及17%。組合分區(qū)施工必須嚴(yán)格遵循施工工藝與不同摻灰量進(jìn)行施工。

兩攪一噴施工：在攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，進(jìn)行預(yù)攪拌下沉施工，分為4檔進(jìn)行下沉施工，每分鐘將其下沉速度控制在0.73米內(nèi)，沉至試樁深度確定后，可進(jìn)行提升施工。選用3檔進(jìn)行提升施工，每分鐘提升速度控制在0.45米左右，向地面位置提升后，再反復(fù)進(jìn)行該工序。