水泥攪拌樁在城市道路軟基處理中的應(yīng)用

黃令

（益陽城市規(guī)劃設(shè)計院　湖南　益陽　413000）

水泥攪拌樁在城市道路軟基處理中的應(yīng)用

黃令

（益陽城市規(guī)劃設(shè)計院湖南益陽413000）

作為在技術(shù)層面比較成熟的軟基處理方式，水泥攪拌樁這項技術(shù)如果能科學(xué)有效地運用，將更好地控制路基沉降、提高軟基的抗震液化、承載能力，可以更好地保障城市道路的穩(wěn)定性。結(jié)合具體的工程實踐，本文將詳細(xì)地探討這項技術(shù)的概念以及使用范圍，技術(shù)中的參數(shù)問題和計算方式，深入論述施工工藝以及注意事項，將這項技術(shù)的優(yōu)越性發(fā)揮到最大的可能，從而為城市道路的發(fā)展提供技術(shù)參照。

城市道路；水泥攪拌樁；軟基處理

1　引言

隨著我國城市道路建設(shè)的飛快發(fā)展，水泥攪拌樁已經(jīng)成為一種新的地基加固方法，被應(yīng)用于鐵路、公路、水利、工業(yè)以及其他民用建筑等各項工程中，使得這項技術(shù)越來越成熟，在城市道路軟基處理中也越來越廣泛。

與普通公路相比，城市道路在軟基處理上的要求要高很多，這主要是因為城市道路在建設(shè)過程中往往還會涉及到其他的技術(shù)，例如自來水、強(qiáng)弱電、雨污水和燃?xì)獾冗@些重要的管道，在這些管道中，對路基沉降要求高的是雨污水管道，因為這項技術(shù)依據(jù)的重力流設(shè)計的原則。

同時在軟基處理這項技術(shù)中，強(qiáng)度、變形、工期這些方面都有一定的要求，所以必須結(jié)合施工現(xiàn)場的條件，選擇加固能力好、工期短、費用低的深層攪拌加固法，這一方法的作用就是將水泥與軟土進(jìn)行充分的攪拌，最終形成穩(wěn)定基礎(chǔ)，提高路基承載力、同時還可以減少沉降量。

2　水泥攪拌樁概述

2.1水泥攪拌樁的概念

作為一種新穎的技術(shù)方法，水泥攪拌樁主要是用來加固飽和軟粘土的地基，也就是利用水泥漿作為固結(jié)劑，然后通過一種特制深層的攪拌機(jī)械，利用軟土和固化劑兩者產(chǎn)生的反應(yīng)，最終使其成為一種加固地基的處理技術(shù)，這種技術(shù)具有較好的水穩(wěn)性以及整體性，同時又能滿足更高的強(qiáng)度要求。

2.2材料和機(jī)具的要求

水泥攪拌樁的材料和機(jī)具要求非常嚴(yán)格，特別是在城市道路的軟基處理中，只有達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)才能適用城市道路的高強(qiáng)度的特點，具體要求如下：

2.2.1材料要求

材料作為一項技術(shù)的先導(dǎo)，只有符合技術(shù)的要求才能保證技術(shù)的正常應(yīng)用，所以水泥需要用42.5號的普通硅酸鹽水泥，同時還需要提供強(qiáng)度以及安定性的分批試驗報告。如果工程材料不合格，必須先在路基紅線外打機(jī)井，然后取水檢驗，只有檢測合格之后才能繼續(xù)使用。

2.2.2機(jī)具要求

施工現(xiàn)場的機(jī)具必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗，壓漿機(jī)、攪拌機(jī)、拌漿機(jī)設(shè)備必須測試合格，樁機(jī)上的流量計、電流表、壓力表計量合格之后才能使用，集料桶和拌漿桶的總體容量不能少于0.8m3。攪拌葉片不少于兩層葉片，其直徑比樁徑略大，機(jī)架上的零點基線和每米刻度線需要用紅漆標(biāo)出。

2.3水泥攪拌樁的適用范圍

水泥攪拌樁適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、粉質(zhì)粘土以及粉土等軟土性質(zhì)的地基，土層的含水量宜大于50％，如果軟土中的含水量不足30％，必須加入一定的水，達(dá)到指定的要求，在國內(nèi)，通常情況下機(jī)械的攪拌能力能到30m，而實際的加固深度只有25～28m。

2.4工程場地的布置要求

兩者進(jìn)場前，必須先清理場地，排出水，進(jìn)行配電布置和設(shè)計。在設(shè)置后臺儲存棚，以及一些機(jī)具設(shè)備的安裝地點時，拌漿后臺離樁機(jī)的水平輸送距離不能大于60m，保證注漿出口的壓力在0.4～0.6MPa之間。

3　軟基處理的技術(shù)參數(shù)及計算

3.1水泥攪拌樁及工后沉降

城市道路的軟基處理主要以施工之后的沉降及穩(wěn)定為控制標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)參數(shù)中已經(jīng)規(guī)定了路面設(shè)計使用年限，一般情況下是20年，在這期間內(nèi)的工后沉降的詳細(xì)內(nèi)容如表1。

表1　容許工后沉降一覽表

綜合考慮一些施工過程中的因素，例如淤泥性質(zhì)的軟土層的特征，還有埋藏的深度、厚度以及填土的高度。如果淤泥層的厚度超過2m，那么就需要采用這一技術(shù)進(jìn)行處理，這種情況下，樁必須打通淤泥層，進(jìn)入持力層0.5m，樁徑為0.5m，樁按等腰三角形布置。

3.2試樁技術(shù)參數(shù)

采用“兩噴四攪”的方法進(jìn)行施工時，樁機(jī)下鉆和提升速度是控制噴漿量的關(guān)鍵因素，主要是由試驗樁確定。根據(jù)不同的試樁方案，經(jīng)過在試樁過程中的數(shù)據(jù)對比，最終確定水灰比為0.45，施工的電流40A，噴漿壓力應(yīng)該保持0.4～0.6MPa之間，比重計測的水泥漿比重是1.81，進(jìn)入持力層的電流突變至60～70A數(shù)值之間。各水泥摻入比鉆桿鉆速如表2。

在試驗中，需要先啟動攪拌樁機(jī)，鉆頭正向旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)操作，鉆進(jìn)速度1.0m/min，為了避免堵塞鉆頭上的噴漿口，可以在這個過程中適當(dāng)噴漿，以便能夠減少負(fù)載的扭矩，保證操作的順利進(jìn)行。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計時的深度后，要進(jìn)行后臺送漿的操作，在底部要進(jìn)行重復(fù)攪拌，大約30s左右，從而確保底部有足夠的漿液。通過重復(fù)攪拌下沉并進(jìn)行噴漿處理，直到到達(dá)設(shè)計的深度停止，重復(fù)反轉(zhuǎn)攪拌提升，直到提升到整平的地面。按照這樣的步驟施工完一根樁之后，需要移動樁機(jī)到達(dá)下一個樁位，重復(fù)以上步驟進(jìn)行施工，要做到保障施工質(zhì)量。

表2　各水泥摻入時鉆桿鉆速表[鉆桿鉆速（單位：m/min）]

3.3復(fù)合地基承載力的計算方法

在垂直荷載作用下，這項技術(shù)有一定的壓縮變形，在這一過程中形成柔性樁復(fù)合地基，也就是在樁身壓縮變形的時候，一部分荷載被其周圍的軟土分擔(dān)。其標(biāo)準(zhǔn)值計算公式如下：

式中：fck——地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值；

m——樁土面積置換率；

β——樁間土折減系數(shù)；

fa——樁間天然地基允許范圍內(nèi)的承載力。

3.4單樁承載力的計算方法

說起來，這個收音機(jī)的出現(xiàn)很富有戲劇性。原本制作人Guus Oosterbaan想用水泥包裹收音機(jī)，做出一個長方體來，并在它的前面安裝兩個旋鈕，分別管著音量和頻道。結(jié)果水泥層屏蔽了無線電信號，收音機(jī)不出聲了。Guus Oosterbaan想盡了辦法都不能解決這個問題，一氣之下就抄起榔頭砸下去，結(jié)果水泥墩子“咔嚓”一聲裂開了，而信號居然暢通起來！于是，水泥墩子收音機(jī)出現(xiàn)了。

單樁承載力的確定可以通過公式的計算、靜載試驗及原位測定這三種形式。水泥攪拌樁的設(shè)計經(jīng)常要用到公式計算，而其他兩種方法主要是用于成樁的檢測。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）中記載的標(biāo)準(zhǔn)值，公式如下：

式中：R——單樁豎向承載力的標(biāo)準(zhǔn)值；

fk——樁端地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

α——樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，一般情況

下是0.4～0.6；

qs——樁周土的平均摩擦力；

l——樁長；

fcu——抗壓強(qiáng)度的平均值；

η——強(qiáng)度折減的系數(shù)，一般情況下取0.35～0.50；

Ap——樁的截面積。

在計算時，要用上述兩個公式同時進(jìn)行計算，之后再取其中較小的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)值。

4　施工技術(shù)的注意事項

4.1施工工藝流程

水泥攪拌樁的技術(shù)有幾個主要的工藝流程，首先是場地要進(jìn)行平整處理，然后鉆機(jī)進(jìn)行定位，之后需要調(diào)平，進(jìn)行預(yù)攪下沉到設(shè)計時的深度，最后需要邊噴漿邊進(jìn)行攪拌，這樣的目的是提升到預(yù)定的停漿面，還要重復(fù)攪拌下沉到設(shè)計深度，最后提桿出孔，將鉆機(jī)進(jìn)行移位。這項技術(shù)的工藝非常復(fù)雜，所以施工前需要進(jìn)行成樁試驗，需要滿足以下幾點條件：①需要滿足設(shè)計噴入量的各種技術(shù)參數(shù)，比如鉆進(jìn)的速度、提升的速度、攪拌的速度等。②確定攪拌是否均勻，主要是用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心進(jìn)行鉆孔，然后取出樁芯，來觀察顏色是否一致，是否有水泥漿富集產(chǎn)生的“結(jié)核”或者是土團(tuán)。③需要根據(jù)地層、地質(zhì)的情況來確定復(fù)噴范圍。④掌握下鉆和提升的阻力情況，要運用合理的技術(shù)措施。⑤成樁工藝試驗的樁數(shù)要多于5根，還要必須等到試樁成功后才可以正式施工。只有滿足條件才能取得相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，從而指導(dǎo)進(jìn)一步的施工。

4.2有效的監(jiān)督

由于水泥攪拌樁技術(shù)在城市道路的軟基處理中非常重要，而且工程項目復(fù)雜，大多數(shù)情況是晝夜進(jìn)行連續(xù)施工，所以施工中的安全以及技術(shù)的運用就需要格外的注意，例如水泥用量、施工工藝、樁長、施工進(jìn)度都需要進(jìn)行嚴(yán)密的控制，需要專門配備多名監(jiān)理工程師晝夜輪流跟蹤，并且進(jìn)行旁站監(jiān)督，每一樁都要進(jìn)行簽證，從而保證每樁都具備完整的記錄。

4.3保證計算的精準(zhǔn)

水泥攪拌樁這項技術(shù)能夠高校地提高地基的承載力，對整個城市的道路交通有著重要的意義，所以在設(shè)計的過程中，必須對具體工程的地質(zhì)條件進(jìn)行勘測，通過室內(nèi)配合比試驗、現(xiàn)場檢測、施工工藝試驗等進(jìn)行綜合考慮，并且運用適當(dāng)?shù)墓胶蛥?shù)，選擇合適的修正系數(shù)，使計算結(jié)果更加的精確。

5　結(jié)語

水泥攪拌樁這項技術(shù)在城市道路中的軟基處理方面有廣泛的應(yīng)用，也是目前道路施工技術(shù)中比較成熟的技術(shù)，在施工過程中要根據(jù)其工藝流程來嚴(yán)格制定各工序，只有這樣才能確保工程質(zhì)量。實踐證明，這項技術(shù)可以有效地改善城市道路的軟土地問題，充分利用天然地基土，使其作用得到最大的發(fā)揮，同時為道路中的管線施工創(chuàng)造優(yōu)越的條件。同時它還可以減輕對環(huán)境的污染，對城市道路的建設(shè)發(fā)揮重要的作用。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000：127～129.

[2]張文頂.水泥攪拌樁在軟基處理中的應(yīng)用[J].四川建材，2010（2）.

[3]黃林璋.工程軟基處理技術(shù)總結(jié)[J].廈門科技，2005（1）：44～46.

U416.2

A

1673-0038（2015）17-0197-02

2015-4-12

黃令（1988-），女，助理工程師，本科，主要從事市政道路設(shè)計方面的工作。