路基軟基處理中水泥深層攪拌樁的應用研究

林璐璐

路基軟基處理中水泥深層攪拌樁的應用研究

林璐璐

路基處理工程是公路建設(shè)中的重要步驟，而軟基作為路基的一種，由于其土質(zhì)的松軟特性，如處理不善就會造成路面變形甚至坍塌，從而影響公路質(zhì)量，所以本文從水泥深層攪拌樁在路基軟基處理施工前、施工過程中、依次分析其技術(shù)運用，并在此基礎(chǔ)上，對水泥深層攪拌樁在路基軟基處理中的質(zhì)量控制措施作出淺析。

路基軟基處理；水泥深層攪拌樁；應用研究

引言

目前由于各國環(huán)境等存在差異，國際上對于工程軟土沒有統(tǒng)一的定義。然而，我國在交通行業(yè)標準《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中對路基軟土進行了相關(guān)定義。由于公路路基軟土的物理結(jié)構(gòu)特性，導致路基軟土施工中需要進行加固處理。水泥深層攪拌樁是路基軟土處理中的一項常用施工技術(shù)。水泥深層攪拌樁通過將水泥、水等按一定比例調(diào)配成固化劑注入到軟土中，強制攪拌使軟土與固化劑充分混合，利用固化劑使軟土形成具有一定強度的水泥樁。

1　水泥深層攪拌樁施工前的應用研究

1.1施工機械設(shè)備

水泥深層攪拌樁在路基軟基處理中的主要設(shè)備包括鉆機、噴漿機和空壓機。鉆機主要是用于水泥深層基樁應用中的成樁，通過機身鉆具作用向地下鉆進，達到破開土體的目的。噴漿機主要通過混凝土泵道實現(xiàn)固化劑漿液的輸出。空壓機通過壓力氣源對抗土體的阻力從而將固化劑漿液噴入土體中。此外水泥深層攪拌樁應用中還包括其他輔助施工的機械設(shè)備等。

1.2設(shè)備檢驗

在水泥深層攪拌樁路基軟基施工前，需要對施工的設(shè)備進行檢驗。一方面保障人員安全，另一方面確保路基施工的質(zhì)量。

（1）為保證固化漿液噴射量的控制，需要對每臺樁機配備相應的記錄器，以反映噴漿的實際情況。因此，需要檢測記錄儀器是否正常運行，其記錄功能是否準確，能否自動記錄噴漿時間、深度等相關(guān)指標參數(shù)。

（2）由于空壓機利用氣源壓力進行施工，因此，對于空壓機也要進行檢驗，以免存在安全隱患?？諌簷C的檢驗包括空壓機是否存在設(shè)備老舊或損壞、壓力系統(tǒng)是否能夠正常運行、相關(guān)儀表是否運行、數(shù)據(jù)顯示是否準確等。

（3）為保證鉆孔的方向，在鉆機機架上一方面要利用吊線錘標明鉆機機架的平面垂直線。另一方面在機架上要檢驗是否設(shè)置了相關(guān)刻度線。對于鉆機的鉆頭，鉆頭直徑的磨損情況要小于或等于1cm。

1.3原材料檢驗

原材料檢驗是對采購的水泥質(zhì)量進行檢驗，抽檢一部分水泥原料樣品在試驗室中進行質(zhì)量檢測。選擇質(zhì)量符合水泥深層攪拌樁施工要求標準的水泥原料，保障水泥深層攪拌樁施工過程中的固化劑產(chǎn)量和質(zhì)量。此外，原材料的放置要符合材料放置要求，避免材料受潮等影響施工質(zhì)量。

1.4施工前檢驗

水泥深層攪拌樁應用前需要進行試樁檢驗。首先水泥攪拌樁每種類型試樁數(shù)要達到總樁數(shù)量的0.2%，并且要保證樁數(shù)在5根及以上。進行試樁的儀器均要標有相關(guān)計量部門的證明。試樁檢驗包括對設(shè)計的固化漿液各種參數(shù)進行檢驗，以了解水泥配比是否適用于該路段路基軟土。對于基樁成樁情況、成樁直徑等進行檢驗。試樁過程中對樁身進行無側(cè)限抗壓強度的試驗，檢測樁身是否滿足28d無側(cè)限抗壓強度等于或高于0.8MPa，檢驗28d樁身所能承受的承載力和復合地基承載力是否滿足居于300～130kPa之間。檢驗固化劑漿液的均勻程度和相應的加固程度是否滿足路基軟土處理設(shè)計要求。

2　水泥深層攪拌樁施工過程中的應用研究

2.1施工的主要流程

水泥深層攪拌樁在路基軟基處理中的施工流程主要是先進行場地的清理，保持場地平整，再進行施工的放樣和鉆機定位。啟動鉆機鉆至設(shè)計土體深度情況下，再進行成樁、調(diào)平、送風等操作。所有工作就緒后，利用噴漿機進行噴漿和攪拌，并提升噴頭直至離地面距離達到50cm后停止噴漿施工（如圖1所示）。然后再次重復噴漿工作，一邊下沉一邊進行噴漿，同時不斷攪拌漿液與土體，直至到達基樁底部為止，在底部停止攪拌1min后再停止噴漿。一邊攪拌一邊將噴頭上提至樁頂處，關(guān)閉電源。施工完成，將鉆機進行移位后進行下一工序。

圖1　水泥深層攪拌樁

2.2施工的控制

在水泥深層攪拌樁路基軟基施工處理中（如圖2所示），要嚴格控制施工的流程、施工項目參數(shù)和相關(guān)施工行為要求規(guī)范，保證水泥深層攪拌樁路基軟基處理的質(zhì)量。相關(guān)項目負責人要派專人進行施工現(xiàn)場的監(jiān)督，全程觀測水泥攪拌樁的施工過程。對于機械設(shè)備等進行編號，明確劃分責任以確保責任到個人。在水泥攪拌機使用前需要對噴漿管道進行檢查和清洗，保證管道無堵塞問題的發(fā)生。此外應在水泥攪拌機旁設(shè)置吊垂線，保證機身放置平整，下樁角度平直，保證施工的樁身不會出現(xiàn)歪斜。在每次基樁施工中要檢測水泥的用量、噴漿過程中是否出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象等。水泥深層攪拌樁施工時往往采用二噴四攪的工藝，噴漿機中儲漿罐內(nèi)的漿液含量要高于一根樁正常用量標準的50kg及以上。在施工時第一次下鉆噴漿量要控制在總量的1/2以下，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆的工程一律采用低檔位操作。每根樁的施工完成時間等于或超過40min，噴漿產(chǎn)生的壓力等于或超過0.4MPa，且第一次提鉆時需要在樁底處停留30s，在樁頂進行磨頭處理時也要停留30s。對于由于某些原因造成的噴漿中斷，必須在12h內(nèi)進行補噴，并且將補噴情況記錄在案。補噴操作要保證補噴的重疊部分超過100cm。此外，現(xiàn)場還要安排專門人員進行施工記載，包括施工的日期、天氣、施工進程以及水泥攪拌樁施工的具體細節(jié)等，并記錄在案。

圖2　施工的控制圖

2.3施工中常見問題及處理

水泥深層攪拌樁的路基軟基施工中，并不能完全按照施工流程設(shè)計進行。在施工過程中往往會遇到諸多意外，這就需要在施工過程中進行及時補救。水泥深層攪拌樁的施工中會遇到的主要問題包括噴漿管道出現(xiàn)阻塞、噴漿速度不穩(wěn)定、噴漿機的漿液噴射量不足、鉆機深入土體出現(xiàn)阻礙等。對于施工過程中出現(xiàn)的問題，一方面要積極地分析可能的原因，并進行及時補救；另一方面要對問題進行總結(jié)歸納，避免后續(xù)施工出現(xiàn)同樣的問題，影響施工的進度和質(zhì)量。例如在施工過程中出現(xiàn)噴漿管道堵塞的情況，一種原因可能是水泥固化漿液受潮出現(xiàn)結(jié)塊導致，另一種原因可能是由于噴漿管道未清理干凈或清理不及時，造成管道淤積導致噴漿堵塞。對于水泥受潮造成的固化漿液硬化引起的堵塞，需要對水泥儲存?zhèn)}庫進行檢查完善，避免再次出現(xiàn)受潮現(xiàn)象。對于由于管道清潔不到位造成的問題，需要加強噴漿機清潔管理工作，并定期對機械進行檢查維修和保養(yǎng)。

3　水泥深層攪拌樁在路基軟基處理中的質(zhì)量控制措施

3.1檢驗施工的適用性

深層攪拌水泥樁主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土硬化施工當中。實際上深層攪拌水泥樁在處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時其施工的質(zhì)量是很難控制的，因此在正式施工以前，應通過試驗確定其適用性。另外，低溫對水泥的強度、硬度等性能有很大的影響，在使用前應根據(jù)是工地的低溫情況進行檢驗，確保水泥的性能不受影響。

3.2確定原材料的和機械的最佳施工條件

如果想要水泥土的強度提高，就必須通過深層攪拌樁施工。其技術(shù)要將攪拌頭與水泥漿和軟土強制拌和，攪拌的次數(shù)越多，拌和的均勻度越好。但是，攪拌的次數(shù)不宜過長，因為攪拌過長會帶來很多缺點。首先攪拌次數(shù)的增多，將影響施工的工程量，且耗時過多。最佳的攪拌次數(shù)，可以通過試樁的工藝發(fā)現(xiàn)，這樣可以明確水泥漿的泵送時間、水灰比、攪拌機提升速度、泵送壓力、下鉆速度和復攪深度等參數(shù)。通過這樣的程序，就能夠讓接下來的大規(guī)模施工提供參考數(shù)據(jù)，力所能及的保證施工質(zhì)量，和縮短工程的工期。

3.3試樁要求

試樁符合相應的要求，必會得到真實準確的數(shù)據(jù)。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，每個標段的試樁在不少于7根的情況下，才能進行下面的全面施工。具體的步驟是：確定施工段→進行試樁→7d后直接開挖取出→14d后取芯，以檢驗水泥攪拌樁是否能夠達到設(shè)計要求主要是通過試塊的無側(cè)限抗壓強度，或者才能鉆探等輕型動力觸探試驗來確定攪拌樁及樁問土的承載力，確定試樁的效果。

3.4確保樁身水泥用量及耐腐蝕劑用量

水泥的用量對樁身強度產(chǎn)生直接影響，過多會造成浪費，少則會不符合標準，所以要適當控制水泥用量。其中方法有兩點：①要求每根樁的送漿壓力和水灰比與成樁試驗的數(shù)據(jù)相同。②根據(jù)每根樁的長度或成樁的長度的計算，要與實際水泥用量相符合，并嚴格按照實驗的配比進行摻加。

4　結(jié)語

對路基軟基進行處理對路面工程施工建設(shè)的開展具有重要意義。其中，水泥深層攪拌樁是一種較為常見的路基軟基處理技術(shù)。通過在土體中加入水泥漿液進行加固，從而強化路基承載力，使路基能夠承受相應的路面載重，從而保證路面安全。水泥深層攪拌樁在路基軟基建設(shè)中具有廣泛的應用，同時其在具體應用中還需要注意諸多問題，以保障工程的質(zhì)量。因此，在水泥深層攪拌樁的應用中，我們要嚴抓施工質(zhì)量，管控施工環(huán)節(jié)確保路面工程的質(zhì)量。

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2015-6-12