水泥攪拌樁復(fù)合地基在軟基處理的應(yīng)用

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摘要：筆者長期從事路橋路基路面現(xiàn)場施工管理工作，對于常見軟基路面的加固處理方法有自己的認(rèn)識和理解。本文主要了介紹水泥攪拌樁的施工機(jī)理和在某工程道路軟基加固中的應(yīng)用，旨在于同行探討學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；施工原理；施工應(yīng)用

1、引言

水泥攪拌樁復(fù)合地基，是在地基中設(shè)置豎向強(qiáng)度較高的水泥攪拌樁，由樁體與樁周土共同承擔(dān)上部荷載的一種人工地基，對提高地基承載力具有明顯的效果。某工程道路路基軟土地基采用該項技術(shù)進(jìn)行軟基加固，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

某工程路全長15.848公里。公里等級為一級公路，路面采用瀝青砼路面，設(shè)計行車速度80km/m。本地區(qū)屬珠江三角洲沖積平原，路基處于飽和狀態(tài)淤泥和淤泥質(zhì)軟弱地基，設(shè)計采用水泥攪拌樁加固處理。

2、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

2.1工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭露，沿線地層主要有：人工填土、海陸交互相沉積層、第四系沖洪積層、第四系殘積層及基巖?，F(xiàn)自上而下分述如下：

①人工填土層：主要為粘性土、砂土，呈松散～稍密狀。

②第四系海陸交互相沉積層：根據(jù)物質(zhì)成分及粒組組成的差異，該土層可分為以下10個亞層。

1）淤泥：灰黑色，飽和，流塑，主要由淤泥質(zhì)粉粘粒組成，含貝殼及少量腐殖質(zhì)。

2）粉質(zhì)粘土：淺黃色、灰白色，濕，軟塑～可塑，主要由粉粘粒組成，含較多中砂，無搖震反應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

3）中砂：灰白色、淺黃色、松散為主，主要由石英質(zhì)中粒組成，磨圓度較差，分選性較好。

4）淤泥：灰黑色，飽和，流塑，主要由淤泥粉質(zhì)粘粒組成，含少量腐殖質(zhì)，局部夾團(tuán)狀及薄層粉細(xì)砂。

5）細(xì)砂：灰白色、淺黃色，松散為主，主要由石英質(zhì)細(xì)粒組成，含較多粉粘粒，磨圓度較好，分選性一般。

6）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰黑色，飽和，流塑，主要由淤泥粉質(zhì)粘粒組成，含少量腐殖質(zhì)，局部夾團(tuán)狀及薄層粉細(xì)砂。

7）中砂：灰白色、淺黃色、稍密為主，主要由石英質(zhì)中粒組成，磨圓度較差，分選性較好。

8）粉質(zhì)粘土：灰白色、淺黃色，濕，軟塑～可塑，主要由粉粘粒組成，含較多中粗砂，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

9）細(xì)砂：灰白色、淺黃色，松散為主，主要由石英質(zhì)細(xì)粒組成，磨圓度較好，分選性一般。

10）中砂：灰白色、淺黃色、稍密為主，主要由石英質(zhì)中粒組成，磨圓度較一般，分選性較好

③沖洪積層：

粉質(zhì)粘土：棕紅色、黃褐色，濕，可塑，主要由粉粘粒組成，切面稍有光滑，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

④殘積層：

1）粉質(zhì)粘土：棕紅色、濕，可塑～硬塑，主要由粉粘粒組成，粘性較強(qiáng)，由泥質(zhì)砂巖風(fēng)化殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)可辯。

2）砂質(zhì)粘土：棕紅色、黃褐色，濕，可塑～硬塑，主要由粉質(zhì)粘土組成，殘留原巖結(jié)構(gòu)，泡水軟化，手捏易成砂狀，由混合巖殘積而成。

④基巖

基巖為泥質(zhì)砂巖及混合巖，按風(fēng)化程度劃分為全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖、弱風(fēng)化巖及微風(fēng)化巖。

2.2工程水文條件

根據(jù)勘察結(jié)果分析，場地各巖土層，各砂層為強(qiáng)透水性地層，地下水以大氣降水及地表水滲補(bǔ)為主，穩(wěn)定地下水位埋深1.3～4.3m，其穩(wěn)定水位隨地形及季節(jié)性氣候影響而波動，結(jié)合該工程水文地質(zhì)條件，本工程采用水泥攪拌樁復(fù)合地基的軟基處理。

3、水泥攪拌樁的施工原理和特性

水泥攪拌樁加固地基的機(jī)理是利用深層攪拌機(jī)在鉆孔過程中，用高壓將漿液固化劑噴入被加固的軟土中，憑借機(jī)械上特制的鉆頭葉片的旋轉(zhuǎn)，使固化劑與原位軟土就地強(qiáng)制攪拌混合。固化劑進(jìn)行一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使樁位原土由軟變硬，形成整體性好、水穩(wěn)定性強(qiáng)和承載力高的樁體。這種樁體與樁間土相互作用形成比天然軟地基承載力有大幅度提高的復(fù)合地基。目前在實際工程中所用的固化劑主要是水泥或石灰，噴拌成水泥土或石灰土樁。按固化劑噴入的形態(tài)（漿液或粉體），而采用不同的施工機(jī)械組合。

由于水泥攪拌樁是由水泥或石灰作固化劑而形成的灰土樁，它既不能摻入高強(qiáng)度的粗石骨料，也不能通過配置鋼筋的方法來提高自身的承載力，所以水泥攪拌樁僅考慮豎直荷載的作用，不象砼樁那樣，承受豎向力的同時還能承受水平力。它的剛度、抗壓強(qiáng)度和抗側(cè)向壓力作用均小于剛性樁而大于柔性樁。由于水泥攪拌樁所用的固化劑是在鉆孔過程中，通過鉆桿噴入土層中的，樁截面中心的鉆桿占去一定的空間，鉆頭葉片端頭越近攪拌力矩越大，使灰土攪拌愈均勻。因此樁身截面的強(qiáng)度是不均勻的，中心軸處強(qiáng)度最低，沿截面徑向由中心軸向外邊緣強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，在水泥攪拌樁施工過程中應(yīng)復(fù)拌一次，以便提高混合土的均勻性是非常必要的。

4、水泥攪拌樁在某工程路工程中的應(yīng)用

4.1設(shè)計

本工程軟土路基設(shè)計采用水泥攪拌樁加固處理。設(shè)計樁徑為50cm，平面上呈正方形布置，間距根據(jù)計算確定，一般為1.0～1.4m，水泥攪拌樁處理深度一般應(yīng)穿透軟土層，進(jìn)入持力層不小于50 cm。單樁承載力特征值不小于100KN，復(fù)合地基承載力特征值河道拓寬段不小于140kPa，一般路段不小于120kPa。

為保證復(fù)合地基承載力及路基的穩(wěn)定性，要求樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為：R28≥1.2MPa，R90≥1.8MPa，配漿摻入比按試驗選用7%～20%。

為了保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量，要求施工時樁身全程復(fù)攪2次，以提高樁的承載力。

樁身材料要求：水泥采用強(qiáng)度等級不低于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。

施工機(jī)械要求：施工機(jī)械應(yīng)配置帶電腦自動記錄的流體計量設(shè)備。

4.2施工工藝：

①施工放樣：依據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行實地放樣。

②制備水泥漿：按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿。

③攪拌機(jī)械就位，將攪拌頭對準(zhǔn)設(shè)計樁位。

④啟動電機(jī)，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，邊旋轉(zhuǎn)切土邊下沉。攪拌機(jī)下沉?xí)r開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到加固深度。

⑤提升噴漿攪拌，攪拌機(jī)鉆到設(shè)計深度后，提升攪拌機(jī)，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)，直至離地面50cm。

⑥重復(fù)上、下攪拌，為使軟土和水泥漿攪拌均勻，再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計加固深度后再攪拌機(jī)提升出地面，攪拌過程同時噴水泥漿。

⑦移動設(shè)備，再進(jìn)行下一根樁施工。

4.3質(zhì)量檢驗內(nèi)容和方法

（1）材質(zhì)檢查

①每批水泥必須附有生產(chǎn)廠質(zhì)保書。使用時間須在該批水泥質(zhì)量保證期內(nèi)；