水泥土雙向攪拌樁在高速公路軟基加固中的應(yīng)用研究

孟建瑋

【摘要】軟基處理中復(fù)合地基技術(shù)已有大量應(yīng)用研究，技術(shù)不同適應(yīng)的條件也有所不同。現(xiàn)階段水泥土攪拌樁復(fù)合地基為公路軟基病害處理的最常見(jiàn)方式，在軟土地基處理中常規(guī)水泥土攪拌樁往往產(chǎn)生諸多問(wèn)題，為此在高速公路軟基加固中可選取水泥土雙向攪拌樁進(jìn)行施工。本文在深入分析雙向攪拌樁概況的基礎(chǔ)上，通過(guò)具體工程案例，對(duì)高速公路軟基加固中水泥土雙向攪拌樁施工工藝進(jìn)行了分析與探究。

【關(guān)鍵詞】水泥土雙向攪拌樁；高速公路；軟基加固

伴隨改革開(kāi)放的不斷深化，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資不斷加大，大量高速公路、鐵路等建成，且投入使用。全國(guó)高速公路2005年底通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)到41005公里，2015年我國(guó)高速公路總里程已達(dá)到10.8萬(wàn)公里，且20萬(wàn)人口以上的城鎮(zhèn)覆蓋率已超過(guò)90%。在我國(guó)高速公路里程迅速增多的同時(shí)，其施工技術(shù)問(wèn)題也得到了人們的廣泛關(guān)注。水泥土雙向攪拌樁在高速公路軟基加固中的廣泛應(yīng)用，可全面提升工程施工質(zhì)量，降低軟基病害。

一、雙向攪拌樁的概況

雙向水泥土攪拌樁是指水泥土攪拌樁成樁環(huán)節(jié)，通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)在內(nèi)外同心鉆桿上分別安裝的兩組攪拌葉片，對(duì)水泥土進(jìn)行正反向旋轉(zhuǎn)攪拌形成的水泥土攪拌樁，此裝置改進(jìn)了傳統(tǒng)水泥土攪拌樁機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、鉆桿等，選取同心雙軸鉆桿，將旋轉(zhuǎn)攪拌葉片（正向）安設(shè)到內(nèi)鉆桿上，且進(jìn)行噴漿口設(shè)置，同時(shí)將旋轉(zhuǎn)攪拌葉片（反向）設(shè)置到外鉆桿內(nèi)，利用外鉆桿葉片旋轉(zhuǎn)（反向）施工產(chǎn)生的壓漿作業(yè)和兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)葉片一起對(duì)水泥土進(jìn)行雙向攪拌，以此對(duì)水泥浮漿現(xiàn)象有效杜絕，在兩組葉片間有效控制水泥將，在樁體內(nèi)均勻?yàn)⒉妓酀{，并確保能夠均勻攪拌，成樁質(zhì)量如圖1所示。水泥土雙向攪拌樁作為一種新型地基處理技術(shù)，其主要對(duì)飽和軟粘土地基進(jìn)行加固。其固化劑為水泥，利用特制攪拌機(jī)械對(duì)軟土同時(shí)實(shí)施鉆進(jìn)、噴漿作業(yè)，在地基深處強(qiáng)制攪拌軟土與固化劑，通過(guò)固化劑與軟土相互作用，形成高于天然土的抗壓強(qiáng)度，且水泥加固體具備良好的水穩(wěn)性、整體性，此類(lèi)水泥土攪拌樁結(jié)合樁周土形成復(fù)合地基，進(jìn)而對(duì)地基承載力進(jìn)行全面提升，并降低地基沉降量。

圖1 雙向水泥土攪拌樁機(jī)鉆頭

二、工程案例

某高速公路工程選取水泥土雙向攪拌樁加固軟土地基，以正三角形進(jìn)行樁位布設(shè)，1000mm為擴(kuò)大頭直徑，500mm為下部樁徑，樁與樁之間的距離分別為2m、2.2m、2.4m，擴(kuò)大頭分別具有4m、5m及6m三種高度，6到13m為其樁長(zhǎng)范圍。選取32.5機(jī)普通硅酸鹽水泥進(jìn)行軟基加固施工，相比加固土體質(zhì)量，設(shè)計(jì)摻灰量需控制到其1/10左右，0.5為最大水泥將水灰比，將每米雙向50KN土工格柵需填筑碎石墊層（30cm厚度），且安設(shè)到樁頂位置。

三、高速公路軟基加固水泥土雙向攪拌樁施工工藝

為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，必須做好公路工程基礎(chǔ)建設(shè)工作。水泥土雙向攪拌樁施工作為高速公路軟基加固工程施工的重要技術(shù)之一，為全面提升工程安全性與質(zhì)量，需嚴(yán)格遵循施工案例實(shí)際情況，確定水泥土雙向攪拌樁施工方案，做好施工準(zhǔn)備，確定達(dá)到規(guī)范施工流程，提高質(zhì)量控制水平，且滿足交通現(xiàn)代化建設(shè)需求及路線規(guī)劃要求的目的。

1、施工準(zhǔn)備。（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。排水疏干水電地段后，需將地表表層種植土徹底去除，地表植物根系層為旱地、荒地部位挖除深度，且做好回填土施工。取樣復(fù)查施工現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)水質(zhì)，如地表水、地下水等，施工水不得具有侵蝕性。施工前期必須做好施工現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)工作，如鄰近建筑、地表、地下管線等。在施工材料進(jìn)場(chǎng)后，需進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)，確保其合格性。（2）室內(nèi)配比試驗(yàn)。室內(nèi)配比試驗(yàn)可選取特殊性軟土樣品，對(duì)所有水泥土試塊進(jìn)行不同條件測(cè)定，如齡期、水泥摻加量、外加劑抗壓強(qiáng)度等，以此保障與設(shè)計(jì)規(guī)定相符。必須此類(lèi)施工7天齡期樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8Mpa，2.4Mpa為其28天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。（3）成樁工藝試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)樁試驗(yàn)可選取室內(nèi)水泥土配比試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行，一般需10根以上，以此確保其與設(shè)計(jì)工藝、參數(shù)指標(biāo)相符。

2、施工流程。國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，交通量增長(zhǎng)迅猛，渠化交通顯著，大型化車(chē)輛、重載、超載車(chē)輛增長(zhǎng)幅度較大，進(jìn)而嚴(yán)重影響了高速公路工程的質(zhì)量。作為高速公路軟土地基施工的重要技術(shù)，水泥土雙向攪拌樁施工流程如圖2所示。

圖2 水泥土攪拌樁施工流程圖

第一，定位攪拌樁：攪拌樁就位，確保其位置的準(zhǔn)確性，要求與樁位對(duì)中；第二，噴漿下沉：攪拌機(jī)開(kāi)啟，沿導(dǎo)向架由攪拌機(jī)向下切土，其將送漿泵啟動(dòng)將水泥漿噴射到土體內(nèi)，正反雙向旋轉(zhuǎn)2組葉片，進(jìn)行土體切割、攪拌，攪拌機(jī)保持下沉狀態(tài)，滿足擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度后即可停止下沉作業(yè)；第三，下部樁體施工：內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向改變，把攪拌葉片向樁體下部直徑位置收縮，直至滿足深度需求，樁端位置可保持10s以上噴漿攪拌狀態(tài)；第四，提升攪拌：提升攪拌機(jī)、送漿泵關(guān)掉，同時(shí)正反雙向旋轉(zhuǎn)2組葉片對(duì)水泥土進(jìn)行攪拌，確保其與擴(kuò)大頭地面標(biāo)高相符；第五，伸展葉片：內(nèi)外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向變化，向擴(kuò)大頭徑伸展攪拌葉片，且進(jìn)行攪拌提升及鉆桿提升工作，隨后一起雙向旋轉(zhuǎn)2組葉片進(jìn)行水泥土攪拌施工，確保其與地表設(shè)計(jì)規(guī)定相符；第六，切土下沉：沿導(dǎo)向架攪拌機(jī)向下實(shí)施切土作業(yè)，且將送漿泵一起啟動(dòng)，將水泥漿噴灑到土體內(nèi)，雙向旋轉(zhuǎn)2組葉片，對(duì)土體進(jìn)行切割、攪拌，攪拌機(jī)仍然保持下沉狀態(tài)，在其滿足擴(kuò)大頭深度規(guī)定后即可停止；第七，提升攪拌：送漿泵關(guān)掉，雙向旋轉(zhuǎn)2組葉片且對(duì)水泥土實(shí)施攪拌作業(yè)，確保其與地表高度相符后停止作業(yè)；第八，完成單樁施工：攪拌機(jī)械關(guān)掉，移位樁機(jī)，進(jìn)行下一步施工。

3、質(zhì)量控制。（1）質(zhì)量控制。質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于雙向水泥攪拌樁施工整個(gè)過(guò)程，施工監(jiān)理需全程監(jiān)測(cè)。要求施工各個(gè)階段必須對(duì)施工、計(jì)量等記錄進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，且按照相關(guān)施工規(guī)定評(píng)定各樁質(zhì)量，將水泥用量、樁長(zhǎng)等作為重點(diǎn)檢查內(nèi)容。施工過(guò)程中，攪拌樁機(jī)底盤(pán)需垂直與導(dǎo)向架，1%以下為攪拌樁垂直度誤差值，50mm為樁位偏差最大值。完成單樁施工后，需及時(shí)檢查樁位偏差、樁徑大小、水泥用量等，相比設(shè)計(jì)值，樁徑、擴(kuò)大樁頭高度等略大一些，相比工藝試樁時(shí)間結(jié)果，單樁施工時(shí)間必須多出一點(diǎn)，24小時(shí)一臺(tái)樁機(jī)打樁長(zhǎng)度需控制在500m以?xún)?nèi)。為確保防滲質(zhì)量，對(duì)工作效率有效提升，要求施工必須具備連續(xù)性，如故障性因素必須暫停施工，一般60分鐘以上，都需做好全面清洗工作，避免設(shè)備管道內(nèi)水泥硬結(jié)，對(duì)施工進(jìn)度造成影響。（2）質(zhì)量檢驗(yàn)。選取淺部開(kāi)挖方式雙向水泥攪拌樁成樁7天后可對(duì)樁體成型現(xiàn)狀、均勻攪拌程度進(jìn)行認(rèn)真觀測(cè)，且能夠?qū)渡碇睆竭M(jìn)行檢驗(yàn)，1%為檢查頻率，要求必須控制在3根以上。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、取芯可在雙向水泥攪拌樁成樁28天后進(jìn)行室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。為確保試塊尺寸滿足施工要求，可選取108mm以上作為鉆孔直徑。樁數(shù)檢驗(yàn)可進(jìn)行總樁數(shù)2%進(jìn)行任意抽取，要求在3根以上。在小直徑樁外進(jìn)行雙向水泥攪拌樁擴(kuò)大頭位置取芯，在圓心外125mm位置進(jìn)行下部樁取芯，利用芯樣綜合評(píng)價(jià)樁長(zhǎng)、擴(kuò)大頭長(zhǎng)度等。選取雙向攪拌樁施工，其復(fù)合地基承載力必須控制在150kpa以上。在樁身強(qiáng)度與荷載試驗(yàn)需求相符后可實(shí)施載荷試驗(yàn)，相比總樁數(shù)，要求檢驗(yàn)樁數(shù)必須控制在其2%左右，各項(xiàng)工程需設(shè)置3個(gè)點(diǎn)以上。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，因設(shè)計(jì)、施工方法、施工材料選擇等因素，公路病害問(wèn)題較為嚴(yán)重。如何延長(zhǎng)道路工程使用壽命、確保行車(chē)舒適度已經(jīng)成為施工企業(yè)必須重視的問(wèn)題。水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)作為高速公路軟基加固工程施工的重要技術(shù)之一，其技術(shù)水平的高低直接影響著工程建設(shè)的質(zhì)量。將此技術(shù)廣泛應(yīng)用到軟土地基加固施工中，不僅可以提升工程質(zhì)量、增加使用年限，還能降低工程成本，達(dá)到工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。

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