水泥攪拌樁在高速公路軟基處理中的方案設(shè)計(jì)與施工工藝研究

摘 要：結(jié)合X高速公路工程實(shí)際，對水泥攪拌樁應(yīng)用于高速公路軟土路基處理中的處理方案、施工工藝及注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行研究，表明該方案能有效進(jìn)行高速公路軟土路基的處理，處理效果良好有效。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；軟基處理；高速公路

1 工程概況

X高速公路位于川、滇、黔三省結(jié)合部，路線全長24.494km。地處四川盆地盆周山地區(qū)的南西緣山地亞區(qū)及四川盆地南低山丘陵區(qū)，路線走廊帶的地形、地貌單元受地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制明顯。軟基主要分布于沿線溝谷、平壩或凹槽地段，地表一般為水田或冬水田，地基承載力一般為0.06～0.12MPa，軟弱土層厚度多為2.0～8.0m，局部黏土層厚8～12m。該軟弱土具有含水量高，承載力低，抗剪強(qiáng)度小的特性，易引起填方路堤的失穩(wěn)或產(chǎn)生過大工后沉降。

2 水泥攪拌樁軟基處理方案設(shè)計(jì)

水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)長度取決于上部結(jié)構(gòu)在承載力以及變形方面的需求同時攪拌樁需穿透弱土層達(dá)到地基承載力高的土層之中。在設(shè)置攪拌樁過程中，為確保其抗滑穩(wěn)定性，樁長需超過危險(xiǎn)滑弧以下2米，若為濕法加固，其深度需低于20米，若為干法加固，則需低于15米，其樁徑應(yīng)高于500mm。規(guī)范對橋頭、涵洞等處的工后沉降要求較一般路段更為嚴(yán)格，并允許有一定的沉降差值。為減少橋頭、涵洞等構(gòu)造物的不均勻沉降，本工程的小型構(gòu)造物軟基處理段均采用水泥攪拌樁處理，本節(jié)選取X高速公路西段K21+680～K21+760軟土地基涵洞段做為工程實(shí)例進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

按照公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD30-2004）、公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則（JTG/TD31-02-2013）等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，并通過上述層次分析法建立模型進(jìn)行處理方法優(yōu)化比選，優(yōu)化結(jié)果表明X高速公路軟基處理工程宜選用水泥攪拌樁法處理，采用直徑為50cm的水泥攪拌樁進(jìn)行加固，布置方式為正三角形。在每根樁加固區(qū)間距保持在1m，其深度應(yīng)穿透軟土層，伸入砂巖層不得小于0.5m。施工設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

X高速公路軟基處理工程采用水泥攪拌樁處理后仍利用理正巖土計(jì)算軟件建模計(jì)算，經(jīng)計(jì)算處理后的地基工后殘余沉降量為0.145m，滿足規(guī)范≤0.200m的要求。滑動穩(wěn)定安全系數(shù)為1.986，也滿足規(guī)范≥1.200的要求。承載力也滿足設(shè)計(jì)要求的250kPa。因此，X高速公路西段軟基處理工程處理方案為采用采用直徑為50cm的水泥攪拌樁進(jìn)行加固，布置方式為正三角形。在每根樁加固區(qū)間距保持在1m，其深度應(yīng)穿透軟土層，伸入砂巖層0.5m。

3 水泥攪拌樁施工工藝

（1）樁位放樣：由專職測量員放線定位，誤差控制在1cm以內(nèi)。（2）機(jī)械就位，準(zhǔn)確對孔：通過拉動卷揚(yáng)機(jī)使鉆機(jī)在走管上前后左右移動使樁機(jī)到達(dá)指定樁位，對中。（3）預(yù)攪下沉：開啟電機(jī)，使起吊鋼絲繩放松，讓攪拌機(jī)沿著導(dǎo)向攪拌下沉，其速度通過觀測監(jiān)測表進(jìn)行控制，工作電流必須低于額定定值。（4）制備漿液：在深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉過程中，還需要拌制灰泥比為1：1的水泥泥漿，在壓漿之前，將漿液倒入集料斗。水泥摻入比15%時用量274.05kg/m3，水泥用量總計(jì)約：126T。（5）噴漿攪拌提升：在攪拌機(jī)深度達(dá)到設(shè)計(jì)值時，啟動灰漿泵，等灰漿達(dá)到噴漿口時，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的速度噴漿，同時將攪拌機(jī)上升。（6）復(fù)攪下沉：同（3）操作。（7）噴漿復(fù)攪提升：同（5）操作，深層攪拌機(jī)噴漿達(dá)到了設(shè)計(jì)頂面的標(biāo)高時，需要將灰漿泵關(guān)閉，而此時集料中已經(jīng)無漿液，可將攪拌機(jī)升至地面上來。（8）移位：重復(fù)以上步驟，進(jìn)行下一樁的作業(yè)。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）在施工過程種，需確保攪拌機(jī)底盤的水平以及導(dǎo)向架的豎直，樁的垂直偏差必須低于1%，樁位偏差必須低于5%，成樁后，其直徑與長度必須高于設(shè)計(jì)值。（2）施工過程中，各個參數(shù)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的樁數(shù)、樁位、樁長與試驗(yàn)來確定。樁體攪拌應(yīng)保證均勻性、連續(xù)性，同時要進(jìn)行復(fù)攪。若在機(jī)具下沉過程中，有較大阻力，需對提高攪拌機(jī)自重，再開啟加壓裝置或者倒入漿液，邊拌邊進(jìn)行鉆入工作。（3）成樁過程中，若應(yīng)故障發(fā)生停止情況，則需要在恢復(fù)供漿時，在斷漿面上或下重復(fù)搭接0.5m噴漿施工，若故障時間在3個小時以上，則需要將管道拆除，并進(jìn)行清洗。（4）噴漿量與攪拌的濃度必須通過國家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測儀器進(jìn)行測量。（5）在攪拌樁施工完成后28天內(nèi)，禁止有機(jī)械在其上行駛，在28天后，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002J220-2002）要求，對單樁以及復(fù)合地基進(jìn)行載荷試驗(yàn)檢測。檢測結(jié)果為合格后，才能進(jìn)行下一步的路基施工。（6）經(jīng)過檢測后，若能滿足設(shè)計(jì)條件，則可以填筑加筋碎石墊層。在鋪設(shè)土工格柵過程種，需要注意必須拉直拉平，同時，幅與幅之間必須對齊。（7）施工前，需要按照圖紙核實(shí)與改遷路基范圍內(nèi)的管線，對那些未進(jìn)行改遷的管道，同時在施工過程中可能造成一定影響的，必須進(jìn)行防護(hù)處理。（8）對路段內(nèi)地下水、地表水以及施工用水進(jìn)行取樣復(fù)測。復(fù)測結(jié)果若不與設(shè)計(jì)一致，則需要立即通知相關(guān)單位進(jìn)行再次復(fù)測，不能夠使用具有侵蝕性水進(jìn)行施工作業(yè)。

5 施工質(zhì)量檢測

水泥攪拌樁的施工全過程都應(yīng)該有質(zhì)量控制，施工過程中需要隨時隨地對施工與計(jì)量記錄進(jìn)行檢查，同時根據(jù)施工工藝對每根樁的質(zhì)量進(jìn)行評定。為了保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量，一般采用下述方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

（1）施工現(xiàn)場檢查重點(diǎn)是：樁長、水泥用量、垂直度、樁徑等，檢查頻率為總樁數(shù)的5%，且每個單獨(dú)項(xiàng)目不少于3根。（2）成樁28天后采用抽芯取樣的方法，對其進(jìn)行無側(cè)壓抗壓強(qiáng)度測試，抽樣量為總量的2%，必須高于3根，同時需要在攪拌樁下、中、上三處各取一處以上，在取芯后，對取芯鉆孔用水泥砂漿回填。（3）在路基竣工驗(yàn)時，在成樁28天后需進(jìn)行承載力檢測，在每根攪拌樁加固區(qū)的單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)及單樁載荷試驗(yàn)中，檢測量應(yīng)為總量的2%，同時每個工點(diǎn)應(yīng)多余3處。單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）附錄A要求進(jìn)行試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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