水泥攪拌樁濕噴法加固軟土地基思路研究

(南京中交江北城市開發(fā)有限公司 江蘇 南京 211899)

水泥攪拌樁濕噴法加固軟土地基思路研究

張 炎

(南京中交江北城市開發(fā)有限公司 江蘇 南京 211899)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)建設(shè)腳步不斷加快，我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)正蓬勃發(fā)展，與此同時(shí)也增大了車載負(fù)荷量，對(duì)路面質(zhì)量提出了更高的要求。尤其是軟土地基具有強(qiáng)度較低、含水量較高、承受能力差等特點(diǎn)，在此地基上修筑路基，往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或者過(guò)量沉陷等問(wèn)題，對(duì)公路的正常運(yùn)行帶來(lái)了一定的干擾。在軟土地基路段進(jìn)行公路施工過(guò)程中，軟土地基處理的好壞直接決定著公路路基的質(zhì)量與性能，如何加固軟土地基、提高其承載力是目前公路建設(shè)施工企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本文主要對(duì)濕噴法水泥攪拌樁處理軟土地基進(jìn)行的研究分析。

水泥攪拌樁；濕噴法；軟土地基；加固處理

一、水泥攪拌樁濕噴法概述

水泥攪拌樁是目前加固地基中應(yīng)用最為廣泛的一種施工方法，主要利用水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并進(jìn)行充分的攪拌，使土與水泥發(fā)生一系列的變化，最終硬結(jié)軟土，提高基礎(chǔ)強(qiáng)度，達(dá)到最佳的加固效益，并且能很快的投入使用。對(duì)加固淤泥質(zhì)土、粉土土質(zhì)等有著不錯(cuò)的效果。按照水泥攪拌樁材料噴射狀態(tài)可以把其分為兩種施工方法，一是干噴，通過(guò)壓縮空氣將松散、干燥的水泥粉直接噴入地下與地基土拌合，再利用地基土中孔隙水進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)后，達(dá)到固結(jié)的效果，實(shí)現(xiàn)改良地基的目的。二是濕噴，主要在施工之前把水泥制成水泥漿，然后在地下與地基土進(jìn)行拌合，等到水泥漿與土固化后，提高地基土的物理力學(xué)性能，加強(qiáng)路面的承載力。目前我國(guó)水泥攪拌樁施工大多數(shù)采用“濕噴”的方法進(jìn)行。

濕噴利用泵或者壓縮空氣等方式把其送至噴嘴處與液體速凝劑進(jìn)行混合，借助高壓風(fēng)噴射的施工方法。濕噴法因具有粉塵少、回彈低、物料攪拌均勻、強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，被應(yīng)用于大規(guī)模噴射過(guò)程中。但是在實(shí)際施工過(guò)程中，由于噴射工藝較為復(fù)雜，使得輸送距離較短，需要使用規(guī)定的設(shè)備，以達(dá)到最佳的加固效益。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，水泥攪拌樁濕噴法逐漸取代了干噴和潮噴，為我加固公路軟土地基、提高地基承載力有著重要的作用。

二、水泥攪拌樁濕噴法加固軟土地基施工工藝

（一）施工工藝與質(zhì)量控制

（1）試樁

在對(duì)軟土地基進(jìn)行加固施工前，為確保后期施工有序進(jìn)行，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試樁，往往試樁數(shù)量不能少于5根。通過(guò)試樁可以進(jìn)一步確定鉆進(jìn)速度、攪拌速度、管道壓力等參數(shù)，還能及時(shí)的掌握和獲取鉆進(jìn)與提升阻力的情況，以便明確施工技術(shù)措施，保證后續(xù)大規(guī)模施工的安全性和穩(wěn)定性。

（2）施工工藝流程

平整地面—樁位放樣—安裝調(diào)試鉆機(jī)—制造水泥漿—鉆進(jìn)樁底標(biāo)高—噴漿攪拌—復(fù)攪—結(jié)束。首先需要清除地上和地下的障礙物，保持地面的平整潔凈。然后按照樁位布置圖的具體要求，采用全站儀進(jìn)行樁位放樣，并對(duì)每個(gè)樁位進(jìn)行標(biāo)記，樁孔位置與圖紙位置誤差不能大于50mm。接著根據(jù)鉆機(jī)的安裝要求，對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行安裝，并調(diào)試至最佳位置，主動(dòng)鉆桿、鉆頭中心與樁中心垂線對(duì)中，垂直度偏位保持在1.5%以下。水泥漿的制造往往采用機(jī)械攪拌，且拌合時(shí)間不能少于3分鐘。攪拌水泥漿的水泥、外加劑用量必須有專人記錄，制造的水泥漿需要一次用完，不得有剩余。其次是噴漿攪拌，水泥漿在達(dá)到噴漿口后，應(yīng)該噴漿攪拌30秒，在水泥漿和樁充分?jǐn)嚢韬?，?duì)拌頭進(jìn)行提升反轉(zhuǎn)，在噴漿的同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌。提升到地面下30—50cm后再重復(fù)以上噴漿攪拌的步驟。噴漿量和攪拌深度必須采用國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄并打印，附在施工原始記錄后面。待兩鉆兩噴完成后，還需要對(duì)整個(gè)樁體進(jìn)行重復(fù)攪拌，提高樁體的均勻性，保證樁身的質(zhì)量。在噴漿攪拌完成后，需要移開鉆機(jī)，對(duì)管道進(jìn)行清理，準(zhǔn)備下一根樁的施工。

施工控制要點(diǎn)

①在制備水泥漿時(shí)，需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的配和比例進(jìn)行拌制，往往配置好的漿液不能超過(guò)2小時(shí)，不得出現(xiàn)離析。

②在泵或者壓縮空氣送水泥漿前，管路應(yīng)該保持一定的潮濕，以便輸漿工作的順利進(jìn)行。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)拌制水泥漿，必須配有專人對(duì)固化劑、外加劑用量、送至漿開始及結(jié)束的時(shí)間等進(jìn)行記錄。

③如果出現(xiàn)停漿現(xiàn)象，應(yīng)該將水泥漿攪拌機(jī)下沉到停漿面以下0.5m處，待其恢復(fù)供漿后再進(jìn)行噴漿提升，避免缺漿和斷樁。一旦因故停機(jī)超過(guò)3小時(shí)，應(yīng)該及時(shí)拆卸輸漿管道，進(jìn)行清洗后備用。整個(gè)供漿過(guò)程必須具有一定的連續(xù)性和穩(wěn)定性，且保證拌和的均勻性。

④在水泥漿達(dá)到出漿口時(shí)，應(yīng)該使噴漿坐底30秒，完全達(dá)到樁底部。在噴漿口達(dá)到樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)該停止提升在進(jìn)行數(shù)秒攪拌，以保證樁頭均勻的密實(shí)性，從而提升樁底施工質(zhì)量。

⑤在單根樁開鉆后應(yīng)該連續(xù)施工，按照相關(guān)的起噴和停噴的標(biāo)準(zhǔn)，期間不能間斷，以保證攪拌樁的長(zhǎng)度。一旦出現(xiàn)停機(jī)或者機(jī)械故障造成停噴時(shí)，應(yīng)該及時(shí)記錄停止時(shí)的高程，等到其恢復(fù)正常后以便進(jìn)行再次攪拌。如果中斷時(shí)間超過(guò)了半天，就必須采用有針對(duì)性的措施進(jìn)行補(bǔ)樁工作。

⑥在整個(gè)水泥樁噴漿攪拌完成后，應(yīng)該再次將攪拌拌頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和沉入土中，直到設(shè)計(jì)深度，然后將攪拌頭旋轉(zhuǎn)提升出地面，以保證軟土與水泥能充分、均勻的攪拌。

施工監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行沉降板埋設(shè)的同時(shí)，還需要在坡角位置埋設(shè)位移樁，在埋設(shè)完畢后的第一個(gè)月每?jī)商煊^測(cè)一次，以后每周觀測(cè)一次，并及時(shí)整理和分析數(shù)據(jù)信息。在埋設(shè)完成一個(gè)月后，可以進(jìn)行路堤填筑施工，觀測(cè)每一層填料。如果兩次填筑時(shí)間相隔較長(zhǎng)，需要三天進(jìn)行觀測(cè)一次。

加固效果檢測(cè)

（1）取芯試驗(yàn)

通過(guò)鉆機(jī)對(duì)樁身芯樣進(jìn)行提取，制成試塊進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以便更好的測(cè)定樁體的強(qiáng)度。通常情況下，鉆孔直徑不能小于100mm，使得制成的試塊尺寸不能小于50mm*50mm*50mm，檢測(cè)頻率為2%。芯樣檢測(cè)報(bào)告可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)樁身水泥含量，攪拌均勻性以及膠結(jié)情況等。

靜載荷試驗(yàn)

對(duì)單樁和攪拌樁基地進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)時(shí)，通常情況下試驗(yàn)頻率為0.2%。試驗(yàn)結(jié)果顯示單樁極限承載力平均不小于120kN，地基極限承載力平均不小于200kPa時(shí)，滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

加固效果分析

水泥攪拌樁濕噴法在對(duì)軟土地基路段進(jìn)行加固處理，一般在預(yù)壓三個(gè)月后，路基沉降逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)壓一年后累計(jì)沉降量在72mm左右，基本符合設(shè)計(jì)要求。

從上述取芯試驗(yàn)、靜載荷試驗(yàn)以及加固效果的研究分析，可以看出水泥攪拌樁濕噴法在處理軟土路基加固效果十分良好，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求與標(biāo)準(zhǔn)。

新工藝的應(yīng)用

（1）增加二次攪拌設(shè)備

在傳統(tǒng)施工過(guò)程中，配制完的水泥漿沒有經(jīng)過(guò)二次攪拌就直接放入池中。增加二次攪拌設(shè)備，能使水泥漿經(jīng)過(guò)二次攪拌后，不容易發(fā)生沉淀，比重較為均勻。

預(yù)攪工藝的改變

在樁身上部1/2不小于5m的范圍內(nèi)才能進(jìn)行二次攪拌。對(duì)預(yù)攪工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用全程預(yù)攪下沉噴漿，反轉(zhuǎn)提升噴漿，二次全程攪拌與一次相同，三次全程復(fù)攪不噴漿的施工工藝。從取芯試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，此攪拌方式比較均勻，沒有出現(xiàn)水泥結(jié)塊的現(xiàn)象。

三、總結(jié)

水泥攪拌樁濕噴法因其具有施工方便、沉降小以及工期短等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，在加固軟土地基、提升地基承載力有著不可或缺的作用，必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，隨時(shí)檢查施工記錄與計(jì)量記錄，重視水泥用量、攪拌提升速度以及復(fù)攪次數(shù)等參數(shù)，使水泥攪拌對(duì)軟土地基的加固處理達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，有效的減小了路基的沉降，確保路面的穩(wěn)定性和安全性。

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[2]鄧林. 水泥攪拌樁加固軟土地基研究——基于濱海地質(zhì)條件[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2013,10：173-174.

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1007-6344（2017）04-0004-01

張炎，男，1990年7月2日，道路橋梁，南京中交江北城市開發(fā)有限公司，工作年限；5年，畢業(yè)院校；南京工業(yè)大學(xué)。