水泥攪拌樁在淤泥質(zhì)軟土路基中的試驗(yàn)與應(yīng)用研究

張素清

摘要：國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及城市建設(shè)的同步發(fā)展，使得當(dāng)前城市土地資源高度緊張，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海城市這種情況更加突出。經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展需求的前提下，土地資源利用與開(kāi)發(fā)成為重點(diǎn)課題，而淤泥質(zhì)軟土路基灘涂資源成為城市發(fā)開(kāi)發(fā)的重要方向之一。在淤泥質(zhì)軟土地基上修筑的情況需要進(jìn)行不斷的研究和完善。在公路建設(shè)過(guò)程中，因公路線路長(zhǎng)的緣故，常常遇到軟土路基情況，軟土路基的處理方式較為普遍的是使用水泥攪拌樁。通過(guò)構(gòu)建穩(wěn)定安全的淤泥質(zhì)軟土路基能夠?yàn)楣方ㄔO(shè)提供有利基礎(chǔ)，促進(jìn)城市發(fā)展。本文就水泥攪拌樁在淤泥質(zhì)軟土路基中的試驗(yàn)與應(yīng)用情況進(jìn)行研究分析。

0引言

淤泥質(zhì)軟土路基主要呈現(xiàn)的特點(diǎn)包括壓縮性強(qiáng)、厚度不均勻、承載力低下、強(qiáng)度較差、可塑性較差。目前，隨著公路工程越來(lái)越復(fù)雜，在淤泥質(zhì)軟土路基施工過(guò)程中受到多方面因素的影響，傳統(tǒng)施工方法很難進(jìn)行施工并達(dá)到應(yīng)有的效果。在此基礎(chǔ)上，使用水泥攪拌樁進(jìn)行路基加固既節(jié)約施工時(shí)間又能對(duì)路基進(jìn)行有效加固，使淤泥質(zhì)路基承載力得到有效加強(qiáng)，從而可以進(jìn)行正常的公路工程建設(shè)，創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1水泥攪拌樁

1.1原理水泥攪拌樁通過(guò)水泥與飽和的軟土進(jìn)行攪拌，使水泥進(jìn)行水解水化反應(yīng)，從而生成水泥水化物和凝膠體——?dú)溲趸}，將土顆粒凝結(jié)成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，水泥水化會(huì)使鈣離子與土顆粒表面的鈉離子、鉀離子進(jìn)行離子交換，這種交換過(guò)程會(huì)使之形成穩(wěn)定的鈣離子使土體進(jìn)一步得到加強(qiáng)。水泥水化物中存在有利的氫氧化鈣，氫氧化鈣與水和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，碳酸鈣的產(chǎn)生也能夠使水泥土強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。

1.2適用范圍水泥攪拌樁應(yīng)用廣泛，可以在淤泥質(zhì)土、素填土、粘性土、無(wú)流動(dòng)地下水松散砂土處進(jìn)行地基處理，將水泥與土體進(jìn)行攪拌以實(shí)現(xiàn)地基加固的效果。通過(guò)水泥將地基固結(jié)從而提升地基強(qiáng)度，并且有著時(shí)間短效果顯著的特點(diǎn)。當(dāng)?shù)鼗撂烊缓啃∮?0%或大于70%，以及地下水pH值小于4時(shí)，不適宜采用水泥攪拌樁此種方法。

1.3水泥攪拌樁優(yōu)點(diǎn)水泥攪拌樁方法是通過(guò)原地基軟土與固化劑進(jìn)行混合攪拌以使其固化形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，合理利用了原土資源。攪拌過(guò)程中振動(dòng)小、噪音小，對(duì)環(huán)境沒(méi)有影Ⅱ向，也不會(huì)產(chǎn)生地基側(cè)向擠出的情況，在各地均可綠色施工，并對(duì)周?chē)ㄖ肮芫€不會(huì)產(chǎn)生較大影響。水泥攪拌樁的應(yīng)用使水泥加固整體能夠形成復(fù)合地基、基坑圍護(hù)擋墻等，形成豎向承載。水泥攪拌樁施工方法能夠根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求采用不同的加固形式，并且相較于鋼筋混凝土樁基而言，水泥攪拌樁能夠節(jié)省很大一部分鋼材的使用，從而達(dá)到降低造價(jià)的效果。

1.4試驗(yàn)情況在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，應(yīng)先進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)的性質(zhì)特點(diǎn)科學(xué)的選擇固化劑、外摻劑并確定對(duì)應(yīng)的用量，試驗(yàn)后要提供相應(yīng)的不同齡期、配比情況的強(qiáng)度參數(shù)。豎向承載水泥土強(qiáng)度情況，需以90d齡期試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取平均值。水平荷載水泥土強(qiáng)度情況，需以28d齡期試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取平均值。

2水泥攪拌樁處理軟土路基技術(shù)

2.1施工準(zhǔn)備在進(jìn)行軟土路基處理之前，首先需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清掃，保證施工場(chǎng)地的干凈清潔，避免存在雜物和障礙影響后期施工。如若場(chǎng)地有低洼情況時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行粘土回填。施工所需水泥以普通硅酸鹽袋裝水泥為主，在施工前需將水泥進(jìn)行樣品提取，并送至試驗(yàn)室檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行使用。此外，施工前需要配備相應(yīng)的設(shè)備和機(jī)械，電腦記錄儀和打印設(shè)備也必不可少，這是為了更好的對(duì)水泥漿用量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，保證噴漿的均勻性。施工前要檢查各個(gè)設(shè)備機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行良好才可進(jìn)行后續(xù)施工。

2.2試樁大規(guī)模施工之前，首先要進(jìn)行試樁，試樁是為了取得攪拌樁的最佳參數(shù)，以對(duì)大規(guī)模施工進(jìn)行指導(dǎo)施工。試樁數(shù)量需要根據(jù)具體工程規(guī)模以及設(shè)計(jì)要求來(lái)確定。之后要對(duì)地基土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定樁身側(cè)向抗壓強(qiáng)度在28小時(shí)內(nèi)滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行大規(guī)模的水泥攪拌樁施工。

2.3水泥攪拌機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水泥攪拌機(jī)械的拼裝和就位，初次進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)需要對(duì)儀表、測(cè)量?jī)x器、打印機(jī)等等進(jìn)行標(biāo)定，并在施工過(guò)程中要時(shí)常進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)問(wèn)題影響施工質(zhì)量。水泥攪拌機(jī)械使用過(guò)程中需要時(shí)刻注意鉆頭葉片磨損狀況，施工過(guò)程中需保證鉆頭葉片磨損在規(guī)定限度內(nèi)，超出磨損限度則需及時(shí)補(bǔ)焊，避免影Ⅱ向樁徑。在鉆機(jī)移動(dòng)過(guò)程中要確定孔位位置，并將鉆桿軸線與鉆孔中心位置垂直校對(duì)好，傾斜度要要控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.4攪拌噴漿鉆機(jī)啟動(dòng)后，要保證鉆桿狀態(tài)呈持續(xù)、勻速下沉，并在過(guò)程中進(jìn)行攪拌切土，與此同時(shí)啟動(dòng)送漿泵使鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中向土體進(jìn)行噴漿。到達(dá)設(shè)計(jì)深度時(shí)要在此位置停留30s左右并繼續(xù)噴漿，保證水泥漿與土體充分的進(jìn)行攪拌并形成整體。

在攪拌噴漿過(guò)程中，要利用攪拌機(jī)提升活動(dòng)避免噴漿口堵塞，并能夠使水泥與土體更加均勻混合，攪拌機(jī)提升至頂時(shí)需攪拌2分鐘左右，方可關(guān)閉機(jī)械設(shè)備進(jìn)行移位。

3水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)

施工后成樁7天內(nèi)需要將樁頭淺開(kāi)挖1.5m左右，測(cè)量其直徑并目測(cè)其均勻性，并通過(guò)觸探儀檢測(cè)成樁質(zhì)量。成樁28天后采取鉆孔取芯的方法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)其完整性、均勻程度、長(zhǎng)度等等進(jìn)行測(cè)定。取樣數(shù)量為總樁數(shù)的千分之二（不得小于3根），對(duì)水泥攪拌樁取出的芯樣要送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，3個(gè)一組進(jìn)行28天齡期實(shí)驗(yàn)，此外選一組進(jìn)行3個(gè)月齡期實(shí)驗(yàn)，以此進(jìn)行樁身強(qiáng)度測(cè)定，強(qiáng)度要保證1.25MPa以上。如果檢測(cè)合格率大于90%則該階段水泥攪拌樁整體滿足施工設(shè)計(jì)要求，如果合格率大于80%小于90%，則需進(jìn)行補(bǔ)樁。合格率小于70%則該段水泥攪拌樁整體視為不合格。

部分軟土層較為深厚，如對(duì)此處施工質(zhì)量有所懷疑，則可在成樁28天之后根據(jù)監(jiān)理工程師隨機(jī)抽檢，隨機(jī)抽檢數(shù)要大于總樁數(shù)的千分之二（不少于3根），送至實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)后其荷載量應(yīng)為設(shè)計(jì)荷載的2倍以上。

4水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制措施endprint

4.1確保原材料質(zhì)量水泥攪拌樁施工中必定會(huì)用到水泥，應(yīng)確保所有進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)的水泥都具備相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)報(bào)告和產(chǎn)品合格證，并且還應(yīng)對(duì)每個(gè)批次的水泥材料進(jìn)行抽樣檢查，檢查結(jié)果符合要求后才能在施工中使用，否則嚴(yán)禁其進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。依照配合比配制好的灰漿，為避免出現(xiàn)離析，應(yīng)盡量縮短存放時(shí)間，若灰漿已經(jīng)出現(xiàn)了離析問(wèn)題，禁止其在施工中使用，并且使用漿液時(shí)應(yīng)先過(guò)篩再倒入集料斗內(nèi)，避免漿液存在結(jié)塊等物質(zhì)損壞泵體。

4.2確保攪拌樁數(shù)量測(cè)量放樣樁間距時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖，保證間距的誤差在合理的范圍內(nèi)。為了不不漏打水泥攪拌樁，應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，保證施工現(xiàn)場(chǎng)清潔，不能讓測(cè)量放樣的水泥攪拌樁樁位竹簽被掩埋覆蓋。

4.3確保樁身長(zhǎng)度只有樁底伸入到持力層中，水泥攪拌樁才能真正實(shí)現(xiàn)加固軟土路基的目的。在施工中為了確保樁底伸入到持力層中，要求樁身長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，判斷樁底是否進(jìn)入到持力層的依據(jù)是鉆機(jī)是否發(fā)生了變化，比如鉆進(jìn)速度減少、電流增大等。

4.4確保樁身水泥用量影Ⅱ向樁身強(qiáng)度的直接因素就是水泥用量，過(guò)多或者過(guò)少都無(wú)益于施工質(zhì)量?？刂扑嘤昧繎?yīng)做到以下兩個(gè)方面：一是要求每根樁的水灰比和送漿壓力與成樁試驗(yàn)確定的相同：二是根據(jù)每根樁的長(zhǎng)度或每工作班的成樁長(zhǎng)度，按每延米樁身使用50kg水泥，反算實(shí)際水泥用量是否符合要求。

4.5確保搭接長(zhǎng)度每根水泥攪拌樁應(yīng)連續(xù)施工，如果出現(xiàn)了中斷問(wèn)題，恢復(fù)噴漿攪拌時(shí)，搭接長(zhǎng)度至少要0.5m。

5特殊情況處理

5.1鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)卡管情況，這時(shí)需要降低鉆速或提出鉆頭進(jìn)行改進(jìn)再施工。如果鉆進(jìn)位置不深則可以施行疏松土層措施后在進(jìn)行鉆進(jìn)。提升鉆桿時(shí)如果出現(xiàn)卡鉆情況，需要暫停噴漿，待正常后再?gòu)?fù)噴等措施。

5.2在噴漿過(guò)程中如果出現(xiàn)噴漿不暢或者堵塞情況，應(yīng)先對(duì)灰漿泵運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，調(diào)節(jié)噴漿壓力或者進(jìn)行鉆頭清理等。噴漿不暢的情況下可以將噴漿閥門(mén)反復(fù)開(kāi)關(guān)數(shù)次，觀察是否有所改善等。

5.3攪拌機(jī)在下沉?xí)r如果遇到較大的阻力，甚至出現(xiàn)電機(jī)跳閘，如果不是電壓低的緣故，則是鉆進(jìn)過(guò)程中遇到硬試塊所致，需挖除石塊或沖水以進(jìn)行解決。

5.4如遇土質(zhì)粘性較大時(shí)，攪拌機(jī)自身重量難以下沉到預(yù)計(jì)深度，這時(shí)需增加攪拌機(jī)自重，或者假設(shè)加壓裝置，以此提升攪拌機(jī)下沉速度和深度。

5.5若投料不夠準(zhǔn)確，可能會(huì)使得輸漿量不夠穩(wěn)定，也可能會(huì)導(dǎo)致灰漿泵漏漿，造成漿液在未達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)已全部噴空，因此合理控制投料量、輸漿量十分必要。

5.6攪拌加水過(guò)量或輸漿管部分堵塞時(shí)，會(huì)造成剩漿過(guò)多，這時(shí)應(yīng)對(duì)用水量重新標(biāo)定，并清晰輸漿管，以此解決堵塞問(wèn)題。

6結(jié)束語(yǔ)

水泥攪拌樁在軟土路基施工中較為常見(jiàn)，已經(jīng)成為重要的施工措施，并且應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，目前水泥攪拌樁已經(jīng)不只局限于公路施工，在高鐵施工中也有出色的表現(xiàn)，隨著城市發(fā)展尤其是沿海城市土地資源短缺的情況下，淤泥質(zhì)軟土地基施工成為重要項(xiàng)目之一，水泥攪拌樁施工方法也將起到關(guān)鍵性作用，其對(duì)軟土路基基礎(chǔ)有著很好的加固效果，以此確保了軟土路基的穩(wěn)定，并提升了基礎(chǔ)強(qiáng)度，使工程質(zhì)量能夠不斷提升，為持續(xù)性發(fā)展提供有力保障。endprint