談水泥攪拌樁穿透淤泥質(zhì)夾層的處理方法

李春潔 ， 馬海彬 （安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232000）

0 前言

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中公路建設(shè)事業(yè)也在不斷向前發(fā)展，公路建設(shè)項(xiàng)目及其投資規(guī)模不斷壯大，在拉動(dòng)內(nèi)需、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有十分重要的意義。在公路建設(shè)中，特別是南方水田改路項(xiàng)目中，經(jīng)常會(huì)遇到軟土地基，在軟基處理中如何提高路基的承載力，保證公路建設(shè)項(xiàng)目順利進(jìn)行，成為施工單位面臨的一個(gè)非常重要的問(wèn)題。

水泥攪拌樁是利用特制的深層攪拌機(jī)械在地基需加固深度范圍內(nèi)進(jìn)行鉆進(jìn)攪拌，將水泥漿與需加固深度范圍內(nèi)的軟土強(qiáng)制充分拌合，使之與軟土產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)變化，經(jīng)硬化處理后形成具有整體性、水穩(wěn)定性和足夠強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)水泥攪拌樁法加固后，在地基土中便形成了強(qiáng)度較高的柱狀水泥土。這些水泥土體成為地基土的一部分，與地基土形成復(fù)合地基，成為樁土承受外荷載的復(fù)合基礎(chǔ)，可用于提高軟土層地基的承載力，減少地基沉降量。該工藝比較成熟，是軟基處理的一種有效形式，以其加固費(fèi)用低且效果好等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越被廣泛運(yùn)用。在梧州207國(guó)道工程中該方法主要適用于軟土厚度較大（＞3.5m）的連續(xù)分布路段較長(zhǎng)的水田、溝谷路段。

1 項(xiàng)目概況

梧州市207國(guó)道東繞城過(guò)境公路項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)梧州市萬(wàn)秀區(qū)、龍圩區(qū)境內(nèi)，路線區(qū)域是廣西東南部丘陵地區(qū)，屬于大蒙山東段。地勢(shì)南高北低。沿線地貌類型 K1+035.793～K13+050、K13+440～K23+802.627段以剝蝕丘陵地貌為主，地勢(shì)起伏較大，山體相對(duì)高大，地形比較復(fù)雜，因受構(gòu)造和侵蝕作用，“U”形溝谷內(nèi)有較厚的沖積土，常為水田和旱地。K13+050～K13+440路段為河流沖積階地貌，主要覆蓋第四系沖積層和少許殘積層，厚度一般在3～10m，分布均勻，水田范圍廣，依據(jù)設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目軟土地基的主要處理方式為采用水泥攪拌樁來(lái)處理；K13+240～K13+500路段水泥攪拌樁工藝為濕法施工，樁徑為500mm，樁間距為1.2～1.4m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7m，水泥摻量依據(jù)試驗(yàn)配合比為21%，水灰比為0.50，現(xiàn)場(chǎng)漿液比重實(shí)驗(yàn)測(cè)定為1.79g/cm3。水泥用量為72kg/m，噴漿量為不小于60 L/m。設(shè)計(jì)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.4MPa，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.6MPa，90d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1MPa，該路段復(fù)合地基承載力為不小于150MPa。

依據(jù)梧州市207國(guó)道東繞城過(guò)境公路設(shè)計(jì)圖K13+240～K13+500段水泥攪拌樁地質(zhì)描述和清表后現(xiàn)場(chǎng)挖掘機(jī)開(kāi)倉(cāng)查勘，發(fā)現(xiàn)該水田段原地面以下0～0.6m為褐色耕植土，0.6～4.8m為褐色軟塑狀沖積淤泥質(zhì)粘土,4.8m以下為褐色可硬塑狀砂質(zhì)粘性土，并見(jiàn)明顯涌水。

2 施工方法及問(wèn)題分析

為了解決水泥攪拌樁穿透軟塑狀淤泥質(zhì)粘土層問(wèn)題，施工單位進(jìn)行了工藝試樁試驗(yàn)，試驗(yàn)依據(jù)施工技術(shù)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人員在珠海橫琴新區(qū)市政道路的成熟經(jīng)驗(yàn)采用低攪速（下鉆1.2m/min，上提0.8m/min）、高壓漿（0.7～08MPa）的方法解決淤泥質(zhì)粘性土的攪拌樁成樁問(wèn)題。28d檢測(cè)，復(fù)合地基承載力試驗(yàn)以及單樁載荷試驗(yàn)結(jié)果均能夠滿足設(shè)計(jì)值要求，但在樁體鉆孔取芯中發(fā)現(xiàn)：樁體芯樣基本完整、堅(jiān)硬，攪拌基本均勻，呈柱狀，部分呈塊狀，而在0.8～3.0m處膠結(jié)差，松散、攪拌不均勻（圖1）。

圖1 K13＋240～500 試樁芯樣

水泥攪拌樁工藝性試驗(yàn)參數(shù) 表1

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)參建各方協(xié)商一致同意依據(jù)現(xiàn)有試樁取芯結(jié)果和開(kāi)倉(cāng)查勘成樁結(jié)果進(jìn)行工藝調(diào)整。2016年5月17日召開(kāi)技術(shù)分析會(huì)，在征求各方意見(jiàn)和建議后綜合分析，估計(jì)造成樁體芯樣在0.8～3.0m處膠結(jié)差，松散、攪拌不均勻的原因有攪拌速度過(guò)慢、壓力過(guò)大、鉆頭葉輪偏少、取芯設(shè)備及取芯速度過(guò)快等。

3 改進(jìn)措施

為徹底解決樁體在淤泥質(zhì)黏土層芯樣呈塊狀、攪拌不均勻的問(wèn)題。工藝上做了如下改進(jìn)措施。

①?gòu)脑O(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，在十字鉆頭四片葉輪基礎(chǔ)上增加兩片斜向葉輪，解決因粘稠粘附問(wèn)題導(dǎo)致漿液結(jié)團(tuán)的問(wèn)題。

②從攪拌速度上調(diào)整，為解決淤泥質(zhì)層同一斷面攪拌不均勻的問(wèn)題，適當(dāng)提高攪拌速度，因淤泥質(zhì)層土的粘性較大，速度過(guò)慢則容易形成塊狀或者團(tuán)狀，漿液形成一段一段，從而形成真空狀，因此提高攪拌速度使葉輪充分打散結(jié)團(tuán)漿液和快速切土。但為保證漿液數(shù)量，采用復(fù)攪進(jìn)行彌補(bǔ)。

③從施工泵漿壓力上進(jìn)行調(diào)整，因噴漿壓力過(guò)大，導(dǎo)致注入漿量增多，漿液過(guò)量時(shí)會(huì)導(dǎo)致攪拌樁中的含水量增加，這樣反而會(huì)降低攪拌樁的強(qiáng)度，施工中確保噴漿口壓力保持在0.4～0.6MPa，但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，因泵漿較遠(yuǎn)，所以攪拌池進(jìn)漿口壓力可以調(diào)整至0.5～0.7MPa，并嚴(yán)格要求8m樁施工時(shí)間不得少于20min。

④為了保證單樁的均勻連續(xù)性，增添攪拌土體中的膠結(jié)材料。防止取出芯樣斷、短、散，考慮外摻磷石膏、硼石膏等工藝廢料，試驗(yàn)時(shí)摻入量按照3%～5%來(lái)控制。

4 試驗(yàn)結(jié)論

2016年5月17日組織在K13+240～500段重新進(jìn)行了9根水泥攪拌樁工藝性試驗(yàn)（試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1：水泥攪拌樁工藝性試驗(yàn)參數(shù)）。

2016年5月24日對(duì)試樁進(jìn)行抽芯檢測(cè)，通過(guò)取芯查看芯樣成樁質(zhì)量，不管是二攪二噴還是四攪二噴施工工藝，在樁頂以下1.5m～3m深芯樣成型效果較前有所提高，但仍舊不是很理想，但四攪四噴芯樣攪拌均勻，成樁效果好，均滿足設(shè)計(jì)要求。

2016年5月30日項(xiàng)目部在暴雨天氣過(guò)后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)剩余四攪四噴水泥攪拌樁進(jìn)行了鉆芯取樣，成型效果達(dá)到了預(yù)期的效果。整個(gè)樁芯樣品符合單樁樁體的質(zhì)量評(píng)價(jià)：I類樁①樁長(zhǎng)、樁徑滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，整個(gè)樁體噴漿均勻，沒(méi)有斷漿現(xiàn)象；②樁體能取出完整的柱狀芯樣，芯樣完整且連續(xù)、主要呈柱狀或短柱狀，局部松散呈塊狀、餅狀或片狀；③樁上、中、下段的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求；④所取芯樣中柱狀加塊片狀取芯率大于80%。

圖2 四攪二噴試驗(yàn)樁

圖3 改進(jìn)后四攪四噴成型效果

從上面的分析中，可見(jiàn)采用改進(jìn)后的四攪四噴工藝施工的的水泥攪拌樁能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 結(jié)語(yǔ)

水泥攪拌樁施工是軟基處理的一種常用方法，也是一種有效方法，但施工質(zhì)量較難掌控。為確保工程整體施工質(zhì)量，必須對(duì)水泥攪拌樁的施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制，若是不能及時(shí)排除隱患，將對(duì)整個(gè)工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。通過(guò)梧州市207國(guó)道公路工程項(xiàng)目實(shí)例，發(fā)現(xiàn)解決水泥攪拌樁在軟塑狀沖積淤泥質(zhì)粘土下保證施工質(zhì)量的方法，并通過(guò)試樁試驗(yàn)，證明了該方法的可行性，為同類工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。