混合土擠壓固化預(yù)制樁制樁技術(shù)及質(zhì)量控制

馮 磊 雷美清

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074; 2.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北 武漢 430074)

1 概述

目前關(guān)于地基處理主要采用了碎石土樁、擠密型砂樁、石灰土樁、深層水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、混凝土樁、水泥芯樁、水泥土樁、灰土樁、土樁［1］。各樁體技術(shù)都存在著造價(jià)高，施工條件受限，沒有充分利用原地基土體等缺點(diǎn)。混合土擠壓固化預(yù)制樁是由中國科學(xué)院武漢巖土所研制，一種用于軟土地基處理的新型預(yù)制樁，該樁通過在混合土制及其設(shè)備中添加了粘土和水泥以及石灰的拌合物，然后通過高壓作用，最后預(yù)制成強(qiáng)度較高的樁體?，F(xiàn)研制的混合土擠壓機(jī)可對放置在圓柱形密閉空間的混合土料壓制成直徑為400 mm混合土擠壓固化預(yù)制樁，其主要特點(diǎn)為低成本，質(zhì)量可控并可及時進(jìn)行有效地、直觀地檢測，具有良好的應(yīng)用前景，對我國地基處理技術(shù)的發(fā)展具有一定促進(jìn)作用。

2 混合土擠壓固化預(yù)制樁的制作

2.1 制樁原理

混合土擠壓固化預(yù)制樁的主要材料有水泥、石灰、粘土等。該樁基本原理是利用粘土、水泥、石灰等材料具有一定的孔隙和壓縮性，混合土料在壓樁設(shè)備的封閉的空腔里面，該設(shè)備的空腔一端固定封閉，另外一端是帶有活塞，如圖1所示。在高壓作用下，推動活塞使得活塞與混合土料相互接觸、擠壓?；旌贤亮项w粒之間在水的潤滑作用下，土料先把空隙填滿，然后在壓力作用下，孔隙開始被擠壓，不同級配的土顆粒占了相應(yīng)的空隙，向密度最大的趨勢擠壓成樁體。

樁體經(jīng)高壓擠壓具有一定強(qiáng)度后，設(shè)備將其推出空倉，水泥和石灰以及粘土固化后成直徑0.4 m、長度2 m的樁體，見圖2。

圖1 混合土擠壓固化預(yù)制樁設(shè)備圖

圖2 混合土擠壓固化預(yù)制樁

2.2 制樁過程

混合土擠壓固化預(yù)制樁的制樁步驟如下:

1)混合土料的拌和方式。

根據(jù)所選定的混合土擠壓固化預(yù)制樁所優(yōu)化的配比情況，先將石灰粉和粘土攪拌均勻，然后將特定的水泥和特定的水量攪拌成水泥漿液。最后把水泥漿液通過噴灑的方式添加到帶有石灰粉的粘土中攪拌形成混合土料。

2)加料和壓制土料。

將攪拌好的混合土料倒入混合土擠壓機(jī)的進(jìn)料斗中，通過主液壓油缸推送混合土至擠壓倉進(jìn)行擠壓壓實(shí)。擠壓過程分次擠壓，第一次初始擠壓，壓強(qiáng)為主液壓油缸的1/3～1/2，初始擠壓是將離散的混合土料擠壓成較密實(shí)的土體，但粘土顆粒之間孔隙較大，粘結(jié)效果不佳，土顆粒間還有較大孔隙;第二次擠壓，主液壓油缸加壓至最大壓強(qiáng)35 MPa，使經(jīng)過初始擠壓的土體再次被壓縮，土顆粒間孔隙減小，密實(shí)度也相應(yīng)提高，土體在壓力作用下顆粒間相互粘結(jié)，初步形成具有一定強(qiáng)度的樁體。

3)保壓過程。

由于該壓制過程速度較快，粘土中的孔隙壓力還沒有全部的消散。孔隙壓力的消散是一個緩慢的過程，因此需要一定的時間。為了防止壓力回彈和保持樁的密實(shí)性。因此，需要在25 MPa壓力下保壓1 min～2 min。

4)樁體養(yǎng)護(hù)。

樁體養(yǎng)護(hù)是樁后期強(qiáng)度的保障條件?；旌贤翑D壓固化預(yù)制樁是以粘土為主要材料的樁體，而粘土固化是一個緩慢的過程，且樁體在溫度過高的條件下養(yǎng)護(hù)會導(dǎo)致固化的過程較快容易使得樁身發(fā)生裂痕，嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致出現(xiàn)了貫穿的裂痕，大大的降低了樁的制作質(zhì)量。但是，樁本身需要在工程中使用，不能參照有關(guān)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行。為此對混合土擠壓固化預(yù)制樁的養(yǎng)護(hù)條件需要做幾點(diǎn)說明:第一在樁養(yǎng)護(hù)過程中不能讓樁體暴曬;第二需要蓋一層保濕材料;第三每隔一段時間對樁體灑水養(yǎng)護(hù)。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 施工準(zhǔn)備階段質(zhì)量控制

1)進(jìn)行水泥、石灰等固化材料的室內(nèi)摻和比試驗(yàn)，確定設(shè)計(jì)摻合比。

2)進(jìn)行現(xiàn)場工藝試驗(yàn)，確定和修正設(shè)計(jì)參數(shù)。

3)確定工藝流程，建立質(zhì)量保證體系。

3.2 沉樁施工質(zhì)量控制

1)檢查混合土擠壓固化預(yù)制樁的規(guī)格、型號、尺寸及有無斷裂等質(zhì)量問題。

2)樁位偏差不得大于50 mm，垂直度偏差不得大于1.0%，樁頂標(biāo)高偏差不得超過50 mm。

3.3 靜載荷試驗(yàn)質(zhì)量控制

混合土擠壓固化預(yù)制樁應(yīng)采用單樁或復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)其承載力。靜載荷試驗(yàn)宜在成樁28 d后進(jìn)行，每個單位工程不宜少于3點(diǎn)。

4 結(jié)語

本文詳細(xì)介紹了混合土擠壓固化預(yù)制樁的制樁技術(shù)，并提出了合理的質(zhì)量控制措施，對今后該樁在實(shí)際工程中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。