水泥攪拌樁在河堤加固工程中的應(yīng)用

胡宏川

摘 ? ?要：在淤泥質(zhì)軟基施工中水泥攪拌樁施工技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，能夠有效的提升軟基的承載能力，而且施工速度快，對(duì)周圍環(huán)境的破壞也較小，在河堤加固施工中也起到了決定的作用，對(duì)此本文將進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;堤壩;施工;質(zhì)量;控制

1 ?引言

在河堤加固工程施工中，水泥深層攪拌樁施工技術(shù)是使用較多的，其施工質(zhì)量在很大程度上能夠影響到河堤的加固效果。水泥攪拌樁施工具有較強(qiáng)的技術(shù)性，施工難度也較大，所需的時(shí)間短，因此需要對(duì)水泥攪拌樁施工技術(shù)進(jìn)行研究，以提高施工技術(shù)水平，為水利工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 ?水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制措施

2.1 ?施工前質(zhì)量控制

2.1.1 ?地層性質(zhì)分析

軟基施工前應(yīng)熟悉土層的基本物理力學(xué)性質(zhì)，為設(shè)計(jì)水灰比、水泥用量、下沉及提升速度等施工參數(shù)提供理論基礎(chǔ)。首先查閱項(xiàng)目的勘察報(bào)告，熟悉主要處理土層分布規(guī)律、各土層的物理力學(xué)指標(biāo)、軟土分布范圍和厚度變化情況，同時(shí)核查軟基處理設(shè)計(jì)圖紙，了解樁型及樁位布置情況。必要時(shí)選擇有代表性的區(qū)域進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)判別土層的軟弱情況或鉆孔取樣（軟土應(yīng)取原狀樣）進(jìn)行含水量、有機(jī)質(zhì)、pH值等參數(shù)測(cè)試。

2.1.2 ?施工設(shè)備和原材料的檢查

（1）施工設(shè)備。檢查計(jì)量裝置（流量計(jì)、深度計(jì)、電壓表、噴漿壓力表等）的完好性;檢查設(shè)備主要參數(shù)（機(jī)架高度、電機(jī)功率等）是否滿足要求。

（2）原材料。委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)水泥關(guān)鍵指標(biāo)（密度、比表面積、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、膠砂強(qiáng)度等）進(jìn)行檢測(cè)，滿足要求方能使用。水泥現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)堆放于干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)，并做好防雨、防潮措施。嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊的水泥。

2.1.3 ?處理土配合比試驗(yàn)

為了經(jīng)濟(jì)、合理地確定水泥攪拌樁加固地基的技術(shù)參數(shù)，確定與地基土加固相適應(yīng)的水泥品種、標(biāo)號(hào)和摻量，委托第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)典型地段的主要處理土層鉆探取樣進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)。配合比一般由養(yǎng)護(hù)齡期和固化劑（水泥）摻量決定，如養(yǎng)護(hù)齡期通常分為7，28及90d，水泥摻量按施工圖設(shè)計(jì)文件要求取中值、}1%和一1%進(jìn)行試驗(yàn)，地質(zhì)情況較復(fù)雜時(shí)，可在此基礎(chǔ)上適當(dāng)增加+200}-2%等水泥摻量進(jìn)行試驗(yàn)。采用外摻劑時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)文件或業(yè)主要求選擇外摻劑的種類和摻量。

2.2 ?試樁質(zhì)量控制

2.2.1 ?施工參數(shù)設(shè)計(jì)

在水泥攪拌樁大面積施工前，根據(jù)場(chǎng)地土層情況、室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果及類似工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁，驗(yàn)證室內(nèi)配合比，掌握適用于該區(qū)段的成樁經(jīng)驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)具性能及施工技術(shù)參數(shù)（攪拌次數(shù)、下沉和提升速度及泵送壓力等）。同一工程地質(zhì)條件下試樁數(shù)不少于3根。

2.2.2 ?過(guò)程監(jiān)督和效果驗(yàn)證

試樁期間，對(duì)每根試樁全程進(jìn)行監(jiān)督旁站，重點(diǎn)核查配合比、水泥用量及相關(guān)施工工藝參數(shù)，如出現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，并對(duì)整個(gè)過(guò)程做好詳細(xì)記錄。達(dá)到齡期后采用抽芯檢測(cè)法進(jìn)行效果驗(yàn)證。

2.2.3 ?工藝總結(jié)

綜合分析檢測(cè)結(jié)果、鉆孔芯樣及土層情況，對(duì)試樁工藝進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，對(duì)試樁施工中存在的問(wèn)題提出整改意見(jiàn)和建議，確定水泥用量和相關(guān)施工工藝參數(shù)，形成處理路段水泥攪拌樁施工工藝指南指導(dǎo)下一階段的大面積施工。

3 ?工程實(shí)例分析

3.1 ?工程背景

某水庫(kù)主要由大壩、溢洪道和灌溉洞等建筑物組成，2009年該水庫(kù)已經(jīng)完成除險(xiǎn)加固工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。為保證河道行洪安全對(duì)河道堤壩進(jìn)行治理，工程治理河道長(zhǎng)988m，溢流堰均采用漿砌石結(jié)構(gòu)，內(nèi)嵌混凝土防滲墻。河道兩側(cè)設(shè)12m寬親水平臺(tái)，平臺(tái)以下利用漿砌石護(hù)坡，以上邊坡維持現(xiàn)狀。

3.2 ?地基處理

根據(jù)地質(zhì)資料，本工程蓄水堰基礎(chǔ)坐落在輕粉質(zhì)砂壤土上，具有中高壓縮性，較軟，土層地基承載力為90kPa～100kPa，由于溢流堰較高，經(jīng)計(jì)算個(gè)別工況地基承載力或地基應(yīng)力不均勻系數(shù)無(wú)法滿足要求，故需要進(jìn)行地基處理。

水利工程中常用的地基處理方法有：強(qiáng)夯法、換填法、振沖碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）以及水泥攪拌樁等。水泥攪拌樁以水泥為固化劑，通過(guò)特別機(jī)械在地基深處原位將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌后，使土體硬結(jié)改性，提高土的強(qiáng)度，降低其壓縮性及滲透性。水泥攪拌樁具有施工無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、施工方法及機(jī)具簡(jiǎn)單，施工速度快、成本不高等優(yōu)點(diǎn)。綜合分析，水泥攪拌樁更適合本工程。

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007）中復(fù)合地基相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。

fspk=λm（Ra/Ap）+β（1-m）fsk

式中：

fspk——復(fù)合地基承載力特征值（kPa）;

fsk——處理后樁間土承載力（kPa）;

λ——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值;

Ra——單樁豎向承載力特征值（kN）;

Ap——樁的截面積（m2）;

β——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值。

Ra=up∑（i=1～n）qsilpi+αpqpAp

式中：

up——樁的周長(zhǎng)（m）;

qsi——樁周第i層的側(cè)阻力特征值（kPa），按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定;

lpi——樁長(zhǎng)范圍內(nèi)第i層土的厚度（m）;

αp——樁端阻力發(fā)揮系數(shù)，按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值;

qp——樁端端阻力特征值（kPa）。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2012）》的相關(guān)規(guī)定，處理后的樁間土承載力特征值fsk可取天然地基承載力特征值，樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)λ，對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土和流塑狀態(tài)軟土等處理土層，可取0.1～0.4，其他土層可取0.4～0.8，本工程基礎(chǔ)為土層為輕粉質(zhì)砂壤土，λ取0.70，樁端阻力發(fā)揮系數(shù)αp，取為0.4～0.6，本工程取0.50。經(jīng)計(jì)算，確定樁徑600mm，樁間距1.5m，樁體呈等邊三角形布置。樁長(zhǎng)7m或深入碎石土層0.5m，樁頂鋪設(shè)中粗砂墊層厚200mm。處理后地基達(dá)到中等堅(jiān)實(shí)地基，承載力為150kPa，滿足了堰體承載力的要求?；啄Σ料禂?shù)及地基應(yīng)力不均勻系數(shù)允許值均有所提高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 ?結(jié)論及處理效果

水泥攪拌樁在水利工程的地基處理方法中應(yīng)用較為廣泛，其適用于處理正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)士、素填土、黏性土（較軟）、粉土、粉細(xì)砂、中粗砂（松散、稍密）以及飽和黃土等土層;不適用于雜填土（含大塊塊石較多且不易清除）、欠固結(jié)的淤泥質(zhì)土和淤泥、硬塑及堅(jiān)硬的黏性土、密實(shí)的砂性土以及滲流影響成樁質(zhì)量的土層。

4 ?結(jié)語(yǔ)

本工程采用水泥攪拌樁對(duì)于軟弱土層進(jìn)行處理后達(dá)到了預(yù)期效果，各蓄水建筑物沉降量觀測(cè)值均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，工程整體運(yùn)行良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢國(guó)玉，郭克誠(chéng)，陳磊. 多向水泥砂漿攪拌樁在高填方地基加固中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2010（8）：100～103.

[2] 郭克誠(chéng)，陳磊.多向水泥砂漿攪拌樁復(fù)合地基在高鐵地基加固中的試驗(yàn)研究與應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2010（S2）：611～614

[3] 齊善忠.鄭俊篧.地質(zhì)條件對(duì)水泥攪拌樁樁體強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2018（30）4.