大直徑水泥攪拌樁在軟土地基道路中的應(yīng)用

范晶晶

（中鐵建珠海投資開發(fā)有限公司， 廣東 珠海 519010）

軟土地基道路一般應(yīng)進(jìn)行軟基處理，以提高地基承載力，增加地基穩(wěn)定性，減小工后沉降。軟土地基的處理方法很多，目前常采用堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、水泥攪拌樁、素混凝土樁、高壓旋噴樁、管樁等方式。大直徑水泥攪拌樁主要用于加固深度超過20 米的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa 的地基，較常規(guī)復(fù)合地基造價(jià)更低，是近年發(fā)展起來的在軟土地基處理中應(yīng)用較為成功的一種新方法。

1 大直徑水泥攪拌樁技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

大直徑水泥攪拌樁技術(shù)是以水泥作為固化劑，運(yùn)用改進(jìn)后的攪拌樁機(jī)將水泥送入土體并進(jìn)行攪拌，使水泥與土充分接觸并發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，達(dá)到強(qiáng)化軟土地基的作用，提高地基強(qiáng)度。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

大直徑水泥攪拌樁除繼承了普通水泥攪拌樁施工簡單、振動小、擠土效應(yīng)弱、無公害等優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.軟基加固深度明顯加大。普通水泥攪拌樁加固深度一般最大為15～20 米，大直徑水泥攪拌樁加固深度最大值達(dá)到30m，適用性更強(qiáng)，對處理深厚軟基更有效。

2.樁間距加大。普通水泥攪拌樁樁間距一般為1m 左右，大直徑水泥攪拌樁樁間距可達(dá)2 米以上，有利于保持土的天然結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮硬殼層的自身強(qiáng)度。

3.經(jīng)濟(jì)性更好。大直徑水泥攪拌樁較素混凝土、管樁、高壓旋噴樁等復(fù)合地基造價(jià)更低，經(jīng)濟(jì)性更好。具體見下表：

備注：參照廣東省2018 年5 月份相關(guān)信息價(jià)，結(jié)合各類樁樁長、常用樁徑及樁間距估算而得

2 大直徑水泥攪拌樁經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化分析

2.1 設(shè)計(jì)階段經(jīng)濟(jì)優(yōu)化分析

設(shè)計(jì)階段是決定方案經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵階段。決定水泥攪拌樁造價(jià)的關(guān)鍵因素包括樁長、樁間距、單米水泥摻量，本文主要就單米水泥摻量分析方案的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化?！稄?fù)合地基技術(shù)規(guī)范 GB/T 50783-2012》提出“固化劑摻入比應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的固化劑強(qiáng)度經(jīng)室內(nèi)配合比試驗(yàn)確定，水泥摻入可取10-20%”。但實(shí)際上大部分地區(qū)在開展設(shè)計(jì)前，不經(jīng)室內(nèi)配合比試驗(yàn)，直接采用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，如《廣東省公路軟土地基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)定 GDJTG/T E01-2011》等地方規(guī)范約定“攪拌樁水泥摻量宜為15%～25%，含水量高時(shí)取大值。含水量高于70%時(shí)，應(yīng)通過配合比試驗(yàn)確定水泥摻量?！焙康陀?0%不再要求設(shè)計(jì)階段做配合比試驗(yàn)。因此對于地質(zhì)含水量小于70%的，設(shè)計(jì)單位一般不經(jīng)試驗(yàn)直接取中間值計(jì)算。鑒于軟基處理一般涉及造價(jià)較高，尤其是規(guī)模較大的主要干道，軟基處理造價(jià)很高，不經(jīng)試驗(yàn)直接取中間值，可能存在較大的投資浪費(fèi)。

2.2 施工階段經(jīng)濟(jì)優(yōu)化分析

在施工階段，施工單位沒有優(yōu)化設(shè)計(jì)圖的“沖動”，反而想保住設(shè)計(jì)水泥用量值。在開展室內(nèi)試配試驗(yàn)時(shí)，基本上還是按照設(shè)計(jì)規(guī)定的水泥摻量值執(zhí)行，實(shí)際上試驗(yàn)的優(yōu)化作用不明顯。項(xiàng)目開工建設(shè)前，不能對水泥摻量進(jìn)行實(shí)質(zhì)性優(yōu)化，基本按照設(shè)計(jì)施工，造成投資無法得到節(jié)省。

因此，水泥攪拌樁投資控制依然存在較大的空間，需要投資方高度重視，轉(zhuǎn)變習(xí)慣做法，充分發(fā)揮試驗(yàn)的作用，做好試驗(yàn)監(jiān)督、分析，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化水泥摻量，從而節(jié)省投資。

3 大直徑水泥攪拌樁質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)管控

鑒于設(shè)計(jì)階段水泥摻入量采取的是經(jīng)驗(yàn)值，可能存在一定的優(yōu)化空間，施工方有利用此“空間”故意減少水泥實(shí)際用量的可能性，此外，水泥攪拌樁屬于隱蔽工程，施工持續(xù)時(shí)間長，作業(yè)點(diǎn)多，造價(jià)高又難以監(jiān)管，受利益驅(qū)使極易出現(xiàn)偷工減料行為。

大直徑水泥攪拌樁施工控制參數(shù)很多，施工中所有故意“偷工減料”行為歸根結(jié)底是為了減少水泥用量，而水泥用量取決于水灰比及噴漿量兩個(gè)指標(biāo)，圍繞這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)去監(jiān)管才能抓住要害、有的放矢。常見的“偷工減料”行為有：（1）樁長不足；（2）鉆桿提升速度過快，攪拌噴漿時(shí)間不足；（3）水灰比加大；（4）復(fù)攪復(fù)噴深度不足；（5）上部樁徑滿足要求，下部樁徑不足等。以上部分做法很具有隱蔽性，監(jiān)督較為困難。

針對以上偷工減料行為，常規(guī)要求是加強(qiáng)技術(shù)人員、監(jiān)理的旁站監(jiān)督，做好施工記錄，但實(shí)際上因技術(shù)人員、監(jiān)理人員數(shù)量經(jīng)常嚴(yán)重不足，且樁機(jī)作業(yè)點(diǎn)多，24 小時(shí)施工，實(shí)際上人員很難完全旁站監(jiān)督施工，造成質(zhì)量失控。第二種常見做法是要求樁機(jī)安裝自動記錄儀，自動記錄打設(shè)樁長、復(fù)攪深度、水泥漿用量等指標(biāo)，并隨機(jī)抽檢水灰比，達(dá)到控制目的，但常出現(xiàn)自動記錄儀被人為設(shè)定修改等情況，造成自動記錄儀記錄不實(shí)，無法起到控制質(zhì)量的作用。在施工管理中，本人認(rèn)為一是可以利用先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)，而不是完全靠人力旁站監(jiān)督，如現(xiàn)場設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)管后臺，減少人力成本，同時(shí)起到震懾作用；二是進(jìn)行暗查，在施工方不知情的情況下，監(jiān)督人員記錄打樁過程相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)場與自動記錄儀機(jī)打小票進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)自動記錄儀作假的，停工整頓，嚴(yán)肅處理；三是重點(diǎn)檢查水泥采購、進(jìn)出場、過秤、送檢、水泥款支付等環(huán)節(jié)，圍繞水泥用量這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制；四是明確檢樁樁位由建設(shè)單位組織公開隨機(jī)搖號抽選，防止檢樁環(huán)節(jié)出現(xiàn)舞弊行為。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

廣東省珠海市某道路是城市主干道，長約2 公里，寬60 米，所處區(qū)域軟土層深度較大（約20～30 米），緊鄰道路南側(cè)有110kv 高壓線通過，采用堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓處理方式安全風(fēng)險(xiǎn)過大，采用普通水泥攪拌樁處理深度無法達(dá)到要求，而素混凝土樁、高壓旋噴樁、管樁等處理方式造價(jià)過高，綜合考慮安全、質(zhì)量、造價(jià)等因素，軟基處理采用了大直徑水泥攪拌樁處理方式。

4.2 應(yīng)用效果

大直徑水泥攪拌樁振動小，擠土效應(yīng)弱，經(jīng)監(jiān)測，對旁邊高壓電塔影響很小，保證了高壓線安全。樁基質(zhì)量經(jīng)檢測，單樁承載力大于300KN，復(fù)合地基承載力大于100kpa，滿足了設(shè)計(jì)和工后沉降要求。采用大直徑水泥攪拌樁總造價(jià)較其它復(fù)合地基處理方式節(jié)省造價(jià)2000 萬元以上。

在項(xiàng)目施工中，通過設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭、檢查水泥數(shù)量、隨機(jī)抽查核驗(yàn)自動記錄儀的準(zhǔn)確性、隨機(jī)搖號抽樁檢驗(yàn)等具體措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了存在的質(zhì)量問題并予以糾正，控制了大直徑水泥攪拌樁質(zhì)量，效果良好，檢樁合格率達(dá)到100%。

4.3 值得關(guān)注改進(jìn)的地方

根據(jù)本項(xiàng)目大直徑水泥攪拌樁檢測情況，選取三根具有代表性的樁檢結(jié)果進(jìn)行分析，見下表：

大直徑水泥攪拌樁強(qiáng)度檢測結(jié)果 序號 受檢樁號 (#) 樁徑 (mm) 施工樁長 （m) 水泥土設(shè)計(jì)強(qiáng)度 （MPa/90d) 抗壓強(qiáng)度檢測值 MPa 1 JZ6-1-21 1000 24.4 1.5 2.7～3.0m處芯樣 5.65 11～11.3m處芯樣 4.75 21.7～22m處芯樣 3.37 2 JZ8-30-31 1000 20.5 1.5 1～1.3m 處芯樣 5.94 11.7～12m處芯樣 4.7 18～18.3m處芯樣 6.35 3 JZ11-35-32 1000 27.5 1.5 2.7～3.0m處芯樣 5.59 14.7～15m處芯樣 6.11 26～26.3m處芯樣 7.37

樁檢報(bào)告顯示樁體90 天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3Mpa 至8Mpa，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)規(guī)定的1.5Mpa，反應(yīng)出原設(shè)計(jì)采取的水泥摻量經(jīng)驗(yàn)值選用存在一定的優(yōu)化空間，在今后類似項(xiàng)目中，要在設(shè)計(jì)階段更加科學(xué)合理確定水泥摻量，在施工前做好配比試驗(yàn)，做好水泥摻量優(yōu)化，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制投資，減少浪費(fèi)。

總之，大直徑水泥攪拌樁具有較好的軟基處理效果，費(fèi)用相比常規(guī)水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、管樁等更經(jīng)濟(jì)，在處理較厚的軟土地基上有其優(yōu)越性，值得借鑒推廣。另外，大直徑水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)優(yōu)化、質(zhì)量控制不容忽視，是今后需要進(jìn)一步研究改進(jìn)的重點(diǎn)。