水泥攪拌樁在軟基加固施工中的應(yīng)用研究

楊凌輝

（駐馬店市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，河南 駐馬店 463000）

1 水泥攪拌樁復(fù)合地基的承載力分析

1）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。在水泥土固化過程中，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是其效果評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。本文選擇SYE-2000型壓路機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，加荷速率定為1.0KN/s。試件加載前，可將一層潤滑劑均勻涂抹到上下表層，隨后在壓力試驗(yàn)機(jī)下墊板中心放置試件，并將壓力試驗(yàn)機(jī)開啟。本試驗(yàn)僅對(duì)水泥摻量、養(yǎng)護(hù)齡期的影響進(jìn)行分析。共設(shè)計(jì)水泥摻量試驗(yàn)3組，即15%、18%、21%。當(dāng)水灰比為0.55的條件下，三個(gè)不同水泥摻量的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)，結(jié)果如下：（1）水泥摻量15%時(shí)，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.040MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.051MPa，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.094MPa。（2）水泥摻量18%時(shí)，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.340MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.287MPa，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.741MPa。（3）水泥摻量21%時(shí)，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.774MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.701MPa，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.421MPa。

由此可見，當(dāng)水泥摻量為15%～21%之間時(shí)，相同養(yǎng)護(hù)齡期下，隨水泥摻量的增加，水泥土的強(qiáng)度將持續(xù)增長，由此表明，于水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度來講，水泥摻量的多少影響較大。

當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期在7d～90d之間時(shí)，相同水泥摻量下，隨養(yǎng)護(hù)齡期的增長，水泥土強(qiáng)度也會(huì)隨之增長。當(dāng)水泥摻量為15%時(shí)，7d～28d齡期內(nèi)，水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長了1.011MPa；28d～90d齡期內(nèi)，水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長了0.043MPa。由此表明，在養(yǎng)護(hù)齡期早期階段，水泥土強(qiáng)度增加幅度更大，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，水泥土的強(qiáng)度增長幅度將有所下降，但仍呈增長趨勢。

2）復(fù)合地基承載力分析。為充分了解水泥攪拌樁復(fù)合地基承載特性，本文決定通過土壓力盒、應(yīng)變計(jì)埋設(shè)的方式，利用現(xiàn)場靜載試驗(yàn)測試加載過程中樁體的荷載傳遞規(guī)律，以此獲取水泥攪拌樁復(fù)合地基的荷載傳遞規(guī)律。該試驗(yàn)需埋設(shè)應(yīng)變計(jì)6個(gè)，分別設(shè)于樁身。并在樁頂部位埋設(shè)土壓力盒，1個(gè)；樁間土對(duì)稱埋設(shè)土壓力盒，2個(gè)，以此進(jìn)行有效檢測。

經(jīng)試驗(yàn)可見，樁身側(cè)摩阻力主要集中于樁身擴(kuò)大頭處，在變截面位置下部，伴隨深度的不斷增加，樁身側(cè)摩阻力將隨之快速降低。也就是說，土層分布直接關(guān)系著樁身側(cè)摩阻力的大小，分層性較為顯著，當(dāng)荷載增加，分層性愈加顯著。與單樁相比，復(fù)合地基可通過墊層進(jìn)行調(diào)節(jié)，一定深度內(nèi)擴(kuò)大頭將出現(xiàn)負(fù)摩阻力，其下部樁身的側(cè)摩阻力更易發(fā)揮作用，表明水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力得到了明顯提高。

2 工程概況

某公路工程標(biāo)段全長11.305km，處于平原地區(qū)，地勢相對(duì)平坦，路基開挖量小，地層構(gòu)造相對(duì)簡單。在河道沿線分布大量軟土層，采用水泥攪拌樁技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理。經(jīng)由技術(shù)人員對(duì)施工現(xiàn)場軟土層勘測，按等邊三角形布置樁位，樁體應(yīng)深入軟土層內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基的有效加固，長度宜大于10m，直徑設(shè)計(jì)為Φ500mm。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單樁承載能力、加固深度范圍等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，形成科學(xué)施工方案，嚴(yán)格遵循方案要求進(jìn)行施工，規(guī)范操作行為，待施工完成之后，樁體無側(cè)抗壓強(qiáng)度7天內(nèi)應(yīng)達(dá)到700KPa，單樁承載能力達(dá)到120KN以上。

3 公路軟基加固中水泥攪拌樁施工工藝

1）成樁工藝性試樁。在水泥攪拌樁施工之前，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)在專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，試樁深度應(yīng)大于設(shè)計(jì)值。通過成樁試驗(yàn)及時(shí)掌握各項(xiàng)操作技術(shù)參數(shù)，包括鉆機(jī)鉆進(jìn)速度、噴漿壓力等，若在試驗(yàn)施工中出現(xiàn)鉆進(jìn)阻力、偏差過大等問題，必須分析具體原因，并提出相應(yīng)解決方案，以免正式施工中出現(xiàn)類似問題。試樁數(shù)量不小于5根，根據(jù)總體成樁施工數(shù)量確定，確保成樁質(zhì)量滿足工程施工要求，以試樁參數(shù)成果為依據(jù)進(jìn)行水泥攪拌樁施工。

2）鉆機(jī)就位及 調(diào)直。待鉆機(jī)運(yùn)行至指定位置之后，適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)使鉆頭與樁位中心保持一致，且處于垂直狀態(tài)。鉆機(jī)安裝是必須保證水平穩(wěn)定，必要情況下可加設(shè)墊木，調(diào)平鉆機(jī)位置。鉆機(jī)安裝完成后，采用水平尺檢測安裝穩(wěn)定性，鉆機(jī)井架垂直度由經(jīng)緯儀檢測。

3）攪拌成樁施工。首先拌制施工所需水泥漿液，必須嚴(yán)格按照科學(xué)配合比例，均勻攪拌各項(xiàng)各項(xiàng)原材料。拌制完成的漿液按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)取樣檢測，確保漿液質(zhì)量滿足施工要求之后將其通過灰漿泵注入集料斗內(nèi)。隨后開啟鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)深度，為保證施工順利進(jìn)行，避免出現(xiàn)鉆頭噴口堵塞現(xiàn)象，鉆頭到達(dá)指定位置后開啟空壓機(jī)送氣。當(dāng)深度尺盤數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)方案深度時(shí)，采用低速慢鉆的處理措施，持續(xù)鉆動(dòng)1—2min，增強(qiáng)基礎(chǔ)部分穩(wěn)定性。在鉆桿提升的過程中噴注漿液，在鉆機(jī)提升停留時(shí)間為2—3s，確保漿液達(dá)到送漿口，反轉(zhuǎn)提升速度約為0.5m/min。待鉆頭位置達(dá)到停漿標(biāo)高之后，適當(dāng)放慢攪拌速度，持續(xù)1—2min，確保樁頭質(zhì)量。為切實(shí)提升單樁承載能力，應(yīng)重復(fù)攪拌施工，兩次下沉深度保持一致。鉆頭提升高度與地表相距50cm，可關(guān)閉送漿器停止注漿施工。

4 公路軟基加固水泥攪拌樁質(zhì)量控制措施

1）復(fù)合定出的施工樁位沒有誤差后，需做好保護(hù)工作。待主管部門下達(dá)施工命令后才能進(jìn)行樁機(jī)施工。施工中如需更換影響施工技術(shù)參數(shù)相關(guān)機(jī)械設(shè)備，如噴漿計(jì)量儀等，應(yīng)提交書面申請(qǐng)，待相關(guān)方同意，且技術(shù)參數(shù)沒有任何誤差的情況，才能進(jìn)行施工。施工過程中必須嚴(yán)格控制攪拌樁施工指標(biāo)，如噴漿量、停漿標(biāo)高、攪拌深度、鉆機(jī)水平位置等。要求在每米2kg以內(nèi)控制水泥損耗量。終鉆標(biāo)準(zhǔn)為鉆機(jī)能夠由淤泥層穿透，并進(jìn)入下臥土持力層內(nèi)50cm。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行水泥攪拌樁施工，要求連續(xù)不斷進(jìn)行噴漿施工，如噴漿不達(dá)標(biāo)，則不得提升鉆桿。如因故障中斷噴樁，需再次向斷漿點(diǎn)下1m以下位置進(jìn)行鉆進(jìn)施工，噴漿作業(yè)恢復(fù)后，可重新進(jìn)行噴漿提升。如噴漿中斷時(shí)間在6h以上，需做好補(bǔ)樁作業(yè)。施工中，必須做好水泥噴入量記錄工作，且對(duì)漿池內(nèi)水泥添加量、余量進(jìn)行定期檢查，如噴漿量不夠，應(yīng)及時(shí)做好補(bǔ)充，并復(fù)噴原樁。

2）軟土地基處理中，水泥攪拌樁的應(yīng)用可有效提升加固效果。工程質(zhì)量控制中必須做好施工質(zhì)量檢驗(yàn)工作，在檢驗(yàn)時(shí)合理控制允許偏差。施工結(jié)束后，應(yīng)做好開挖、樁體強(qiáng)度及復(fù)合地基荷載檢驗(yàn)工作，具體如下：第一，開挖檢驗(yàn)。水泥攪拌樁成樁2到4天內(nèi)，需做好開挖檢驗(yàn)工作，檢驗(yàn)內(nèi)容包含成樁狀態(tài)、樁徑偏差、樁位偏差等，且在0.5～2.0m之間控制開挖深度，2%到3%之間攪拌樁開挖檢測數(shù)量。第二，樁體強(qiáng)度檢驗(yàn)。水泥攪拌樁成樁28d后即可進(jìn)行樁體強(qiáng)度檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)方法以抽芯為主，檢驗(yàn)?zāi)康臑槌蓸毒鶆蚨?、連續(xù)性是否符合設(shè)計(jì)要求。一般在室內(nèi)進(jìn)行芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，樁體取芯后，需填滿水泥砂漿，以5%作為攪拌樁樁體強(qiáng)度檢測數(shù)量。第三，復(fù)合地基靜載檢驗(yàn)。局部大平板靜載試驗(yàn)可在水泥攪拌樁成樁28d后進(jìn)行，通過該試驗(yàn)可對(duì)樁體單樁承載力、復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定檢測數(shù)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，越來越多公路不得不修建在不良地基之上，如軟土地基，此類地基強(qiáng)度小、壓縮性高、穩(wěn)定性低，無法直接用于路基施工。為此，可選擇水泥攪拌樁加固軟土路基，提高路基承載力及穩(wěn)定性，更好地推進(jìn)公路工程行業(yè)發(fā)展。