深層水泥土攪拌樁在城市規(guī)劃區(qū)道路淤泥質(zhì)土處理中的應(yīng)用

亢秀山，曾賽堂，廖 科，白 琚

（中建三局集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000）

近些年來，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市規(guī)劃的快速推進(jìn)，城市規(guī)劃道路也在大力建設(shè)中。在城市規(guī)劃道路中，水泥攪拌樁施工為特殊路基處治中最常見的處理方式之一。該技術(shù)適用范圍廣，處理可靠，滲透系數(shù)小，施工機(jī)具簡(jiǎn)單，能充分利用軟土，土體加固后重度基本不變，不會(huì)在軟弱下臥層產(chǎn)生附加沉降。且加固過程中對(duì)周圍土體無擾動(dòng)，不會(huì)使地基側(cè)向擠出，施工時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲，對(duì)周圍環(huán)境無影響，可在城市規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行施工。

1 工程概況

成金簡(jiǎn)快速路是成都市中心城區(qū)與東進(jìn)片區(qū)連接的重要通道，是市域交通“五環(huán)二十五射”高快速路網(wǎng)和東進(jìn)區(qū)域“四縱八橫”快速路網(wǎng)體系的重要組成部分。成金簡(jiǎn)快速路SG4標(biāo)段起于沱江東側(cè)的五福大道，由西向東沿淮州新城規(guī)劃線位緊鄰毗河供水工程行進(jìn)，止于金堂縣與簡(jiǎn)陽市交界處的回龍村，路線全長(zhǎng)4.151km。該標(biāo)段穿越了楊溪河及眾多魚塘、水田，涉及淤泥質(zhì)土范圍較多。

2 工程地質(zhì)

2.1 地形地貌

該標(biāo)段位于四川省成都市龍泉山脈，屬低山地貌區(qū)。丘包圓緩連續(xù)，不甚規(guī)則，溝谷迂回，谷底狹窄、較起伏?？傮w地勢(shì)呈東北低西南高，高程約為428～464m，相對(duì)高差約為36m，坡面橫坡一般較緩，總體坡度約為10～20°。坡面植被不發(fā)育，多為墾為水田、早地、局部建有民房，線路經(jīng)過處為寬緩溝谷，地勢(shì)較平坦，淺表層土體主要為粉質(zhì)黏土。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地內(nèi)無地表水。場(chǎng)地地下水類型為第四系松散層孔隙水和基巖孔隙裂隙水?；鶐r裂隙孔隙水主要賦存于中生界白堊系下統(tǒng)白龍組（Kn）的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖裂隙孔隙中，主要接受大氣降水和河流的補(bǔ)給，部分為松散類孔隙水補(bǔ)給，區(qū)內(nèi)地形坡度較小，為不利的泄水地形，地表有徑流，區(qū)內(nèi)的基巖裂隙水富水性較好，含水量變化受季節(jié)性影響大，具有消、漲迅速的特點(diǎn)。

3 水泥攪拌樁軟基處理設(shè)計(jì)

3.1 軟基設(shè)計(jì)情況

該標(biāo)段特殊地質(zhì)路基主要為淤泥質(zhì)軟弱路基，軟弱土層主要分布在常年積水的溝谷、沖溝及平緩坡面地表，分布廣泛，厚度一般為2～8m，個(gè)別地段可達(dá)10m。

根據(jù)設(shè)計(jì)勘察結(jié)果，針對(duì)本項(xiàng)目軟基的實(shí)際情況及不同厚度的軟基和構(gòu)造物，選定軟基處置方案為軟基厚度h＞4.0m的路基段，采用水泥攪拌樁處治。

3.2 水泥攪拌樁施工孔位布置

按等邊三角形方式梅花形布置樁位，樁間距為1.5m，樁直徑為50cm，平均樁長(zhǎng)為6～8m。樁頂鋪設(shè)厚度為50cm的砂礫石墊層，起調(diào)平、改善樁間應(yīng)力及排水作用。

3.3 樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)暫定平均樁長(zhǎng)為6～8m，實(shí)際樁長(zhǎng)以進(jìn)入持力層50cm為準(zhǔn)。

3.4 配合比設(shè)計(jì)

樁體固化劑采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為12%～15%，水泥漿液水灰比值為0.4～0.5。

4 水泥攪拌樁施工

4.1 試樁

試樁的目的是通過試樁工藝試驗(yàn)選取最佳配合比，確定水泥摻量、水灰比，確定最佳攪拌次數(shù)，確定鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、重復(fù)攪拌下沉、提升速度、泵送壓力等參數(shù)，檢驗(yàn)施工設(shè)備及選定的施工工藝、校核單樁或復(fù)合地基承載力，用于指導(dǎo)水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。

試樁前，根據(jù)施工場(chǎng)地的地勘報(bào)告、土工實(shí)驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告、配合比實(shí)驗(yàn)比對(duì)報(bào)告、試樁樁位布置圖及平均樁長(zhǎng)等技術(shù)資料，編制合理可行的試樁方案，確定材料進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備情況、場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備情況、檢測(cè)設(shè)備配備以及工藝流程情況等。每種水泥摻量的試樁數(shù)量為水泥攪拌樁總樁數(shù)的0.2%，并且不得少于5根。每臺(tái)水泥攪拌樁樁機(jī)必須配套電子記錄儀，且必須經(jīng)過計(jì)量部門標(biāo)定后方能使用。每臺(tái)樁機(jī)都必須進(jìn)行試打試樁，以檢查其施工時(shí)是否滿足現(xiàn)場(chǎng)及技術(shù)參數(shù)要求。

4.2 施工參數(shù)

根據(jù)試樁確定施工工藝為“四噴四攪”，施工配合比參數(shù)選用水泥摻量13%，水灰比值為0.48，采用單軸水泥攪拌樁機(jī)，相關(guān)施工參數(shù)取鉆時(shí)速度V為1.5～2.2m/min，提升速度V為0.8～1.0m/min，攪拌速度VR大于50r/min，噴漿壓力為0.4～0.5MPa，軟基層電流值為25A，持力層電流值為70A，噴漿量為30L/min。確定1臺(tái)鉆機(jī)配置1臺(tái)壓漿泵，每臺(tái)鉆機(jī)配置4人。其中，1人為指揮協(xié)調(diào)人員，1人負(fù)責(zé)攪拌水泥漿，1人負(fù)責(zé)鉆機(jī)鉆進(jìn)，1人負(fù)責(zé)維修機(jī)械。

4.3 施工工藝

水泥攪拌樁采用“四噴四攪”施工工藝，利用起重機(jī)對(duì)鉆機(jī)安裝調(diào)試，檢查轉(zhuǎn)速、空壓設(shè)備、鉆桿長(zhǎng)度、鉆頭直徑等，攪拌機(jī)移動(dòng)到指定樁位對(duì)中，樁機(jī)安裝水平、穩(wěn)固，機(jī)底用枕木墊平、墊實(shí)，攪拌鉆頭必須對(duì)準(zhǔn)樁位，確保與樁位布置圖一致，樁位對(duì)中誤差不得大于2cm，攪拌機(jī)軸和導(dǎo)向架與地面必須保持垂直，垂直度偏差不得超過1.5%。施工前必須連接好輸漿管道，保證輸漿管道暢通、密閉。

根據(jù)試樁結(jié)果，試驗(yàn)室完善施工配合比，現(xiàn)場(chǎng)按照試驗(yàn)室提供的漿液配合比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)漿液配制，水泥漿拌和時(shí)間不得少于5min，配制的灰漿應(yīng)流動(dòng)性好、不離析，便于泵送、噴攪，灰漿應(yīng)攪拌均勻，停置時(shí)間不得超過2h，灌入時(shí)加濾網(wǎng)過篩。現(xiàn)制現(xiàn)用，水泥攪拌樁機(jī)鉆頭預(yù)攪下沉的同時(shí)，后場(chǎng)工人按設(shè)計(jì)要求拌制水泥漿液，攪拌好待用的漿液暫時(shí)保存在集料桶中。啟動(dòng)灰漿泵，確保水泥漿液通過輸漿管道，從前端噴嘴持續(xù)性的，均勻噴出漿液時(shí)啟動(dòng)樁機(jī)向下旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。利用水泥攪拌樁機(jī)的本體自重下沉，沿導(dǎo)向架鉆桿旋轉(zhuǎn)，一邊切土，一邊噴漿，下沉直持力層以下50cm。下沉速度由機(jī)械手監(jiān)控電機(jī)的電流表手動(dòng)調(diào)整控制，鉆進(jìn)速度控制在1.5～2.2m/min，鉆速一般控制在60～70r/min（4檔）。在軟基層鉆進(jìn)過程中電流表度數(shù)為25A左右，到達(dá)持力層電流表度數(shù)將突然增加到70A左右，此刻可判定到達(dá)持力層，此時(shí)需再向下鉆進(jìn)不小于50cm到達(dá)設(shè)計(jì)深度。

鉆頭鉆到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，為保證水泥攪拌樁樁端質(zhì)量，在樁底攪拌、連續(xù)噴漿1～2mim，將水泥漿壓入地基中。反轉(zhuǎn)提升，提升速度控制在0.8～1.0m/min，鉆速一般控制在50～60r/min（3檔）。逆向提升過程中應(yīng)一直保持向被攪動(dòng)的土體噴射水泥漿，逆向提升噴漿過程中的噴漿量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一邊提升，一邊噴漿，一邊攪拌，均勻攪拌，使軟土與水泥漿充分混合，同時(shí)保證泵送連續(xù)，噴漿壓力應(yīng)控制在0.4～0.5MPa（建議0.45MPa），直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。為使軟土層與水泥漿均勻攪拌，重復(fù)同樣的方法，再次進(jìn)行攪拌噴漿下沉、噴漿提升，施工要求同第一次，做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄。

5 水泥攪拌樁施工過程控制

（1）施工前繪制出水泥攪拌樁樁位布置圖，對(duì)所有水泥攪拌樁統(tǒng)一編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)按照樁位布置圖進(jìn)行施工，按照統(tǒng)一編號(hào)進(jìn)行記錄，便于施工查詢，避免漏樁。

（2）建立健全水泥臺(tái)賬審核制度，臺(tái)賬中應(yīng)標(biāo)明水泥的領(lǐng)用日期、數(shù)量以及施工編號(hào)等。水泥由機(jī)械手領(lǐng)取并登記，同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)管理人員核實(shí)簽認(rèn)，機(jī)械手在現(xiàn)場(chǎng)記錄上記錄好每根水泥攪拌樁的施工樁號(hào)。

（3）嚴(yán)格按照施工配合比控制水灰比，控制水泥摻量，采用定量容器，保證每根水泥攪拌樁所需漿液一次拌制完成，攪拌好的水泥漿液不得離析。倒入集料時(shí)要加篩過濾，避免結(jié)塊，防止損壞泵體。泵送水泥漿液前，應(yīng)提前潤(rùn)濕管道，保證管道潮濕，方便輸送漿液。

（4）復(fù)攪時(shí)嚴(yán)格控制下沉與提升速度，復(fù)攪宜一次完成，以保證成樁質(zhì)量。

（5）水泥漿液輸送必須保證連續(xù)，拌和必須均勻，一旦發(fā)生突發(fā)情況導(dǎo)致停漿，應(yīng)返回至停漿點(diǎn)以前0.5m處，待恢復(fù)正常供漿后再次攪拌噴漿，如停機(jī)超過3h，需先拆卸輸漿管道進(jìn)行清洗備用，此根未完成水泥攪拌樁需進(jìn)行補(bǔ)噴措施或重新打設(shè)。

（6）定期對(duì)輸漿管道進(jìn)行檢查，保證管道不泄漏，不堵塞，定期檢查鉆頭，其直徑磨損量不得大于1cm。

（7）若現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)與設(shè)計(jì)地質(zhì)不一致時(shí)，要及時(shí)向監(jiān)理單位匯報(bào)，與業(yè)主及設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系，及時(shí)調(diào)整施工。

（8）水泥攪拌樁未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，不得在軟基處治區(qū)域進(jìn)行堆載，禁止大型施工機(jī)械在此區(qū)域行駛，以避免對(duì)樁體產(chǎn)生破壞，避免質(zhì)量問題。

6 水泥攪拌樁質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

（1）齡期7d內(nèi)，樁體質(zhì)量檢查采取輕型動(dòng)力觸探儀（N10），檢測(cè)點(diǎn)在樁中心方向1/4處，擊數(shù)大于40為合格，隨機(jī)抽取總樁數(shù)的10%進(jìn)行檢測(cè)。

（2）齡期超過7d后，采用淺層開挖及目測(cè)的方法，開挖深度為樁頂以下1.5m處，檢查樁體攪拌均勻性、整體性及外觀質(zhì)量，并測(cè)量成樁直徑。隨機(jī)抽取總樁數(shù)的2%且不少于5點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

（3）齡期滿足28d后，現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，每根樁取3處，位置分別為距樁頂及樁底1.0m處，樁中間，每處取2個(gè)試件。檢驗(yàn)頻率為總樁數(shù)2%。同時(shí)檢查攪拌均勻性、樁長(zhǎng)及樁底是否穿入持力層。28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8MPa即為合格。

7 結(jié)束語

近年來，城市規(guī)劃道路路基淤泥質(zhì)軟土處治區(qū)域較多，淤泥質(zhì)軟土處治頻繁，需要施工人員熟練掌握此項(xiàng)施工技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工難度降至最低。將文章中介紹的水泥攪拌樁施工工藝應(yīng)用于城市規(guī)劃道路路基淤泥質(zhì)軟土處理，符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，效果較好，后續(xù)城市規(guī)劃區(qū)道路淤泥質(zhì)土的處治可應(yīng)用此施工工藝。