水泥攪拌樁加固公路軟基的應(yīng)用與分析

周克虎　張偉亞

摘要：該文結(jié)合某軟基處理工程，通過室內(nèi)試驗(yàn)，闡述了水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，表明水泥摻量、養(yǎng)護(hù)齡期均會(huì)影響水泥土的強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，研究水泥攪拌樁復(fù)合地基的承載性能，得出隨深度變化，樁身側(cè)摩阻力將隨之快速降低，通過墊層調(diào)節(jié)，一定深度內(nèi)擴(kuò)大頭將出現(xiàn)負(fù)摩阻力，可明顯提高水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力。通過案例實(shí)際情況，可規(guī)范施工工藝，提高工程建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;軟基加固;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

引言

軟土地基之所以不適合直接作為天然地基使用，主要是因?yàn)檐浲恋暮勘容^豐富，其壓縮性較大，透水性較差，強(qiáng)度低，易變形，因此，在軟土地基上修建公路時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，從而避免道路路基因不堪重?fù)，發(fā)生影響道路安全的質(zhì)量問題。通過對(duì)水泥攪拌樁的實(shí)驗(yàn)研究，可以有效地改善公路軟基施工，有效地提高工程質(zhì)量，使人們的出行更加方便安全。

1 水泥攪拌樁復(fù)合地基的承載力分析

1.1 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[1]。該文選擇SYE-2000型壓路機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，加荷速率定為1.0 KN/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，具體過程如下：

（1）首先對(duì)水泥攪拌樁采取預(yù)制，成樁7天以后方可使用，采用淺部開挖樁頭，對(duì)水泥土攪拌樁的均勻性進(jìn)行目測，另外，對(duì)水泥土攪拌樁進(jìn)行檢查的數(shù)量應(yīng)在總數(shù)量的1%以上，通常情況下要不少于3根為最佳。

（2）水泥土攪拌樁成樁28天之后，樁徑方向的四分之一處進(jìn)行垂直鉆孔取芯，對(duì)水泥土攪拌樁進(jìn)行檢查的數(shù)量應(yīng)在總數(shù)量的1%以上，最少要在3根以上。

1.2 復(fù)合地基承載力分析

為了充分了解水泥攪拌樁復(fù)合地基承載特性，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[2]。

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

文章以某公路施工為例：自然地面標(biāo)高為1.20 m～2.60 m。據(jù)現(xiàn)場勘查可見，該路段存在較為深厚的淤泥質(zhì)軟土，按自上到下的順序劃分，該工程以正三角形布設(shè)水泥攪拌樁加固。

3 公路軟基加固中水泥攪拌樁施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程有8個(gè)步驟。1）場地平整。施工前，應(yīng)徹底清理干凈樁位處雜物，如石塊、樹根和垃圾等。隨后壓實(shí)處理部位，保證地基預(yù)處理后其承載力可滿足相關(guān)要求。2）施工控制及軸線布設(shè)。檢查、復(fù)核所有坐標(biāo)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)，待確定無誤之后，在整個(gè)施工范圍內(nèi)通過全站儀測設(shè)基樁軸線控制點(diǎn)，并記錄好工程定位情況。要求必須在允許偏差內(nèi)控制好各點(diǎn)位位置，避免影響后期施工質(zhì)量。3）設(shè)備安裝及調(diào)試。攪拌樁機(jī)進(jìn)場之后，需安裝好設(shè)備，并做好工前調(diào)試工作，保證各個(gè)設(shè)備運(yùn)行正常，避免施工中出現(xiàn)設(shè)備故障，影響施工進(jìn)度。4）機(jī)械就位。安裝、調(diào)試完樁機(jī)，需及時(shí)就位，調(diào)整好平整度，并做好固定支撐工作，保證在施工過程中不會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移等問題。5）向架方向讓攪拌機(jī)持續(xù)攪拌、下沉，但需嚴(yán)格控制下沉速率。為避免鉆頭和排水板碰撞，第一次下沉要達(dá)到設(shè)計(jì)深度。6）可通過后臺(tái)進(jìn)行固化劑漿液的拌制，在漿桶內(nèi)攪拌漿液的時(shí)間需控制在90 s以上，一般可選擇慢速攪動(dòng)電機(jī)在儲(chǔ)漿桶內(nèi)連續(xù)不斷地勻速、緩慢地?cái)嚢?，避免漿液沉淀，影響使用質(zhì)量。當(dāng)攪拌機(jī)下沉到指定位置之后，需及時(shí)將灰漿泵啟動(dòng)，當(dāng)漿液注滿之后，可同時(shí)進(jìn)行噴漿及攪拌機(jī)提升工作，但需合理控制提升速度，以50 cm/min以內(nèi)為準(zhǔn)[3]。7）重復(fù)攪拌。攪拌機(jī)噴漿提升位置達(dá)到設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高的情況下，需及時(shí)將灰漿泵關(guān)閉，且排空集料斗內(nèi)的漿液。此時(shí)，為保證軟土內(nèi)均勻拌和漿液，需重新放下攪拌機(jī)，進(jìn)行下沉、攪拌施工，隨后向設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50 cm處提升，并做再次攪拌施工，以此增強(qiáng)樁身承載力。8）移位清洗記錄。完成上述施工作業(yè)之后，即可進(jìn)行下一樁施工。要求成樁之后，清理干凈輸漿管路，避免水泥結(jié)塊。并定期將灰漿泵拆開進(jìn)行清理。在整個(gè)施工過程中，必須指派專人做好記錄工作，保證樁深、時(shí)間記錄無誤。

3.2 質(zhì)量控制措施

公路軟基加固施工中公施工管理人員的操作失誤是引起施工問題的主要原因，因此在進(jìn)行施工管理過程中，首先要加強(qiáng)對(duì)參與施工人員的培訓(xùn)，提高人員的綜合素養(yǎng)和技術(shù)水平。施工單位要與參與施工的人員簽訂勞務(wù)合同，并為施工人員提供專業(yè)的崗前培訓(xùn)，使員工明確施工要點(diǎn)以及施工方法，樹立法律意識(shí)和安全意識(shí)，能夠規(guī)范操作。健全科學(xué)的施工管理制度是保證工程項(xiàng)目能夠順利穩(wěn)定進(jìn)行的前提，可以使工程項(xiàng)目嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)章制度和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，縮短施工工期，降低施工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，施工企業(yè)必須要結(jié)合施工的實(shí)際特點(diǎn)以及需求，構(gòu)建科學(xué)系統(tǒng)的施工管理體系。明確各個(gè)部門以及各個(gè)人員的責(zé)任和義務(wù)，建立起行之有效的獎(jiǎng)懲機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，提高員工的生產(chǎn)積極性，保證管理活動(dòng)的順利開展。

3.3成樁后的質(zhì)量檢驗(yàn)

1） 開挖檢查：根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，選擇一定數(shù)量的樁進(jìn)行開挖，并直接檢查加固樁的表面外觀，對(duì)軟土和水泥漿的完整性、均勻性和混合狀態(tài)有一定的感性認(rèn)識(shí)。2） 鉆孔取心：樁身鉆孔取心法可直接檢查軟土與水泥漿的混合程度、樁長是否符合設(shè)計(jì)要求等;同時(shí)鉆孔采集水泥土樣制作試件，并與室內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)塊，確定室內(nèi)水泥土的強(qiáng)度，并推測復(fù)合地基承載力的可靠性。3） 原位測試方法：對(duì)于水泥土樁身的均勻性，也可采用手提式鉆桿探頭或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等動(dòng)力觸探試驗(yàn)。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)也可用于檢測樁的強(qiáng)度。4）在水泥攪拌樁加固軟土地基后，應(yīng)定期觀察沉降和側(cè)向位移，這是整個(gè)設(shè)計(jì)和施工過程中最直觀的檢查和最終檢測。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得在軟土地基上開展公路工程十分普遍，然而，軟土地基固有的強(qiáng)度低、固結(jié)慢、變形大等特點(diǎn)使得在其上修建公路具有極大的風(fēng)險(xiǎn)，為有效消除這些風(fēng)險(xiǎn)，確保修建的公路能夠正常發(fā)揮其使用價(jià)值，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行有效的處理。軟土地基的常見處理方式多種多樣，但每種處理方式都有其適用條件，因此，公路工程施工單位必須結(jié)合具體的施工環(huán)境，選擇合適的軟基處理方式，確保公路工程的施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]李兵.水泥土雙向攪拌樁在上海S32高速公路軟基加固中的應(yīng)用研究[J]. 公路工程，2010（4）：108-111.

[2]李寧，張媛君.釘形水泥土雙向攪拌樁在深厚軟基加固中的應(yīng)用[J].路基工程，2015（1）：172-176.

[3]顏曉華，王崇建，張盧東，等.水泥土雙向攪拌樁在某公路軟基處理中的應(yīng)用[J].中國水運(yùn)（下半月），2012（1）：204-205.