水泥攪拌樁加固軟土地基施工質(zhì)量控制

（中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司，山西太原 030013）

公路工程施工中，軟土地基較為常見(jiàn)，當(dāng)前軟土地基處理方法主要有樁網(wǎng)復(fù)合地基加固、粉噴樁復(fù)合地基加固、CFG樁復(fù)合地基加固、水泥攪拌樁復(fù)合地基加固等，水泥攪拌樁加固方法不會(huì)擾動(dòng)既有路堤，適合公路改擴(kuò)建施工。

1 概述

1.1 工程概況

朔山聯(lián)絡(luò)線DK87+300～DK17+644段為松軟地基路堤，水泥攪拌樁共94.35 萬(wàn)m，樁徑直徑0.5 m，樁長(zhǎng)在7～12 m，樁間距1.2 m，呈梅花形，28 d齡期樁身無(wú)側(cè)限擠壓強(qiáng)度不小于1.2 MPa，載荷試驗(yàn)的承載力不小于150 kPa。

在施工中擬選DK87+300～DK2+200加固區(qū)，長(zhǎng)900 m，段中大里程即DK87+850左、右進(jìn)行水泥攪拌樁的工藝性試樁。確定施工工藝參數(shù)（摻灰量、鉆進(jìn)速度、提升速度、噴漿壓力、噴漿流量、電流強(qiáng)度），為后期大面積施工提供有力的依據(jù)及保障。

1.1 水泥攪拌樁加固軟土地基原理

利用水泥固化劑作用，應(yīng)用深層攪拌設(shè)備，在地基較深的位置，將軟土和水泥強(qiáng)制拌和，通過(guò)產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成新的軟土-水泥結(jié)合體，改善軟土地基物理力學(xué)特性的同時(shí)，提高符合地基承載能力。

2 總體方案和參數(shù)

本工程試樁按灰摻量為15%、16%、17%、17%、18%、19%，各完成13根樁，每個(gè)參數(shù)檢驗(yàn)3根樁，分別檢驗(yàn)了齡期為7、28 d水泥試塊抗壓強(qiáng)度。

（1）第一次鉆進(jìn)速度：①鉆進(jìn)速度為1～2 m/min，轉(zhuǎn)速為60 r/min；②壓漿量40 L/min。

（2）第一次注漿提升速度：0.5～1 m/min。

（3）第二次攪拌下沉速度：1～2 m/min。

（4）第二次注漿攪拌提升速度：0.5～1 m/min。

（5）漿噴壓力：不小于0.3 MPa。

（6）配合比：①嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比拌制漿液，摻灰量為被加固土濕土質(zhì)量的15%～20%，水泥漿水膠比為0.45～0.55；②地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)侵蝕性；③根據(jù)攪拌樁摻入比室內(nèi)加固試驗(yàn)結(jié)果，采用滿足設(shè)計(jì)要求的最佳水灰比、水泥摻入量的配合比行現(xiàn)場(chǎng)試樁。

3 水泥攪拌樁加固軟土地基施工流程

3.1 施工準(zhǔn)備

清理、整平整地，為了確保場(chǎng)地密實(shí)度達(dá)到要求，可應(yīng)用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，清除施工場(chǎng)地障礙。本工程2個(gè)路段存在溝渠和魚(yú)塘，施工團(tuán)隊(duì)先進(jìn)行圍堰處理，對(duì)其進(jìn)行抽水和清淤并回填黏性土。除了上述施工準(zhǔn)備外，應(yīng)在施工線路兩側(cè)挖好排水溝，并修建臨時(shí)便道。

3.2 鉆機(jī)就位

借助全站儀、經(jīng)緯儀、鋼尺準(zhǔn)確的放出樁位，工作人員按照樁位進(jìn)行鉆機(jī)就位?，F(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行檢查，確保性能無(wú)誤后方可開(kāi)機(jī)作業(yè)，檢查鉆機(jī)時(shí)，重點(diǎn)檢查鉆桿長(zhǎng)度和鉆頭直徑。

3.3 噴攪下沉

打開(kāi)深層攪拌機(jī)，控制鉆桿以1～1.2 m/min的速度下沉，下沉過(guò)程中，如果遇到堅(jiān)硬地層，可先泵送少量水灰較大的水泥漿液。如果實(shí)際操作中，水泥攪拌樁經(jīng)輸漿管沖水下沉，應(yīng)排凈噴漿管內(nèi)的積水，再提升噴漿。在噴攪下沉的過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注地層變化、設(shè)備運(yùn)行情況，緩慢鉆進(jìn)，直到鉆頭的下沉深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

3.4 攪拌提升

（1）深層攪拌機(jī)鉆頭下沉到設(shè)計(jì)深度后，樁端攪拌噴漿30 s，勻速提升攪拌機(jī)鉆頭，在提升鉆頭時(shí)，仍保持連續(xù)送漿狀態(tài)，中途不得間斷；（2）如果因特殊情況需間斷施工，應(yīng)妥善處理后繼續(xù)操作；（3）當(dāng)攪拌機(jī)到達(dá)輸漿管沖水下沉部位時(shí)，應(yīng)放慢攪拌速度，并加大攪拌強(qiáng)度；（4）完成一根樁的操作后，對(duì)另外一根樁重復(fù)上述操作，確保所有樁均進(jìn)行復(fù)攪復(fù)噴；（5）上述施工作業(yè)完成后，充分清洗灰漿泵以及送漿管路；（6）深層攪拌機(jī)移至下一樁位，重復(fù)上述操作[1]。

4 水泥攪拌樁加固軟土地基施工質(zhì)量控制措施

（1）嚴(yán)格管控施工材料質(zhì)量。①根據(jù)項(xiàng)目施工要求選擇合適的水泥材料，采購(gòu)?fù)瓿珊螅瑢⑵溥\(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，將其存儲(chǔ)在適宜的場(chǎng)地，并采取必要的防曬、防潮措施；②部分材料，存儲(chǔ)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響使用性能，如為了降低儲(chǔ)存時(shí)間給水泥性能帶來(lái)的影響，實(shí)際施工中，對(duì)這類材料應(yīng)采取先存儲(chǔ)先使用的原則。

（2）施工前，做好技術(shù)交底，根據(jù)施工要求準(zhǔn)備施工設(shè)備。①加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的技能培訓(xùn)，施工前，做好充分的技術(shù)交底，使施工人員明確施工流程和施工標(biāo)準(zhǔn)；②為了提高施工過(guò)程中的規(guī)范化程度，施工過(guò)程均應(yīng)有技術(shù)人員旁站指導(dǎo)；③根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際要求準(zhǔn)備需要應(yīng)用到的施工設(shè)備，項(xiàng)目在處理軟土路基時(shí)應(yīng)用到的施工設(shè)備，攪拌樁機(jī)15臺(tái)，挖機(jī)3臺(tái)，裝載機(jī)3臺(tái)。

（3）提升樁體均勻性。①做好施工記錄，重點(diǎn)記錄樁位、樁編號(hào)、噴漿深度、噴漿量、復(fù)攪深度等，若發(fā)現(xiàn)參數(shù)存在問(wèn)題，立即采取有效的措施進(jìn)行處理和補(bǔ)救。②為了保證樁體可得到更充分地拌和，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿量和提升速度。

（4）設(shè)備就位前，充分整平場(chǎng)地。防止設(shè)備發(fā)生傾斜或偏移，控制鉆桿和機(jī)架的垂直度偏差不可超過(guò)1.5%，利用吊錘觀察鉆桿垂直度，若發(fā)現(xiàn)垂直度出現(xiàn)較大的偏差，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整。

（5）控制水泥漿時(shí)間。控制施工現(xiàn)場(chǎng)的水泥漿停置時(shí)間不得超過(guò)3 h；正式施工前，應(yīng)確定攪拌速度、噴漿量等參數(shù)，將試樁參數(shù)作為正式施工依據(jù)；若水泥漿停置時(shí)間超過(guò)3 h，為了防止水泥漿液在管路中發(fā)生凝固影響后續(xù)施工，須對(duì)輸漿管路進(jìn)行全面、徹底的清洗。

（6）攪拌葉片更換。攪拌機(jī)攪拌過(guò)程中，攪拌葉因磨損，會(huì)縮減其直徑，施工中一旦發(fā)生這類情況，應(yīng)及時(shí)更換攪拌葉片。

5 水泥攪拌樁加固軟土地基施工質(zhì)量檢測(cè)方法

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備水泥攪拌樁施工需要應(yīng)用的固化料和外摻劑，進(jìn)入施工場(chǎng)地后，需要對(duì)固化料、外摻劑進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查材料的規(guī)格、品種、批號(hào)等信息，每200 t為一批，若材料數(shù)量未超過(guò)200 t時(shí)按一批計(jì)算。

（2）按設(shè)計(jì)配方配置漿液，制備完成的漿液必須均勻，漿液材料的檢查，每1根樁抽樣檢查2次，先觀察外觀均勻程度，再利用漿液比重，計(jì)算漿液密度[2]。

（3）檢查水泥攪拌樁的數(shù)量和布樁形式是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）檢查單根水泥攪拌樁的噴漿量是否符合要求，每根樁均應(yīng)進(jìn)行檢查，利用檢查自動(dòng)記錄儀進(jìn)行記錄。

（5）檢查水泥攪拌樁完整性、均勻性是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢查樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。對(duì)水泥攪拌樁完整性、均勻性、樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢查時(shí)，檢查樁的數(shù)量為總樁數(shù)量的2‰，要求檢查樁的數(shù)量不少于3根。水泥攪拌樁攪拌成樁后28 d，對(duì)每根樁進(jìn)行鉆孔取芯，拍攝取芯照片，觀察樁的完整性、均勻性。應(yīng)檢測(cè)不同深度的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，完成鉆芯后，樁身留下的孔洞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵[3]。

（6）完成漿體攪拌樁處理施工后，檢查地基承載能力是否符合具體的設(shè)計(jì)要求，檢查樁的數(shù)量為總樁數(shù)量的2‰，要求檢查樁的數(shù)量不少于3根，應(yīng)用平板荷載試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。

6 水泥攪拌樁加固軟土地基施工常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

6.1 攪拌樁成樁質(zhì)量較差

（1）充分、徹底整平施工現(xiàn)場(chǎng)，如果涉及回填，不得回填雜土、生活垃圾。

（2）應(yīng)保證施工機(jī)具的性能、施工技術(shù)參數(shù)符合具體的設(shè)計(jì)要求。將施工期間的技術(shù)參數(shù)及時(shí)提供給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程人員，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程人員將技術(shù)參數(shù)作為后續(xù)攪拌樁施工的控制依據(jù)。

（3）為了提高攪拌樁成樁質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆頭的下沉和提升速度、噴漿位置、供漿和停漿時(shí)間。

（4）時(shí)刻灌注單樁的噴漿量，確保單樁噴漿量滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）樁端位置，噴漿攪拌時(shí)間一般為10～20 s，當(dāng)噴漿壓力達(dá)到0.2～0.3 MPa時(shí)，可提升鉆頭，提升應(yīng)緩慢進(jìn)行，保證成樁質(zhì)量。

6.2 加固深度范圍內(nèi)土體的攪拌次數(shù)不滿足規(guī)范要求

施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)檢查攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角，確保參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，施工過(guò)程中，須保證攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度相互匹配。為了提高成樁質(zhì)量，加固深度范圍內(nèi)土體的攪拌次數(shù)應(yīng)滿足具體的設(shè)計(jì)要求。

6.3 樁頭密實(shí)不均勻

（1）攪拌施工中，當(dāng)攪拌樁頂達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)注意樁頭施工質(zhì)量，進(jìn)入樁頂1～1.5 m內(nèi)應(yīng)增加噴漿攪拌1次。

（2）攪拌自地面以下1 m噴漿攪拌提升出地面時(shí)，應(yīng)緩慢提升，控制速度；為了提高樁頭密實(shí)度、均勻性，當(dāng)噴漿口至樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)停止提升，攪拌時(shí)間為10～20 s。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用水泥攪拌樁處理軟土地基，可有效解決新路路基差異沉降，同時(shí)不會(huì)對(duì)老路基產(chǎn)生過(guò)大的影響，水泥攪拌樁處理軟土地基的施工過(guò)程更靈活。該軟土路基處理方法的應(yīng)用，可有效縮短工期，節(jié)約投資。應(yīng)用水泥攪拌樁加固技術(shù)處理軟基時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)，嚴(yán)格按照流程施工，做好各施工環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，加強(qiáng)管理，全面提高樁基質(zhì)量，提升軟土地基的處理效果。