水泥攪拌樁在軟土路基加固工程中的應(yīng)用

馮 園

（湖南路橋建設(shè)集團有限責任公司，湖南長沙 410011）

對于軟土路基加固工程而言，通常都是因軟土路基承載力無法滿足設(shè)計要求，必須采用一定措施對路基進行加固處理。水泥攪拌樁是較理想的施工方式，其在現(xiàn)階段已被廣泛應(yīng)用于軟土路基加固工程中。近年來，我國在水泥攪拌樁的研究上進行了探索，例如釘型水泥土攪拌樁的擴大頭樁可以有效承擔上部荷載，采取加固措施后路基的沉降顯著減小。此外，通過分析樁間距、填土高度以及樁徑對路基沉降的影響規(guī)律，可以在差闡述路堤荷載傳遞規(guī)律的前提下，更好地采用水泥攪拌樁來提高加固軟土地基的效果。水泥土攪拌樁可以增大路基的整體性，減少路堤裂縫，提高路堤邊坡的穩(wěn)定性。

1 工程概況

某公路工程標段全長11.305 km，建設(shè)區(qū)域處于平原地區(qū)，施工范圍內(nèi)的地勢較為平坦，無大量的路基開挖工作。地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，河道沿線有豐富的軟土層，若直接于該處施工，易由于軟基承載能力不足而影響路基、路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。項目采用水泥攪拌樁技術(shù)予以處理，樁徑0.6 m、樁長11.0 m、間距1.0 m，正方形布置。經(jīng)加固施工后，得到承載力至少達150 kPa的復合地基。

2 水泥攪拌樁的應(yīng)用特點以及適用性分析

2.1 水泥攪拌樁的應(yīng)用特點

水泥攪拌樁技術(shù)充分應(yīng)用到施工現(xiàn)場的原土，將該部分原土與摻入的固化劑均勻混合，得到完整且穩(wěn)定的復合結(jié)構(gòu)。在軟土與固化劑攪拌過程中，地基土的穩(wěn)定性得到有效控制，無明顯側(cè)向擠出現(xiàn)象，可防護周邊現(xiàn)有的建（構(gòu)）筑物，保證其穩(wěn)定性。

此外，水泥攪拌樁施工期間無噪聲污染問題，不會對周邊居民的生產(chǎn)、生活造成干擾。經(jīng)過軟基加固處理后，復合地基的穩(wěn)定性較好，無附加沉降。相比于鋼筋混凝土樁基，水泥攪拌樁能夠有效節(jié)省鋼材，在材料方面的成本投入降低，經(jīng)濟效益優(yōu)勢突出[1]。

2.2 水泥攪拌樁的適用性分析

水泥攪拌樁有利于提高軟基的承載力以及邊坡的穩(wěn)定性，經(jīng)過處理后的軟基無明顯沉降，得益于多重特性，水泥攪拌樁在路基基層施工、地基加固等工程場景中均具有可行性。水泥攪拌樁還具有突出的抗?jié)B性能，用于防滲墻或隔水帷幕，能夠阻隔地下滲透水流。水泥是影響軟基加固效果的關(guān)鍵材料，隨水泥摻量的增加，加固土體的抗壓強度提升，水泥摻入比通常為7%～15%，此時的加固效果較佳。

3 水泥攪拌樁施工工藝

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝流程

3.1 施工準備

（1）場地準備。

①現(xiàn)場整理。

根據(jù)施工要求，確定水泥攪拌樁的施工范圍，將該處的樹根、塊石等障礙物清理干凈，并予以平整，為后續(xù)機械設(shè)備的進場以及施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。

②基礎(chǔ)設(shè)施配套。

取鄰近攪拌樁施工部位，于該處搭建合適規(guī)模的臨時水泥庫，用于存儲施工所需的水泥材料；設(shè)置攪拌樁拌漿后臺；修筑集土坑，臨時存放攪拌樁施工時產(chǎn)生的置換土體泥漿，將該部分在集土坑內(nèi)臨時存儲，待其稍微干燥后再外運至指定場所。

（2）設(shè)備配套。

為掌握實際噴漿施工情況，在現(xiàn)場適配1臺SJC型監(jiān)測記錄儀。機械設(shè)備有序進場，拼裝成形后試運轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)問題則處理，直至達到穩(wěn)定運行狀態(tài)為止。正式鉆孔前，安排試機和調(diào)試，考慮輸漿量、管道空氣壓力、攪拌提升速度、水泥用量等關(guān)鍵參數(shù)，判斷其是否滿足要求，若與設(shè)計值的誤差超出合理范圍，應(yīng)予以調(diào)整，直至完全滿足要求為止。

（3）材料準備。

水泥為關(guān)鍵材料，選用普通硅酸鹽水泥；將材料交由具有資質(zhì)的檢測部門檢驗，生成報告，準確判斷水泥的強度性能。在試驗中確定合適的摻量以及水灰比控制標準，得到與水泥有關(guān)的工程數(shù)據(jù)，交監(jiān)理工程師審核無誤后投入使用。

3.2 測量放樣

根據(jù)測量定位控制點，準確測放樁位，于該處設(shè)置短木樁，形成顯眼且穩(wěn)定的標記，在打樁區(qū)周邊設(shè)控制樁，并制備適量的砂漿用于固定木樁。經(jīng)過測量放樣后，得到具有參照作用的標記，以便后續(xù)在指定點位有序施工[2]。

3.3 樁機就位

攪拌樁機就位，對中誤差不超過20 mm；檢查樁機是否平穩(wěn)，若有不穩(wěn)的情況則墊平或是采取其他調(diào)整措施，直至樁機具有穩(wěn)定性為止。攪拌軸到達設(shè)計深度后，邊攪拌邊提升，要求垂直偏差不超過樁長的0.5%。為加強控制，以焊接的方法在樁機上設(shè)鐵圈（半徑5 cm），于10 m高度位置懸掛鉛錘，施工中鉛錘需要正好通過鐵圈中心。

3.4 預攪下沉

攪拌頭的冷卻水循環(huán)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，運行攪拌機，勻速放松卷揚機的鋼絲繩，經(jīng)此操作后攪拌機發(fā)生運動，沿著導向架切土下沉。電機配有電流監(jiān)測表，可用于顯示下沉狀況，操作人員根據(jù)實際施工情況有效控制下沉速度。遇下沉速度較慢的情況時，向輸漿系統(tǒng)補充清水，以便高效鉆進。

3.5 水泥漿制備

以試驗配合比為準，準確控制水泥的用量，結(jié)合施工現(xiàn)場的軟土特性以及工程質(zhì)量要求，按比例摻入適量的外加劑，改善水泥漿的性能。水泥漿液的水灰比以1.75～1.85為宜，漿液制備完成后，將其轉(zhuǎn)至貯漿罐內(nèi)，予以攪拌，以免漿液凝結(jié)，后續(xù)根據(jù)施工要求及時取用水泥漿液[3]。

3.6 下沉與提升

本次軟土路基加固施工采用兩噴四攪工藝，按流程推進施工進程。啟動電動機，放松卷揚機，使攪拌頭預攪下沉，期間密切關(guān)注鉆頭的位置，待其到達樁底標高處后，開始噴漿攪拌，向上提升；再次攪拌下沉，并重復噴漿至孔口。經(jīng)過前述的階段性操作后，結(jié)束一處樁位的施工，關(guān)閉攪拌機械，將其轉(zhuǎn)移至下一作業(yè)點位，繼續(xù)施工。

攪拌下沉速度0.5～1 m/min，提升速度1～2 m/min，速度的控制根據(jù)現(xiàn)場施工條件而定，鄰近河道邊時為減小擾動，適當降低攪拌下沉速度，即0.5～0.8 m/min，提升速度穩(wěn)定在1 m/min以內(nèi)?；覞{泵經(jīng)過一段時間的運行后，純水泥漿到達攪拌頭處，此時根據(jù)前述所提的要求攪拌注漿并提升，嚴格控制攪拌頭的運行速度，使水泥漿與原地基土均勻混合。隨著提升量增加，提升至距離地面50 cm的位置關(guān)閉灰漿泵。

經(jīng)過攪拌施工后，向集料斗注入清水，用于清理殘留在管路中的泥漿，使其恢復潔凈。清理應(yīng)具有及時性，避免水泥漿易黏附在管路上，難以對其進行有效清理干凈。

3.7 施工技術(shù)要點

（1）施工前，對現(xiàn)場進行清理、整平，消除施工范圍內(nèi)的障礙物，并使現(xiàn)場具有平整性，以便攪拌樁機穩(wěn)定運行。測量放樣時，樁位布置的偏差在50 mm內(nèi)，樁徑偏差在4%以內(nèi)。

（2）打樁施工應(yīng)具有連續(xù)性，若由于特殊原因而中斷施工，則將攪拌軸下沉至停漿面以下50 mm的位置；有效處理問題，盡快恢復供漿，隨后再繼續(xù)噴漿提升，以免斷樁。若由于意外事故而停機，且中途耽擱時間相對較長，應(yīng)采用補樁的方法予以處理。

（3）水泥漿液的性能會對軟土路基加固效果產(chǎn)生影響，水泥選用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻入量18%，水灰比0.45～0.55；為使水泥漿與現(xiàn)場原狀土（軟土）均勻混合，攪拌時間至少為2～3 min；進行濾漿處理，隨后將漿液倒入集料池內(nèi)，繼續(xù)攪拌[4]。

（4）加強對注漿施工參數(shù)的控制，注漿泵出口壓力1.5～2.5 MPa，在外部壓力作用下將漿液有效注入；攪拌頭二次提升速度在1 m/min內(nèi)，且盡可能保持勻速。

4 復合地基靜荷載試驗

本標段施工中，深層攪拌樁數(shù)量共530根，按順序施工成型后，按0.5%抽測比例檢驗成樁施工質(zhì)量。隨機選取3根樁，采用堆載反力梁法組織復合地基荷載試驗。操作中，用試塊推加在反力梁上，提供反力；啟用千斤頂，以分級的方法將壓力施加到荷載板上，由此組織試驗。經(jīng)過試驗與觀測后，得到復合地基靜載荷載試驗結(jié)果，復合地基靜載荷試驗結(jié)果如表1所示。

表1 復合地基靜載荷試驗結(jié)果

分析發(fā)現(xiàn)，3個試驗點的承載力基本值的極差在30%以內(nèi)，取其均值155.7 kPa，作為復合地基承載力特征值。經(jīng)過對比分析得知，該值滿足要求。

5 結(jié)語

綜上所述，軟土路基加固是公路工程施工中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，水泥攪拌樁與可行性，具有操作便捷、質(zhì)量可控、應(yīng)用效果好等優(yōu)勢。本文從現(xiàn)場準備、測量放樣、樁機施工、攪拌提升等方面展開分析，提出水泥攪拌樁的施工技術(shù)要點，為類似工程提供參考。