淺談水泥攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計及施工要點(diǎn)

孫志強(qiáng)

摘 要：水泥攪拌樁是一種常見的地基處理措施，可以用于提高地基承載力、降低地基沉降等。本文敘述了水泥攪拌樁的適用范圍和加固原理，并對水泥攪拌樁的設(shè)計步驟、施工要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，為水泥攪拌樁在公路軟基處理中的設(shè)計和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;復(fù)合地基;設(shè)計;施工

1 概述

（1）水泥攪拌樁的定義。通過特定的攪拌機(jī)器，將水泥與軟土進(jìn)行攪拌，利用水泥的膠凝固化作用，與軟土發(fā)生物理化學(xué)作用，這種物理化學(xué)作用使得軟土逐漸成為一個整體，并具有一定的強(qiáng)度，這種水泥與軟土形成的固結(jié)體被稱為水泥攪拌樁。

（2）水泥攪拌樁的適用范圍。水泥攪拌樁自引入我國以來，逐漸被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路等建設(shè)領(lǐng)域的地基處理中。在地基處理中，水泥攪拌樁主要用于提高地基的承載力，降低地基的沉降量，增強(qiáng)路堤或者邊坡的穩(wěn)定性等。

水泥攪拌樁適宜用于加固飽和的軟質(zhì)黏土，具體為抗剪強(qiáng)度（十字板）超過10 kPa，有機(jī)物質(zhì)的含量超過10%的軟土地基。當(dāng)軟土地基中的有機(jī)物質(zhì)的含量水平超過5%，或者塑性指數(shù)大于25，或者含有腐蝕性地下水時，在使用前應(yīng)通過現(xiàn)場試驗來判斷是否能使用。

在公路路基工程中，若將水泥攪拌樁用于軟土地基處理時，其適用于填土高度小于8 m的軟基路段。如果該路段的含水率較高（超過70%）時，其適用的路基高度應(yīng)適當(dāng)降低。

（3）水泥攪拌樁的加固原理。水泥攪拌樁的加固機(jī)理是水泥、水、土這三者之間發(fā)生的一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。這些物理化學(xué)反應(yīng)主要有以下三個反應(yīng)過程：水泥的水化反應(yīng)、土與水泥水化產(chǎn)物之間的作用，以及水泥水化產(chǎn)物的碳酸化作用。通過這些物理化學(xué)作用，軟土中的水分、土顆粒、水泥共同組成一種復(fù)雜的立體的相互關(guān)聯(lián)的產(chǎn)物，組成一個整體。

2 水泥攪拌樁的設(shè)計要點(diǎn)

采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟土地基處理時，水泥攪拌樁在進(jìn)行設(shè)計計算之初，應(yīng)先在不進(jìn)行處理的條件下，驗算現(xiàn)狀地基的承載力和沉降是否能滿足規(guī)范要求。通過這一步的驗算，來明確后面水泥攪拌樁設(shè)計的目的。如果現(xiàn)狀地基的承載能力不足，則后面進(jìn)行水泥攪拌樁時，應(yīng)圍繞著提高地基承載力的方面來進(jìn)行設(shè)計。如果現(xiàn)狀地基的沉降不能滿足要求，則后面應(yīng)圍繞著降低沉降量的方面來進(jìn)行設(shè)計。

如果采用水泥攪拌樁來提高地基的承載力時，應(yīng)先明確地基所需的復(fù)合地基承載力，進(jìn)而結(jié)合工程經(jīng)驗、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長，通過理正巖土或者其他計算軟件來驗算是否能滿足規(guī)范要求。通過反復(fù)取值驗算，得到最優(yōu)的水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長。

如果采用水泥攪拌樁來減小地基沉降時，結(jié)合工程經(jīng)驗、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長，通過理正巖土或者其他計算軟件來驗算采用這一取值條件下的水泥攪拌樁復(fù)合地基的沉降是否能滿足規(guī)范要求。后面重復(fù)這一步驟，得到既滿足規(guī)范要求，又最具經(jīng)濟(jì)性的水泥攪拌樁設(shè)計參數(shù)。

3 水泥攪拌樁的施工要點(diǎn)

（1）施工前的準(zhǔn)備。施工前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：把施工現(xiàn)場清理出來，讓施工機(jī)械和相應(yīng)工人進(jìn)場，進(jìn)行樁的位置的測量，現(xiàn)場按樁位平面布置圖進(jìn)行放點(diǎn)。給樁基的施工人員做好技術(shù)交接工作，保證攪拌樁的位置、樁頂高程、試樁得到的參數(shù)正確。施工前，應(yīng)對施工現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)地勘察，采用靜力觸探來進(jìn)行地質(zhì)初步的勘察，查明即將施工的場地區(qū)域中的軟土分布情況、以及性質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場測得的地質(zhì)條件，與設(shè)計圖紙中的勘察資料，有較大的差異時，要及時通知設(shè)計單位，讓設(shè)計單位對原圖紙進(jìn)行修改。購買的水泥，在使用之前，應(yīng)由監(jiān)理對其要進(jìn)行抽樣檢測，保證其質(zhì)量滿足要求。

（2）施工工藝。水泥攪拌樁在正式實施之前，應(yīng)先進(jìn)行試樁，根據(jù)現(xiàn)場的施工機(jī)具、土質(zhì)、含水率等情況，來獲取所用的設(shè)備運(yùn)行時的正常參數(shù)，從而在后期施工中按照這些參數(shù)來操作時可以取得良好的效果。試樁的根數(shù)一般取5～7根，試樁工作要求有以下內(nèi)容：

1）得到滿足設(shè)計圖紙中要求的噴漿量時所需要的各類參數(shù)，如機(jī)械下鉆速率、套管向上提升的速率、機(jī)械攪拌的速率、噴漿時所用的壓力值等。2）了解樁機(jī)向下鉆進(jìn)、向上提升時的受阻情況，結(jié)合工程經(jīng)驗作出判斷，并采取相應(yīng)的有效的解決措施。3）觀察現(xiàn)場施工時水泥攪拌樁的成樁效果，來判斷通過室內(nèi)試驗得出的配合比是否合適，是否需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。4）成型后水泥攪拌樁是否滿足設(shè)計圖紙要求的樁身強(qiáng)度。

在進(jìn)行完試樁后，根據(jù)試樁得到的參數(shù)，進(jìn)行大規(guī)模的水泥攪拌樁施工。其具體施工步驟一般為：清除表層土，平整場地;樁機(jī)運(yùn)送到施工現(xiàn)場后，先進(jìn)行組裝，并試運(yùn)行一下，等到各類設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到正常水平后，再行進(jìn)至指定

的工作位置;將樁機(jī)的攪拌頭放置到指定的樁位處，啟動機(jī)器，等到攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速率正常后，開始向下鉆進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計深度;從底面開始逐漸向上，一邊噴射水泥漿體，一邊不斷攪拌，一邊向上提升，直至到達(dá)距離地面50 cm的位置，再重新向下鉆進(jìn)，同時一邊噴漿，一邊攪拌，直至回到原設(shè)計樁底位置，這時到達(dá)樁底后，持續(xù)噴漿、攪拌1分鐘，然后再緩慢提升，回到地面;最后關(guān)閉設(shè)備的電源，將機(jī)械移動到下一個施工位置，繼續(xù)上述操作步驟。

（3）施工注意事項。在實施過程中，為了使水泥攪拌樁取得良好的質(zhì)量， 應(yīng)當(dāng)注意以下的事項：

1）在進(jìn)行水泥攪拌樁施工之前，用水將樁機(jī)的套管清洗干凈，使其沒有雜物堵塞。2）水泥攪拌樁在施工過程中，應(yīng)該裝置有記錄設(shè)備和顯示設(shè)備，隨時可以觀察到攪拌樁實施的長度、水泥用量等。同時，每天的記錄文件需打印出來，提交給監(jiān)理單位進(jìn)行核查。3）監(jiān)理應(yīng)該在施工現(xiàn)場監(jiān)督，時刻關(guān)注施工過程，做到對施工質(zhì)量的全過程掌握，并按相關(guān)規(guī)范和設(shè)計圖紙的要求，對打設(shè)的樁體進(jìn)行檢驗。4）監(jiān)理應(yīng)該注意隨時抽查施工過程中的水泥漿含量是否滿足要求。5）水泥攪拌樁施工完成后，現(xiàn)場應(yīng)注意在樁體硬化之前，在樁頂位置處標(biāo)注記號，方便后面抽芯，檢測樁體的強(qiáng)度。6）水泥攪拌樁在攪拌和噴漿時，每次輸送水泥漿液、或者停止供應(yīng)漿液時，應(yīng)及時通知施工操作人員，使其及時知道情況，進(jìn)而采取正確的操作。

4 結(jié)束語

水泥攪拌樁作為一種常見的地基處理措施，適用于加固飽和的軟質(zhì)黏土，有助于提高地基承載力和降低沉降。在設(shè)計中，應(yīng)先根據(jù)現(xiàn)狀地基的承載力和沉降驗算結(jié)果來明確后面水泥攪拌樁的設(shè)計目的，進(jìn)而進(jìn)行水泥攪拌樁的設(shè)計。在施工中，應(yīng)做好施工前的主備，并進(jìn)行工藝性試樁，進(jìn)而進(jìn)行大規(guī)模的水泥攪拌樁施工，以保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王肇森，劉潤有.水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計計算[J].天津建設(shè)科技，2003（6）：24-26.

[2]孫潔.水泥攪拌樁設(shè)計與施工要點(diǎn)分析[J].湖南交通科技，2017，43（1）：58-62+66.

[3]歐陽志峰.水泥攪拌樁在軟土地基中的設(shè)計與施工[J].山西建筑，2010，36（18）：92-93.