道路工程中水泥攪拌樁設(shè)計施工及檢測中的常見誤區(qū)

凌毅

摘 要：水泥攪拌樁作為成熟的地基處理工藝已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，由于施工工藝成熟，造價低廉，設(shè)計單位及業(yè)主方均未對其有足夠的重視。但是在實際的使用過程中普遍仍存在較多的誤區(qū)，最終導(dǎo)致處理效果不佳或造成不必要的浪費。本文梳理設(shè)計、施工、檢測中常見誤區(qū)，逐個分析設(shè)計中常見的錯誤，并給出自己的意見。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;設(shè)計;施工;檢測;誤區(qū)

1 概述

水泥攪拌樁作為較為經(jīng)濟的地基處理方式，自20世紀70年代引入中國以來，得到了迅速的推廣，特別是對于承載能力要求較低的道路工程當中，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。但是，在實際的應(yīng)用當中仍然有較多的設(shè)計人員，對水泥攪拌樁的性質(zhì)理解出現(xiàn)偏差，設(shè)計過于保守或考慮不周、檢測指標不清晰等問題，或?qū)傂詷兜脑O(shè)計理論盲目套用到水泥攪拌樁的設(shè)計當中，許多出現(xiàn)了道路花費大量資金進行處理，但最終未能達到控制工后沉降目標的情況。

下面我將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，對設(shè)計、施工、檢測中存在的相關(guān)問題進行分析。

2 存在的問題

2.1 以承載力作為主要控制指標

路基的工后沉降及施工和運營期間的路堤穩(wěn)定性是路基設(shè)計的兩大指標，相關(guān)規(guī)范中并未對承載力做出要求。許多的設(shè)計單位盲目套用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中相關(guān)參數(shù)或橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計思路，采用120 kPa作為地基檢測的指標，做為地基處理檢測指標。如在滿足工后沉降及路堤穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上再追求地基承載力提升會造成浪費。

規(guī)范中要求水泥攪拌樁的質(zhì)量檢查中采用輕型動力觸探檢查樁身上部的均勻性。采用淺部開挖檢查攪拌的均勻性和成樁直徑。這兩個最簡單常用的方法反而在實踐中很少用到。

2.2 不區(qū)分PO42.5和PO32.5水泥

在規(guī)范中推薦選用32.5水泥作為固化劑，在型鋼水泥土攪拌樁中建議采用42.5級水泥。按0.5 m樁基，水泥摻量18%計算，每米摻入水泥250 kg。PO32.5水泥和PO42.5水泥市場價格相差約40元/噸，每1萬米價格相差約10萬元。按道路紅線寬度50 m，長度1 km，樁長10 m計算水泥攪拌樁總長約25.5萬米，采用PO32.5水泥相對于PO42.5水泥能節(jié)約255萬。

水泥土的抗壓強度會隨著水泥強度標號提高而提高，水泥標號從PO32.5提高到PO42.5，水泥土的強度可以提高30%～50%[1]。采用28天單樁和復(fù)合地基承載力進行檢驗，往往能達到或超過PO32.5水泥土90天的抗壓強度。28天地基承載力檢測值普遍已大于設(shè)計要求，28天后的抗壓強度增長則被浪費掉了。

2.3 忽略了汽車荷載對路基沉降的影響

路基處理設(shè)計中對于汽車荷載對于路基沉降的影響并無明確取值方式，根據(jù)規(guī)范當填土厚度小于2.5 m時，應(yīng)當考慮汽車荷載對于沉降的影響。在一些新建城區(qū)普遍路基填方較低，施工車輛超載嚴重，車輛對于軟基沉降的影響十分明顯。尤其是在路面發(fā)生不均勻沉降后，車輛的沖擊作用更是加大了路基的變形，根據(jù)相關(guān)研究，超載汽車沖擊作用深度可達到12 m[1]。所以在進行沉降計算的過程中應(yīng)結(jié)合填土高度及道路的功能定位適當考慮車輛荷載對于路基沉降的作用。

2.4 未區(qū)分路基不同部位的需求

道路包括路基、橋梁、涵洞、給排水管線等結(jié)構(gòu)物。設(shè)計中往往忽略了不同元素對于路基的不同要求，簡化處理，采用統(tǒng)一的方式進行處理，最終顧此失彼。在路基中央附加應(yīng)力最大，沉降最明顯，需要地基能有較好的抗沉降能力;路基邊緣則穩(wěn)定性最差，需要路基有較好的抗滑移能力。地下管線，特別是接頭較多的水泥管，在不均勻沉降狀態(tài)下，容易發(fā)生斷裂脫節(jié)等病害，最終造成水流沖刷路基造成路面坍塌。在一般的設(shè)計中，管道部分落在水泥攪拌樁上，部分落在水泥攪拌樁外，剛度不一的基礎(chǔ)反而加劇了管道的脫節(jié)[2]。

橋頭跳車是一個長期難以解決的問題，在軟基路段更為突出。橋梁與路基之間的沉降難以協(xié)調(diào)是造成這一現(xiàn)象的主要因素。在很多設(shè)計中簡單地采用統(tǒng)一樁長的方式進行處理是不科學(xué)的。對于橋頭路基應(yīng)在橋頭與正常設(shè)置過渡段，通過樁長遞增的方式逐步增加對路基沉降的控制，避免橋頭發(fā)生斷崖式沉降，保證車輛行駛的平順性[3]。

2.5 不重視試配

常規(guī)設(shè)計中一般只對水泥的用量進行了范圍或最小水泥用量的確定。根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)根據(jù)軟土的性質(zhì)采用室內(nèi)配合比方式確定用于加固的固化劑和外摻劑的用量，且對試驗的用土的采取有著嚴格的要求。

一些施工單位或檢測公司不重視配合比設(shè)計，直接按照最高或最低水泥用量進行施工。水泥用量過高會導(dǎo)致樁土應(yīng)力比過大，未充分發(fā)揮樁土的協(xié)同作用，而水泥用量過低則很有可能導(dǎo)致水泥攪拌樁承載力過低，達不到處理效果，需要重復(fù)試樁調(diào)整水泥用量。

在水泥土強度的形成當中，土的性質(zhì)也是一大影響因素。土中的含水量、有機物含量、可溶鹽的含量、pH值、硫酸鹽等含量都對水泥土的強度有影響，只有按要求完成室內(nèi)的試配才能真正達到因地制宜指導(dǎo)施工的目的。

2.6 按建筑基樁檢測要求對水泥攪拌樁進行評定

部分檢測機構(gòu)根據(jù)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范 JGJ 106-2014》按抽芯的完整程度進行評價，將水泥攪拌樁評價為Ⅳ類樁，進而判定水泥攪拌的樁身存在嚴重缺陷或斷樁。該檢測方法未考慮水泥攪拌樁的特殊性。水泥攪拌樁雖然稱為樁，但是與常規(guī)剛性樁基存在極大的區(qū)別。水泥攪拌樁單樁承載力的計算根據(jù)施工方法的不同進行折減，干法為0.20～0.25，濕法為0.25。計算公式已經(jīng)考慮水泥攪拌樁的成樁效果難以控制，故將按實驗室理想狀態(tài)試配的得出的抗壓強度進行折減。如仍按《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范 JGJ 106-2014》進行評價是十分不科學(xué)的，更不能以此作為判定水泥攪拌樁不合格的標準。

2.7 地基承載力指標未與無側(cè)限抗壓強度指標不統(tǒng)一

通常設(shè)計公司對于水泥攪拌樁的檢測要求按照地基處理規(guī)范采用靜載荷實驗，對單樁和復(fù)合地基承載力進行檢測，檢測時間為施工后28天。

由于水泥攪拌樁的強度增長比較緩慢，在28天后仍有較大的增加潛力，故規(guī)范上采用90天抗壓強度作為水泥攪拌樁的計算強度。28天抗壓強度與90天抗壓強度有1.64～2.63倍的關(guān)系。按照規(guī)范公式計算，單樁的承載力相差1.64～2.63倍。以地基承載力為50 kPa，樁徑0.5 m，等邊三角形布置，樁間距1.5 m，置換率0.1，單樁承載力為120 kN為例，按28天強度進行計算的復(fù)合地基承載力只有設(shè)計值90天強度的0.64～0.77倍。按規(guī)范一般28天進行復(fù)合地基承載力檢測，檢測指標普遍均采用90天抗壓強度計算而得。這就造成了檢測的復(fù)合地基承載力偏低，表面上無法達到設(shè)計要求。部分施工單位因此通過增加水泥用量來提高復(fù)合地基承載力，使其滿足檢測要求，但實際造成了浪費。

3 總結(jié)

水泥攪拌樁具有經(jīng)濟，安全可靠的特點，是道路軟基處理中最常見的處理方式。正因為水泥攪拌樁的安全可靠所以在設(shè)計、施工和檢測的過程相關(guān)的指標和考慮的因素未引起足夠的重視，造成了一系列的浪費。從處理的目的出發(fā)，針對不同的目的采用合理的指標，從設(shè)計源頭出發(fā)，做細施工，合理檢測指標和方法，對于發(fā)揮水泥攪拌樁的優(yōu)勢具有十分重要的意義。

參考文獻：

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]高玉峰，黎冰，劉漢龍.車輛荷載作用下公路軟基沉降的擬靜力計算方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005（S2）：5470-5477.

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[4]周華.軟黏土中市政道路管線及構(gòu)筑物的地基處理技術(shù)及應(yīng)用[D].浙江大學(xué)，2016.