水泥攪拌樁施工技術(shù)在山區(qū)公路軟土地基處理中的應(yīng)用

劉大華，盧穎，鄭六齡，唐銀波，周益

（1.四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司公路二分公司，成都 610200；2.瀘州市交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 瀘州 646000）

1 引言

近年來，我國高等級(jí)公路建設(shè)已延伸到偏遠(yuǎn)山區(qū)，在山區(qū)公路建設(shè)過程中，軟土地基處理是為提高填方路基原表土層承載力所采取的一種固化措施。對(duì)公路軟土地基處理的方式較多。在我國，地處四川盆地南緣向云貴高原過渡地帶的川東南片區(qū)公路，路基處于丘間溝谷地帶，且軟土地基屬表土第4系全新統(tǒng)坡洪積低液限粉質(zhì)黏土，因此，具有天然含水量高、液塑限較大、壓縮性強(qiáng)等特點(diǎn)。因路基填方較高，為提高地基承載力，減少施工后的沉降量，根據(jù)換填所需石材來源及運(yùn)距情況，對(duì)軟土地基一般采取水泥攪拌樁處理方式。對(duì)于減少機(jī)械挖運(yùn)和棄土場(chǎng)臨時(shí)占地、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低投資成本具有重要作用。本文結(jié)合國道318 線雅安至二郎山隧道段災(zāi)后恢復(fù)重建工程、國道546 線納溪至赤水（川黔界）段公路改建工程施工實(shí)踐，對(duì)山區(qū)公路軟土地基處理的水泥攪拌樁施工工藝及質(zhì)量控制措施進(jìn)行探討。

2 施工工藝流程

水泥攪拌樁施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底→提升并噴漿攪拌至地面→復(fù)攪噴漿下鉆至樁底→提升復(fù)攪至地面→清洗移位[1]。

3 攪拌樁施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前的準(zhǔn)備工作主要包括以下2 項(xiàng)內(nèi)容：

1）清理平整場(chǎng)地，對(duì)原地面承載力較低的，可采用土石填料對(duì)原地面進(jìn)行填筑，以便機(jī)械設(shè)備行走。

2）現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)確定攪拌樁施工范圍，按設(shè)計(jì)圖紙放樣樁位，并用木樁標(biāo)示出位置。

3.2 試樁

選取樁位進(jìn)行攪拌樁試驗(yàn)，以確定鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴漿壓力、單位時(shí)間噴入量等控制參數(shù)，試樁通常根數(shù)≥5 根。同時(shí)，水泥設(shè)計(jì)滲入量需為土體質(zhì)量的15%，采用P·O42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比一般為0.5～0.6，樁身28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求＞1.0 MPa。

試樁檢測(cè)合格，并上報(bào)業(yè)主和監(jiān)理工程師審批后，方可指導(dǎo)該區(qū)段攪拌樁施工[2]。

3.3 制備水泥漿

在制備水泥漿的過程中，需要注意以下施工要點(diǎn)：

1）在配制鉆進(jìn)攪拌土體所需水泥漿時(shí)，設(shè)計(jì)水泥用量按土體質(zhì)量的15%，水灰比按0.5～0.6 控制。

2）將配制水泥漿不斷攪拌均勻，保證黏稠濃度不出現(xiàn)離析，并過篩去除沉淀雜質(zhì)。

3.4 攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)下沉至設(shè)計(jì)樁底

攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)如圖1 所示。攪拌樁機(jī)在下沉至設(shè)計(jì)樁底的過程中，包括3 個(gè)施工步驟：

圖1 攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)

1）鉆機(jī)就位。（1）采用步履式樁機(jī)便于依靠自身行走系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)就位，調(diào)節(jié)樁機(jī)4 條支撐腿上的液壓平衡裝置，使設(shè)備機(jī)身保持水平；（2）提升鉆桿對(duì)準(zhǔn)鉆孔樁位中心；（3）校正鉆桿垂直于地面，按垂直度≤1%控制。

2）啟動(dòng)樁機(jī)電機(jī)，使鉆桿沿導(dǎo)向架鏈軌下沉，攪拌入土鉆進(jìn)，鉆桿下沉速度控制在≤1.5 m/min，電機(jī)工作電流控制在≤60 A[3]。

3）為避免泥土堵塞噴漿口，在下沉鉆進(jìn)過程中不能噴射水泥漿液，只需噴射壓縮空氣即可有助鉆頭順利攪拌鉆進(jìn)，減小負(fù)載。鉆頭下沉至設(shè)計(jì)樁底位置時(shí)，仍需超鉆50 cm 方可停止鉆進(jìn)。

3.5 攪拌樁機(jī)提升并噴漿攪拌至地面

在施工過程中，攪拌樁機(jī)需勻速提升鉆桿并不斷噴漿攪拌，攪拌樁機(jī)提升并噴漿攪拌現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。

在具體操作過程中，需注意以下施工要點(diǎn)：

1）打開注漿泵，然后從樁底向上噴漿，邊提升鉆桿，邊不斷攪拌，使土體和水泥漿液沿孔深方向充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?/p>

2）根據(jù)地質(zhì)情況及試樁工藝參數(shù)確定鉆桿提升速度?？刂铺嵘俣取?.0 m/min，鉆桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)≤60 r/min，以使水泥漿與土體充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?/p>

3）水泥漿液噴入土體中數(shù)量由電腦直接計(jì)量控制，可輸出打印施工各項(xiàng)參數(shù)[4]。

3.6 復(fù)攪噴漿下鉆至樁底

復(fù)攪噴漿并下鉆至設(shè)計(jì)樁底主要施工要點(diǎn)如下：

1）第1 次噴射水泥漿并不斷攪拌向上提升鉆桿至地面后，再次重復(fù)進(jìn)行攪拌土體下沉鉆頭，并補(bǔ)噴水泥漿，直到向下鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底位置，使水泥漿液和土體再次充分?jǐn)嚢杌旌稀?/p>

2）此次下沉復(fù)攪的鉆進(jìn)速度仍按第1 次下沉速度控制，不再贅述。

3.7 提升復(fù)攪至地面

再次提升鉆桿并重復(fù)攪拌土體至地面過程中，必須注意以下施工要點(diǎn)：

1）待下沉復(fù)攪至樁底位置后，進(jìn)行第二次向上提升攪拌，以進(jìn)一步將土體拌和均勻。

2）鉆頭提升并攪拌距樁頂1.0～1.5 m 時(shí)，開始增加一次噴漿，并不斷攪拌提升出地面。

3）對(duì)孔深范圍內(nèi)各段土體的補(bǔ)漿量均由電腦自動(dòng)控制，以保證二次噴漿后各段土體噴漿量均相等，使攪拌后的土樁摻配水泥漿量達(dá)到均勻一致。

3.8 移位清洗

在樁機(jī)位移清洗環(huán)節(jié)，需提升鉆桿復(fù)攪至地面后，利用攪拌樁機(jī)4 個(gè)支撐腿的液壓平衡裝置收縮支撐腿，然后使用自身的履帶式行走系統(tǒng)移位到下一樁位。若攪拌樁施工完畢將停止使用樁機(jī)，或施工中途停工等待時(shí)間過長，可將清水加入攪拌桶中，開啟灰漿泵，讓清水通過全部管道將殘留管壁的水泥漿全部清洗干凈，以保證再次噴漿使用時(shí)管道暢通無阻[5]。

4 成樁檢測(cè)

成樁檢測(cè)主要包括樁體強(qiáng)度試驗(yàn)與復(fù)合地基靜載試驗(yàn)兩方面的內(nèi)容：

1）強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容。（1）成樁28 d 后，鉆芯檢測(cè)樁身連續(xù)性和均勻程度，取芯抽查檢測(cè)樁數(shù)的0.5%，且≥3 根；（2）利用鉆取的芯樣可進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，以檢測(cè)樁體的整體強(qiáng)度。

2）靜載試驗(yàn)內(nèi)容。（1）成樁達(dá)到28 d 后采用大平板靜載試驗(yàn)法，驗(yàn)證樁體的單樁承載力及復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；（2）抽檢頻率按0.1%，且≥3 處。

3）在檢測(cè)合格后，應(yīng)整理場(chǎng)地至設(shè)計(jì)標(biāo)高，鋪設(shè)50 cm 砂墊層或碎石墊層作為反濾層，寬度應(yīng)寬出路基邊腳0.5～1 m，兩側(cè)端用片石護(hù)砌或采用其他方式防護(hù)。

5 質(zhì)量控制措施

為保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量，需采取以下質(zhì)量控制措施：

1）選取規(guī)格與設(shè)計(jì)樁徑相一致的鉆頭，若出現(xiàn)鉆進(jìn)樁徑小于設(shè)計(jì)樁徑的問題，需進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

2）在塔架上懸掛吊線錘球，通過吊線來校核鉆桿的垂直度，從而保證鉆進(jìn)形成樁體的垂直度。

3）第1 次下沉鉆進(jìn)時(shí)，為避免泥土堵塞噴漿口，可噴射壓縮空氣進(jìn)行攪拌鉆進(jìn)。下沉和提升時(shí)都采用低轉(zhuǎn)速工作，上下復(fù)攪時(shí)可稍提高一擋轉(zhuǎn)速工作[6]。

4）為確保噴漿時(shí)不發(fā)生土體斷漿情況，需嚴(yán)格控制鉆頭下沉和提升速度≤2 m/min。

5）為保證攪拌樁的樁頂和樁底部位施工質(zhì)量，首次在樁底和樁頂進(jìn)行噴漿時(shí)，都應(yīng)在樁底和樁頂停留30 s，并不斷攪拌土體。

6）在下沉和提升攪拌噴漿過程中，若發(fā)現(xiàn)土體中噴入水泥漿量不足時(shí)，可增加下沉和提升復(fù)攪噴漿操作次數(shù)。若噴漿過程出現(xiàn)故障發(fā)生中斷時(shí)，對(duì)中斷部位在12 h 內(nèi)可采取補(bǔ)噴措施，超過12 h 將作廢樁處理，則采取補(bǔ)樁措施。

6 結(jié)語

軟土地基采用水泥攪拌樁施工工藝，可解決厚層軟土地基不適合換填+片石排水溝處理、地基承載力低、施工后沉降大等問題，確保路基施工質(zhì)量，在公路、鐵路等軟土地基處理施工中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。