高速公路軟土路基水泥攪拌樁施工技術(shù)及質(zhì)量檢測

馮亮

（張家口路緣公路工程有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

0 引言

高速公路路基施工過程中經(jīng)常遇到不良地質(zhì)路段，如軟土、膨脹土、黃土、紅黏土等，若不采取有效處理措施，會(huì)導(dǎo)致路基不均勻沉降、坍塌等危害。水泥攪拌樁技術(shù)因其施工噪聲小、成本低且穩(wěn)定性好，現(xiàn)階段常使用該技術(shù)加固軟土路基。水泥攪拌樁成樁首先將道路軟土地基中的軟土、淤泥、砂質(zhì)黏性土等不良土樣攪拌松軟，再加入以水泥為主的外加劑混合料，將水泥混合料利用機(jī)械與軟土地基不良土樣均勻混合，最后凝聚形成樁體[1]。本文依托實(shí)際工程，優(yōu)選水泥、礦粉等原材料，使用不同樁體長度和樁體間距的水泥攪拌樁在試驗(yàn)路段路基進(jìn)行施工，施工結(jié)束后在試驗(yàn)路段進(jìn)行質(zhì)量檢測。

1 原材料

1.1 水泥

水泥作為水泥攪拌樁最重要的原材料，其品質(zhì)將直接決定軟土地基處治效果，故本文優(yōu)選水泥，使用標(biāo)號(hào)為42.5的普通硅酸鹽水泥，并對其各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測。

1.2 礦粉

礦粉作為最常用的外加劑，其成本較低、容易獲取，可以降低工程成本，還具有環(huán)保作用。故本文選用某公司生產(chǎn)的礦粉，并對其物理性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測。

2 工程概況

某高速公路位于平原地區(qū)，設(shè)計(jì)全長154.5km，起點(diǎn)樁號(hào)為K542+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K696+500，設(shè)計(jì)車速100km/h，路基寬24m，路面寬12m。該段道路已使用20年，經(jīng)過勘測發(fā)現(xiàn)該地區(qū)下部土層主要為細(xì)沙，中部存在淤泥和黏性土，地質(zhì)條件較為惡劣，若不進(jìn)行處理易發(fā)生不均勻沉降。對項(xiàng)目道路K589+509—K594+504河流沖積平原段進(jìn)行勘測，發(fā)現(xiàn)其主要由淤泥、粉質(zhì)黏土以及粉土構(gòu)成。經(jīng)研究，使用水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行加固處理。

3 工程實(shí)踐

3.1 施工工藝

3.1.1 清理地面與放孔位

高壓旋噴樁施工前應(yīng)保證地面干凈整潔，避免地面雜質(zhì)對施工干擾。依據(jù)實(shí)際工程施工要求，大型施工設(shè)備停放在空曠平整地段，正式使用前需要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行調(diào)整并檢測其性能，對設(shè)備攪拌速度等參數(shù)進(jìn)行校正，保證施工前設(shè)備正常運(yùn)行。并在攪拌樁附近搭建臨時(shí)儲(chǔ)存水泥、礦粉等施工材料的場所。

3.1.2 放樣

根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況勘測結(jié)果確定樁體間距。正式鉆孔前，需要確定樁體位置點(diǎn)并使用油漆或木樁制作一處明顯記號(hào)，便于進(jìn)行鉆孔施工。為研究水泥攪拌樁樁體間距對工程質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段選用3種不同樁體間距，試驗(yàn)路段A、B、C樁體間距分別為1.0m、1.3m、1.6m。

3.1.3 下沉樁機(jī)

攪拌樁機(jī)進(jìn)入施工現(xiàn)場，首先進(jìn)行調(diào)平，攪拌軸按照設(shè)計(jì)要求到達(dá)指定深度，深度偏差不超過0.6%，下降垂直度偏差不超過0.4%。為研究水泥攪拌樁樁體長度對工程質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段選用3種不同樁體長度，試驗(yàn)路段D、E、F樁體長度分別為12m、14m、16m。檢查樁機(jī)電流表狀態(tài)，結(jié)果正常后下放導(dǎo)向繩，同時(shí)鉆井機(jī)開始工作，沿著導(dǎo)向架勻速下沉，直至到達(dá)指定深度。工作人員密切關(guān)注攪拌樁機(jī)電流表，控制下沉速度[2]。

3.1.4 制備水泥漿液

本文對所用硅酸鹽水泥、礦粉等原材料性能進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足要求后才能制備水泥漿液。確定配比，嚴(yán)格控制水泥用量，并根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況微調(diào)水灰比。根據(jù)實(shí)際工程每個(gè)樁位需要水泥量制備水泥漿液，嚴(yán)禁使用終凝時(shí)間過短或拌和不均勻的水泥漿液。制備完成后應(yīng)打開拌和樁底部閥門，防止水泥漿液堵塞噴嘴[3]。

3.1.5 注漿

對攪拌樁機(jī)灰漿泵進(jìn)行預(yù)熱，直至水泥漿液到達(dá)樁機(jī)攪拌頭處，樁機(jī)攪拌頭下沉速度為0.6～1m/min，樁機(jī)攪拌頭上升速度為0.5～0.8m/min，嚴(yán)格控制攪拌頭的運(yùn)行速度，使水泥漿液與道路軟土地基不良土層均勻混合[4]。

3.2 質(zhì)量檢測

3.2.1 樁體間距

為研究水泥攪拌樁樁體間距對工程質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段選用1.0m、1.3m、1.6m三種不同樁體間距進(jìn)行水泥攪拌樁施工。施工完成后，在試驗(yàn)路段檢測路堤頂面沉降量差異值。試驗(yàn)路段路堤頂面沉降量差異值結(jié)果見表1，樁體間距與路堤頂面沉降量差異值關(guān)系見圖1。

表1 不同樁體間距下路堤頂面沉降量差異值

圖1 樁體間距與路堤頂面沉降量差異值關(guān)系

由圖1可知，試驗(yàn)路段路堤頂面沉降量差異值隨樁體間距增加而逐漸增大，試驗(yàn)路段A樁體間距為1.0m，路堤頂面沉降量差異值為11.5mm；試驗(yàn)路段B樁體間距為1.3m，路堤頂面沉降量差異值為12.3mm；試驗(yàn)路段C樁體間距為1.6m，路堤頂面沉降量差異值為12.9mm，試驗(yàn)路段C路堤頂面沉降量差異值最大，這是因?yàn)闃扼w間距越大，路基加固范圍減小，路基沉降量將增加。對樁體間距與路堤頂面沉降量差異值進(jìn)行線性分析：y=0.7x+10.833,R2=0.9932，路堤頂面沉降量差異值隨樁體間距增加而逐漸增大。

3.2.2 樁體長度

為研究水泥攪拌樁樁體長度對工程質(zhì)量的影響，本文在試驗(yàn)路段選用12m、14m、16m三種不同樁體長度進(jìn)行水泥攪拌樁施工。施工完成后，在試驗(yàn)路段檢測路堤頂面沉降量差異值。試驗(yàn)路段路堤頂面沉降量差異值結(jié)果如表2所示，樁體長度與路堤頂面沉降量差異值關(guān)系見圖2。

表2 不同樁體長度下路堤頂面沉降量差異值

圖2 樁體長度與路堤頂面沉降量差異值關(guān)系

由圖2可知，試驗(yàn)路段路堤頂面沉降量差異值隨樁體長度增加而逐漸減小。試驗(yàn)路段D樁體長度為12m，路堤頂面沉降量差異值為16.2mm；試驗(yàn)路段E樁體長度為14m，路堤頂面沉降量差異值為13.1mm；試驗(yàn)路段F樁體長度為16m，路堤頂面沉降量差異值為11.5mm，試驗(yàn)路段F路堤頂面沉降量差異值最小，這是因?yàn)樗鄶嚢铇锻ㄟ^樁體與土層摩擦力承受荷載，樁體長度增加，與土層摩擦面積也隨之增加，路基承載能力增加，最終沉降量下降。對樁體長度與路堤頂面沉降量差異值進(jìn)行線性分析：y=-2.35x+18.3,R2=0.9672，試驗(yàn)路段路堤頂面沉降量差異值隨樁體長度增加而逐漸減小。因此水泥攪拌樁處治軟土路基施工中可以適當(dāng)增加水泥攪拌樁樁體長度。

4 結(jié)語

水泥攪拌樁具有施工噪音小、成本低且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)階段常使用水泥攪拌樁施工技術(shù)加固軟土路基。本文依托實(shí)際工程，采用不同水泥攪拌樁樁體長度和樁體間距，在試驗(yàn)路段進(jìn)行施工并對質(zhì)量進(jìn)行檢測分析。結(jié)果表明：軟土路基處治施工中可以適當(dāng)增加水泥攪拌樁樁體長度和減小水泥攪拌樁樁體間距。