論某公路項目水泥攪拌樁軟基處理技術(shù)

李洪運

（貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測監(jiān)控中心有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

水泥攪拌樁方案是道路工程軟弱路基處理的常見方案，以水泥為主要固化劑，通過特殊的機械，將水泥等固化劑注入土壤中，然后經(jīng)過一定的攪拌，從而產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，達到固結(jié)軟基的效果，以增強軟土的承載力[1-3]。與其他軟弱地基處理方法相比，水泥攪拌樁施工成本低，施工進度快，對環(huán)境污染較少，可滿足軟弱路基施工質(zhì)量要求。

1 軟基處理重要性及措施

1.1 軟基處理重要性

施工現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境好壞，直接影響到公路工程的質(zhì)量，對軟弱地基進行加固，對其進行地質(zhì)條件的改良，可以有效提高路基安全性[4]。因此，對軟弱地基進行加固，其關(guān)鍵是保證公路路基能夠長期承受荷載，同時又不會產(chǎn)生不穩(wěn)定的沉降等質(zhì)量病害，從而改善路面的使用性能。

1.2 軟基處理措施

根據(jù)深度區(qū)別可將軟弱地基劃分為深軟弱地基、淺軟弱地基兩類[5]。淺軟弱地基回填較淺，只需換填即可實現(xiàn)加固目的，深軟弱地基多通過補強法進行加固處理。軟基處理常見方案包括換填土層法、排水固結(jié)法、加固土樁法等[6]。

（1）換填土層法：指路基填筑區(qū)域地表以下，對不能滿足工程需求的原有地基進行開挖，換填強度、質(zhì)地、穩(wěn)定性等指標均達到設(shè)計要求的普通土或山石渣、碎石等物料，按施工計劃進行分層夯實。該方法適用于軟弱地基厚度不超過3 m 的場區(qū)，如魚塘、水田等淤泥質(zhì)路段。

（2）排水固結(jié)法：即在含水量大的自然軟黏土地基上，通過自重和預(yù)壓加載等方法，將土體中的孔隙水排出，使其逐漸固化，并逐漸增加其強度，直到達到設(shè)計要求為止。通常以塑料排水管板為垂直排水通道，適用于軟弱、飽和的土壤[7]。

（3）加固土樁法：指在自然基礎(chǔ)不滿足設(shè)計要求的情況下，采用特殊的機械裝置，將水泥、石灰等加固物質(zhì)，注入原有的土壤中，并利用其與加固材料的物理、化學(xué)作用使其硬化，從而形成具有一定直徑、深度和強度的樁身。水泥攪拌樁、粉噴樁、高壓旋噴樁是目前較為普遍的施工方式，適用于淤泥質(zhì)土壤和高含水量的黏性土[8]。

2 水泥攪拌樁施工技術(shù)

2.1 工程概況

某公路施工項目，總里程為3.45 km，最大寬度29 m，工程場地原為山地，多為空曠地帶，由于受山體、池塘、湖等地質(zhì)條件的制約，地質(zhì)條件變化十分顯著。通過現(xiàn)場勘測，得出該工程的主要地層是由四系人工砂礫層、表層種植土（Q4ml）、加里東期奧陶系中世二長花崗巖（O2ηγ），各層的地質(zhì)狀況如表1 所示。

表1 各類土層地質(zhì)情況表

2.2 水泥攪拌樁設(shè)計方案

2.2.1 水泥攪拌樁簡介

水泥攪拌樁是一種廣泛應(yīng)用于軟弱地基的施工技術(shù)，其施工效率高，施工成本低，對周邊的土壤和建筑物的影響也不大，但其施工工藝主要依靠施工人員的技術(shù)和管理水平。水泥攪拌樁技術(shù)已越來越多地用于公路軟弱地基的治理，并取得了明顯的效果[9]。為此，對混凝土攪拌樁施工的技術(shù)要點、施工工藝和施工質(zhì)量的控制進行了深入的探討，以便更好地保證公路施工的質(zhì)量。

2.2.2 軟基處理設(shè)計方案

該公路軟土路基采用水泥攪拌樁進行加固處理，樁直徑Φ580 mm，間距1.5 m，布局為梅花形。且樁需貫穿軟土層，水灰比為0.55～0.6，水泥選用P.O C42.5，根據(jù)天然含水量、孔隙比可以確定相應(yīng)的水泥摻量，具體情況見表2。

表2 水泥摻量參考情況表

2.3 水泥漿配合比實驗

結(jié)合該道路工程施工現(xiàn)場實況及施工設(shè)計要求，分別基于以下三種配合比開展對照試驗，試驗水灰比分別為0.55 與0.60。經(jīng)過計算，水泥攪拌樁的水泥用量采用14%、15%、16%三個級別。不同水泥摻量配比實驗參數(shù)見表3。

表3 配合比實驗參數(shù)

3 水泥攪拌樁施工

3.1 施工參數(shù)選擇

水泥攪拌樁基本施工參數(shù)為：1）鉆進速率V=0.48 m/min、0.49 m/min；2）提升速率V=0.48 m/min、0.49 m/min；3）攪拌速率，P=38 轉(zhuǎn)/min；4）灌漿壓力：0.30 MPa ＜P ＜0.38 MPa。

3.2 施工準備

3.2.1 施工技術(shù)準備

施工圖紙審查：工程技術(shù)人員、施工管理人員參加圖紙審查，分析和解決施工過程中需要注意的重點環(huán)節(jié)，并根據(jù)施工圖紙確定施工變更方案，提交有關(guān)部門復(fù)核[10]。

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施工技術(shù)交底：由總工負責組織施工技術(shù)人員對施工方案進行審查，并進行技術(shù)交底。

3.2.2 施工材料準備

使用材料前，應(yīng)進行工地試驗，并設(shè)立存放水泥的倉庫，并認真做好防水、防潮等工作。水泥摻加比例初定為18%～20%，消耗量不低于100 kg/m。

3.3 施工工藝

（1）施工工藝流程：基本原理是先通過鉆機擾動地層，強制攪拌水泥、軟土，以水泥作為固化劑，利用水泥、軟土之間的化學(xué)反應(yīng)使二者融為一體，最終達到加固路基的目的?；竟に嚵鞒虨椋孩贅痘ㄎ弧跈C械鉆進→③灌漿→④原位鉆進→⑤提升，具體水泥攪拌樁施工工藝流程見圖1。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝圖

（2）放樣：首先對施工單位提供的測控點進行復(fù)測，確定其位置正確后，由施工人員在現(xiàn)場布設(shè)測控網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)施工圖進行樁位放樣。

（3）鉆機定位：在使用之前，必須保證其工作狀況良好，鉆機在鉆孔位置就位階段，不能損壞鉆孔位置的放樣。鉆具安裝后，必須對豎直度進行調(diào)整，保證垂直偏差小于1%。

（4）泥漿配制：按現(xiàn)場測試確定水泥漿的各項性能指標，以保證所制得的水泥漿具有良好的流動性。在起動之前，必須在現(xiàn)場準備好水泥漿，充分攪拌后進行篩分，無需預(yù)先預(yù)制，以免長期閑置；水泥漿如果已閑置2 h 以上則禁用。在注漿之前，必須對水泥漿料進行連續(xù)的攪拌，以防止?jié){料的離析和硬化。

（6）提升噴射攪拌：鉆孔深度達到設(shè)計高度后，不要立即進行灌漿、起重，將鉆頭在鉆孔中停留30 s 左右，然后根據(jù)現(xiàn)場條件將鉆頭抬起，再進行灌漿，直到鉆頭達到設(shè)計高度。

（7）復(fù)攪（噴）：在以上施工工序完成后，應(yīng)進行一遍復(fù)攪、復(fù)噴，后續(xù)攪拌施工都要進行復(fù)攪、復(fù)噴。

3.4 成樁質(zhì)量檢測

待水泥攪拌樁齡期達到28 d 可委托第三方權(quán)威檢測機構(gòu)開展水泥攪拌樁強度檢測（鉆芯取樣）及地基承載力檢測（載荷試驗），具體檢測結(jié)果如下：

（1）水泥攪拌樁強度檢測：樁身強度檢測結(jié)果如4所示，樁身完整性、強度均滿足相關(guān)施工設(shè)計要求；1-b16樁、1-b21 樁多處芯樣松散或水泥含量低，1-b22 樁芯樣主要為柱狀、短柱狀，大部分芯樣膠結(jié)良好、結(jié)構(gòu)堅固。

（2）復(fù)合地基載荷試驗：載荷試驗結(jié)果見表5。

分析復(fù)合地基平板載荷試驗的測試結(jié)果，由表5 得出：1）1-b15 測點，在試驗達到最大荷載作用時，最大沉降量是4.92 mm，殘余沉降量1.34 mm，整體沉降小，樁承載力達110 kPa，符合設(shè)計要求；2）1-b18 測點，在試驗達到最大荷載作用時，最大沉降量是12.32 mm，殘余沉降量8.62 mm，總體沉降率小，實測樁身承載能力為110 kPa，符合設(shè)計規(guī)范；3）1-b23 測點，在試驗達到最大荷載作用時，最大沉降量是14.94 mm，殘余沉降量10.55 mm，總體沉降比較低，實測樁身承載能力為110 kPa，符合設(shè)計規(guī)范。

表4 鉆芯取樣試驗結(jié)論評價

表5 復(fù)合地基平板載荷試驗檢測結(jié)果匯總表

4 結(jié)論

綜上，不同地質(zhì)情況的路基，其填筑工藝存在差異，而軟弱地基處理階段，路基沉降控制是施工關(guān)鍵技術(shù)。在汽車荷載作用下，軟地基路段更容易出現(xiàn)沉降，引起路基失穩(wěn)。水泥攪拌樁是目前較為普遍的軟弱路基處理技術(shù)，具有施工簡單、造價低、施工效率高、適用于城市道路、高速公路等特點，可以有效地改善軟弱地基的穩(wěn)定性。該文論述了水泥攪拌樁在公路工程軟地基處理中的應(yīng)用，具體包括軟基處理施工方案設(shè)計、施工參數(shù)選擇技術(shù)、施工操作要點、成樁質(zhì)量檢測方法等，為同行業(yè)者提供一定技術(shù)層面的參考。