市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝及質(zhì)量控制探究

李強(qiáng)

［中設(shè)工程咨詢（重慶）股份有限公司，重慶 400000］

0 引言

從21世紀(jì)初開始，建筑業(yè)有了蓬勃發(fā)展的良好態(tài)勢，人們對建筑質(zhì)量的要求也在逐年上升。軟土路基處理施工過程中，傳統(tǒng)的市政道路地基施工方案面臨很大的發(fā)展困境。如何走出困境，確保路基建設(shè)質(zhì)量滿足要求，逐漸成為社會(huì)廣泛關(guān)注的一項(xiàng)重要內(nèi)容。實(shí)踐表明，水泥攪拌樁作為一種較為成熟的技術(shù)，具有施工速度快、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、適用性廣、機(jī)械化程度高、安全隱患小等特點(diǎn)逐漸應(yīng)用于市政道路軟土路基處理中。水泥攪拌樁施工工藝的推廣使用良好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)施工工藝的不足，已逐漸成為市政道路軟土路基處理的常用手段。本文將結(jié)合實(shí)際案例，探討如何做好水泥攪拌樁的施工工藝施工及質(zhì)量控制。

1 工程概況

本次研究工作選擇的項(xiàng)目實(shí)例為某市政道路軟基處理項(xiàng)目（圖1）施工長度約為1500m。本項(xiàng)目除設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘查外，施工前，參建各方對該區(qū)域的地質(zhì)情況再次進(jìn)行了核查?？辈旖Y(jié)果顯示，該區(qū)域軟土層較厚，需要進(jìn)行處理的面積也較大，采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基處理的方式可有效提升該區(qū)域地基強(qiáng)度，減少路基沉降量。

圖1 市政道路軟土路基處理

水泥攪拌樁是應(yīng)采用專用機(jī)械對軟土地基周邊范圍的軟土體運(yùn)用加固材料改良，從而使其與樁間軟土構(gòu)成復(fù)合地基。一般情況下，項(xiàng)目施工過程中會(huì)采用水泥當(dāng)作加固料，經(jīng)物理化學(xué)作用，然后在地基內(nèi)會(huì)構(gòu)成樁柱，這樣一來可以降低地下土的含水量，提升地基強(qiáng)度，減少地基沉降量。水泥攪拌樁主要適用處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土以及含水量高地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120kPa的黏性土等地基。

2 市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝

水泥攪拌樁施工工藝原理：運(yùn)用攪拌樁機(jī)（圖2）將地基土與水泥進(jìn)行攪拌，形成固結(jié)性能較好，強(qiáng)度較高的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在此過程中，地基土塑性明顯下降，同時(shí)其力學(xué)性能與地基強(qiáng)度也得到了提高。

圖2 水泥攪拌樁機(jī)

項(xiàng)目施工主要運(yùn)用水泥攪拌樁施工工藝。具體施工過程如下：清理施工現(xiàn)場，確保施工現(xiàn)場平整、整潔。施工前做好最后的準(zhǔn)備工作，確保施工所需的所有物品都已備齊。正式施工前準(zhǔn)備好材料，確保樁位放樣，提前準(zhǔn)備好水泥漿，滿足相應(yīng)要求進(jìn)行建筑施工。在目前的施工情況下，還應(yīng)注意加固與檢查，以確保施工質(zhì)量符合一定的要求[1]。

2.1 平整場地與測定樁位

（1）施工現(xiàn)場要及時(shí)進(jìn)行平整和清理。清除雜草、雜物（包括石頭、樹根、垃圾等）后，應(yīng)使用黏土或砂墊層換填低洼區(qū)域，以滿足樁基的承載力。

（2）在施工初期，要及時(shí)排出地表水，使路面保持硬化，確保路面通暢。確定洞口位置后，應(yīng)嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)則，控制偏差在2cm以下，準(zhǔn)確測量同時(shí)記錄施工現(xiàn)場的高度，以保證混凝土噴射的高度滿足施工要求。

（3）依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，利用全站儀準(zhǔn)確測量并布置混凝土樁，且混凝土樁所處的位置與樁身位置要依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理布置，且還要明確說明樁的安裝設(shè)置要求，在這個(gè)過程中施工人員必須對樁身進(jìn)行檢查復(fù)審。

2.2 試樁

為了擁有良好的地基加固效果，施工前要收集道路各項(xiàng)具體的數(shù)據(jù)。整修地層，并加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室測試，做好地基加固的設(shè)計(jì)，采用科學(xué)的施工工藝開展施工工程建設(shè)。項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按照工藝設(shè)計(jì)和操作規(guī)程的要求進(jìn)行科學(xué)控制。試樁用于確定最優(yōu)水泥漿比、鉆進(jìn)速度、泵送污泥壓力。水泥攪拌樁主要是水泥攪拌樁的混合時(shí)間以及單位時(shí)間的灌注量，這是對地基加固效果產(chǎn)生影響的重要因素。通過室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，可根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)樁所具有的不同地質(zhì)條件全面調(diào)整室內(nèi)比例。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中選擇的配合比，試驗(yàn)樁每延長或減少5kg，三種水泥的用量為每次試驗(yàn)的10~15倍，每個(gè)水泥樁核試驗(yàn)劑量為2根。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，人們可以確定施工建設(shè)的混合比。通過測試樁，可以控制鉆進(jìn)速度，確定此時(shí)硬土層的大概位置，同時(shí)確定灰分泵的泵將壓力；控制鉆孔速度、打樁機(jī)的速度、打樁機(jī)的下沉情況、設(shè)計(jì)攪拌參數(shù)等。

2.3 整樁

精確定位后必須根據(jù)樁位合理布置水泥攪拌樁，同時(shí)對控制樁加以標(biāo)記和定期檢查。攪拌樁機(jī)就位后，負(fù)責(zé)人應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場定位，同時(shí)在移動(dòng)閘板前密切觀察現(xiàn)場的各項(xiàng)情況，以增加移動(dòng)的安全性。同時(shí)，采用錘擊法測量并調(diào)整鉆桿與地面的垂直角度，并且要將垂直偏差合理控制在1%范圍以內(nèi)，然后在樁架上以米為單位畫出長度標(biāo)記，這樣一來，就便于鉆桿鉆進(jìn)地面后對鉆孔深度進(jìn)行觀察與記錄。依據(jù)施工要求，施工期間設(shè)計(jì)的停漿面應(yīng)高于作業(yè)區(qū)0.5m。最后，在開挖過程中對施工質(zhì)量較差的市政道路地段挖除，確保施工質(zhì)量。

2.4 混合砂漿

嚴(yán)格控制水、水泥、外加劑等各種原材料的配比，確保配比的合理性與準(zhǔn)確性。攪拌時(shí)間由工藝試驗(yàn)來確定，水泥漿與混合料攪拌均勻，不采用初始水泥漿，且每次污泥量都要略大于前一次。

2.5 機(jī)械安裝與定位

組裝鉆機(jī)。電磁流量計(jì)、電流表、壓力計(jì)、回聲測深儀與打印機(jī)應(yīng)做好校準(zhǔn)工作。在施工過程中，要加強(qiáng)定期檢查，尤其是鉆頭磨損的刃口應(yīng)及時(shí)修復(fù)，以確保樁身的直徑。平移鉆頭，準(zhǔn)確鉆孔，水平校正鉆頭，使鉆桿軸線與鉆孔中心垂直，施工過程的中斷時(shí)間不得超過40min，否則要立即全面清理，以避免水泥在設(shè)備與管道中積聚，這會(huì)直接對施工產(chǎn)生很大影響[2]。

2.6 鉆孔現(xiàn)場

水泥攪拌機(jī)在現(xiàn)場就位后，對鉆孔位置做出適當(dāng)調(diào)整，并對機(jī)械設(shè)備做全面測試，以確保機(jī)器的良好運(yùn)行。為正確調(diào)整樁基，應(yīng)確保機(jī)身處于平衡狀態(tài)，找到復(fù)合樁的設(shè)置，以確保樁位精度符合項(xiàng)目施工建設(shè)要求，然后由施工人員開展下一步施工工作。

2.7 攪拌噴涂

當(dāng)鉆井開始工作，鉆桿就會(huì)沿著導(dǎo)向架不斷下沉，使泥漿泵開啟，多層螺旋葉片同時(shí)攪拌，前后旋轉(zhuǎn)到設(shè)計(jì)深度。為達(dá)到施工設(shè)計(jì)的深度，我們要使樁尖保持30s以上的時(shí)間。水泥漿標(biāo)準(zhǔn)水灰比通?？刂圃?.45~0.55之間。水泥漿攪拌、混合、過濾時(shí)間為5min左右。在特殊情況下，要添加適量添加劑以控制泵輸出壓力。依據(jù)具體情況選用對應(yīng)的樁長，同時(shí)以相同的速度不斷推進(jìn)并處理污泥泥漿。

2.8 提升和攪拌

攪拌裝置的目的是避免堵塞噴嘴，當(dāng)葉片反向旋轉(zhuǎn)且底部仍處于攪拌狀態(tài)時(shí)容易堵塞噴嘴。上升、下降時(shí)，到樁頂部的噴霧量小于6~10L，攪拌時(shí)間不低于2min。關(guān)閉攪拌器并更換齒輪檔。鉆桿下沉前應(yīng)確定好鉆桿的運(yùn)輸量。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，應(yīng)適當(dāng)松開鋼絲繩。氣源通過空氣壓縮機(jī)執(zhí)行，由導(dǎo)軌位置運(yùn)行到施工位置。確保鉆孔速度滿足施工要求，并依據(jù)鉆井速度確定鉆孔是否接觸絕緣子，然后提起鉆桿進(jìn)行噴射并進(jìn)行攪拌。該泵符合相關(guān)規(guī)定，以確保漿液處于噴頭內(nèi)，且攪拌與噴射速度相同。同時(shí)，不斷增加漿液，以確保其所處位置可以達(dá)到目標(biāo)高度[3]。

3 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制措施

3.1 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）加強(qiáng)施工組織管理，合理安排施工先后順序，確定構(gòu)造物與路基間的銜接關(guān)系，對填方段較高的位置應(yīng)優(yōu)先安排施工，在施工當(dāng)中重視施工組織建設(shè)，依據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，合理調(diào)配有關(guān)人員與設(shè)備，這是確保施工建設(shè)最重要的環(huán)節(jié)。

（2）原材料質(zhì)量控制。對水泥攪拌樁施工過程中所需的水泥材料，要重視材料進(jìn)場前的嚴(yán)格檢查，確保水泥材料有合格證和其他質(zhì)量檢驗(yàn)合格文件，并對不同批次的水泥做抽樣檢查，不合格水泥材料嚴(yán)禁進(jìn)入施工現(xiàn)場。在施工過程中，施工人員要依據(jù)設(shè)計(jì)要求，對灰漿進(jìn)行合理配置。如果砂漿有了明顯離析現(xiàn)象，則不可使用。砂漿倒入集料斗時(shí)，必須進(jìn)行嚴(yán)格的過篩程序，防止?jié){料當(dāng)中的塊狀物對泵體造成損壞。

（3）攪拌樁數(shù)量。樁間距的測量和放樣，要嚴(yán)格依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制樁間距誤差，確保達(dá)到驗(yàn)收要求。在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)保持場地清潔整潔，并且測量放樣用的樁位不得被有關(guān)物體所掩埋、遮蓋。嚴(yán)格現(xiàn)場施工質(zhì)量管理，以保證水泥混合樁數(shù)量合理，具有準(zhǔn)確的位置。

（4）樁身長度。在市政道路項(xiàng)目施工過程中，必須在軟土路基上充分體現(xiàn)水泥混合樁的加固作用，樁底必須深入承載層當(dāng)中。對于完全風(fēng)化的頁巖或頁巖，樁身伸長長度必須≥0.5m。當(dāng)樁身進(jìn)入基巖內(nèi)部，鉆機(jī)會(huì)出現(xiàn)電流增加、鉆孔速度下降等變化，從而對樁底是否進(jìn)到基巖層做出判斷。

（5）樁身水泥用量。當(dāng)水泥攪拌樁在項(xiàng)目施工建設(shè)中，樁身強(qiáng)度會(huì)受水泥用量的影響，當(dāng)水泥用量過多會(huì)造成材料浪費(fèi)；水泥用量過少，會(huì)使樁身強(qiáng)度降低。對水泥用量加以控制時(shí)，確保各水泥樁的泵漿壓力、水灰比等施工參數(shù)同試驗(yàn)參數(shù)的一致。另外，每個(gè)樁體的水泥用量大約是50kg。在市政道路地基項(xiàng)目施工當(dāng)中，必須反復(fù)計(jì)算水泥用量，以確保其可以達(dá)到規(guī)定的要求。

（6）噴漿中斷。依據(jù)施工建設(shè)要求，水泥攪拌樁的施工必須是連續(xù)的。假如發(fā)生中斷，當(dāng)重新開始噴射泥漿，一定要將攪拌頭下沉入停漿點(diǎn)0.5m處，等供漿恢復(fù)則繼續(xù)噴漿攪拌提升。假如停機(jī)時(shí)間超出3h，那么要先拆卸輸漿管并加以全面清洗。

3.2 特殊情況的處理措施

（1）鉆機(jī)掘進(jìn)過程有可能會(huì)發(fā)生卡管現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)降低鉆孔速度或提出鉆頭，然后適當(dāng)調(diào)整鉆頭。假如鉆孔位置不深，可對土層疏松然后重新鉆進(jìn)；假如鉆桿處于提升階段有卡鉆情況，則必須做出暫時(shí)停止噴漿的處理，直至卡鉆情況恢復(fù)正常，然后再繼續(xù)噴漿。

（2）在噴漿當(dāng)中有可能會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)檢查砂漿泵的工作運(yùn)行情況，并相應(yīng)調(diào)整灌漿壓力或?qū)@頭提出，清洗噴嘴，清除固化物內(nèi)部的大顆粒和塊狀雜物；如果噴漿不流暢，可反復(fù)開關(guān)噴漿閥，直至噴漿正常?；旌纤鄻妒┕ね瓿珊螅M(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，這時(shí)要委托有資質(zhì)的檢驗(yàn)單位進(jìn)行。

（3）成樁28d。用便攜式探頭3D進(jìn)行N10檢驗(yàn)；經(jīng)過28d再進(jìn)行抽芯檢驗(yàn)試驗(yàn)、單樁荷載試驗(yàn)和復(fù)合地基荷載試驗(yàn)。結(jié)果都符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，合格率高達(dá)100 %[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，市政道路工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，加上水泥攪拌樁的施工非常復(fù)雜，要想掌控整個(gè)過程較為困難，但由于其在加固軟土路基方面有良好的效果，因而我們要重視水泥攪拌樁的施工，有必要加強(qiáng)對水泥攪拌樁施工相關(guān)的研究工作。通過加強(qiáng)市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝及質(zhì)量控制的深入研究分析，從而推動(dòng)水泥攪拌樁的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)市政道路軟土路基施工質(zhì)量水平的提升[5]。