關(guān)于高速公路水泥攪拌樁工程質(zhì)量快速檢測方法的探討

龍玉仙

（中交二公局第四工程有限公司，河南洛陽 471000）

0 引言

在進(jìn)行高速公路項(xiàng)目施工作業(yè)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)需要進(jìn)行加固處理的軟土地段，而在進(jìn)行軟土加固處理工作中，占據(jù)絕對優(yōu)勢進(jìn)而得到廣泛應(yīng)用的水泥攪拌樁，作為一項(xiàng)先進(jìn)科學(xué)的地基處理技術(shù)，其作用是極其重要的。但是，結(jié)合實(shí)際工程狀況而言，由于施工管理力度不足以及施工技術(shù)水平不夠等因素，致使水泥攪拌樁質(zhì)量受到不同程度的影響。在開展高速公路水泥攪拌樁施工作業(yè)過程中，針對其質(zhì)量，積極開展嚴(yán)格檢驗(yàn)和綜合管控工作，切實(shí)保證檢測方法的合理性、科學(xué)性和有效性，以進(jìn)一步提高水泥攪拌樁施工質(zhì)量和效果。

1 水泥攪拌樁優(yōu)勢

水泥攪拌樁作為一種具有一定先進(jìn)性、科學(xué)性、高效性的現(xiàn)代地基加固技術(shù)，主要采用水泥作為固化劑進(jìn)行加固，同時，充分利用并有效發(fā)揮深層攪拌機(jī)作用，實(shí)現(xiàn)水泥粉固化劑與軟弱土在地基深處充分混合進(jìn)而產(chǎn)生新的混合樁體[1]。憑借水泥與軟弱土彼此間離子相互作用和影響，進(jìn)而讓樁體自身強(qiáng)度、硬度、抗性以及穩(wěn)定性得到顯著強(qiáng)化，從而實(shí)現(xiàn)對軟弱土強(qiáng)化加固的工作目的。將此項(xiàng)技術(shù)與高速公路工程軟土地基改良工作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合并廣泛應(yīng)用和充分發(fā)揮，具有極強(qiáng)加固功效，同時，也讓施工速度得到進(jìn)一步提升。伴隨水泥攪拌樁在相關(guān)工程項(xiàng)目中的不斷深入發(fā)展，一方面讓相關(guān)工程質(zhì)量和效率得到顯著提升，另一方面也讓地基的承載能力得到強(qiáng)化。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

作為此次試驗(yàn)的主要研究對象，甘肅白銀至蘭州高速公路項(xiàng)目在國道主干線丹東至拉薩公路中占有極為重要的地位，作為我國重點(diǎn)建設(shè)的路網(wǎng)主骨架“三縱五橫”中的一橫。起點(diǎn)位于四龍路以東約300m、白銀市東南約5km 處，路線大致以東西向經(jīng)過蘇家墩北部、川口等地區(qū)，穿越鹿角壩后進(jìn)入石洞鄉(xiāng)，經(jīng)包蘭鐵路于水阜鄉(xiāng)紅圈河車站以北約1km 處轉(zhuǎn)西跨越109 線，至忠和交流道東側(cè)接六重快速道路終點(diǎn)。其路基寬24.5m，設(shè)有中央分隔帶，全程近60km，行車時速定為80km，該工程為改變區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施落后狀況，進(jìn)而推動區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展提供了必要的支撐。

2.2 攪拌樁施工方案

2.2.1 施工工藝

結(jié)合實(shí)際工作狀況來看，施工工藝相關(guān)工作內(nèi)容主要包括如下幾部分。

（1）施工工藝流程（圖1）。其采用的施工工藝主要是“四噴四攪”工藝，結(jié)合工程實(shí)際施工作業(yè)情況而定。它的主要內(nèi)容是：地面平整—樁位放樣—明確定位攪拌機(jī)位置—準(zhǔn)備水泥漿—預(yù)攪拌下沉—調(diào)整噴漿攪拌—上下多次攪拌—清理集料斗—移位。

圖1 施工工藝流程

（2）施工工藝設(shè)計(jì)。對于施工工藝設(shè)計(jì)工作的開展，可以從如下3 個角度進(jìn)行。

首先，下沉、提升以及攪拌速度的設(shè)定。本項(xiàng)目采用的水泥攪拌樁機(jī)型號為PH-5B，成樁最深可達(dá)18m，其直徑為50cm，攪拌樁機(jī)參數(shù)如表1 所示，結(jié)合表1 可以得出，每米進(jìn)尺的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)在應(yīng)用所有擋位下沉或提升擋位時應(yīng)大體一致。其中，在進(jìn)行下沉?xí)r，每米要控制在55~56r，而在提升時，則要保持在75~77r。結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管理指南以及試裝結(jié)果和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及需求，水泥攪拌樁應(yīng)用四擋進(jìn)、三擋出的施工模式開展相應(yīng)施工作業(yè)[2]。

表1 PU-5B 混樁機(jī)技術(shù)參數(shù)

擬采用如下?lián)跷弧?/p>

第一次攪拌下沉：4 擋T1=0.8min。

第一次攪拌提升：3 擋T2=1.4min。

第二次攪拌下沉：4 擋T3=0.8min。

第二次攪拌提升：3 擋T4=1.4min。

從理論上講，每完成1m 水泥攪拌樁所需時間為T=T1+T2+T3+T4=4.4min

結(jié)合上述要求和標(biāo)準(zhǔn)，擬采用擋位如表2 所示。

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表2 擋位選擇

其次，噴漿量計(jì)算。水泥攪拌樁可嚴(yán)格按照水泥比為W/C=0.5，水泥嚴(yán)格控制在每米使用50kg 的比例進(jìn)行控制施工作業(yè)，充分結(jié)合試樁的具體情況和相關(guān)精確的檢測結(jié)果。經(jīng)過嚴(yán)密計(jì)算，然后得出10.28（L/m）每延米的單次噴漿量。

最后，噴漿量控制措施。擬采用有效利用電腦流量計(jì)開展流量控制工作，倘若在實(shí)際施工作業(yè)過程中，流量計(jì)存在破損或者出現(xiàn)故障等狀況，應(yīng)立即停止施工。

2.2.2 施工方案

結(jié)合實(shí)際施工作業(yè)狀況以及水泥攪拌樁流程需求，其施工方法主要包括如下幾部分。

（1）施工場地平整度以及樁位的明確與定位。在開展實(shí)際施工作業(yè)前，應(yīng)充分結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙以及施工需求對施工場地平整度進(jìn)行維持和保障，同時，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求開展相關(guān)測量工作以及放樣，進(jìn)而明確樁位。與此同時，針對樁位的編號排序應(yīng)充分結(jié)合樁位平面布置圖開展相關(guān)工作[3]。

（2）樁機(jī)就位。有效利用并充分發(fā)揮起重機(jī)作用，將攪拌機(jī)放置于指定樁位中，為進(jìn)一步提升樁位的準(zhǔn)確性和精確性，應(yīng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)使用定位卡。除此之外，待到鉆頭對位后應(yīng)適時調(diào)整樁機(jī)機(jī)臺，有效保障裝機(jī)機(jī)臺時刻處于平衡狀態(tài)，然后進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以此讓樁中心偏差得到有效控制，使樁中心偏位始終維持在5cm以內(nèi)。此外，在實(shí)際施工作業(yè)過程中，吊錘法的廣泛應(yīng)用和有效施展，能夠?yàn)殂@桿垂度嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)提供強(qiáng)有力的保障。

①設(shè)定明確的配合比。其中，水泥主要采用PO 42.5 普通硅酸鹽水泥，并有機(jī)結(jié)合樁試工藝和取芯檢測結(jié)果，擬采用“四噴四攪”工藝施工模式，水泥量為50kg，水灰比為0.5，下沉4 檔，提升3 檔。其中，水泥摻雜比控制在15%是需要特別注意的。

②漿液配制以及運(yùn)輸。在開展實(shí)際施工作業(yè)前期，應(yīng)針對水漿池周邊進(jìn)行臨時排水管線設(shè)計(jì)和開挖工作，同時對彩條布等防雨設(shè)施設(shè)備進(jìn)行充分、合理、科學(xué)的運(yùn)用和調(diào)配，使因雨水或地表水進(jìn)入泥漿池，出現(xiàn)的問題和狀況得到有效控制，使水泥漿配比發(fā)生變化，進(jìn)而為水泥漿質(zhì)量提供有力保障。在進(jìn)行水泥漿攪拌工作時，將需要的水總量按0.5 水灰比計(jì)算（每袋水泥漿重量為50kg），并規(guī)范使用磅秤進(jìn)行稱量，在進(jìn)行水泥漿攪拌工作時，將其放入攪拌桶內(nèi)。

在具體工作中，應(yīng)嚴(yán)苛按照“先水后水泥，邊加水邊攪拌”的工作模式開展相關(guān)工作，其中需要格外注意的是，每次灰漿攪拌時間應(yīng)維持在5min 以上，以此為攪拌工作質(zhì)量以及成效提供強(qiáng)有力的保障，極大避免沉淀的出現(xiàn)。

待水泥攪拌工作滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求后，就可將水泥從灰漿攪拌桶倒置于集料斗中，在進(jìn)行此項(xiàng)工作過程中，應(yīng)嚴(yán)格開展濾篩處理工作，此項(xiàng)工作的主要目的在于將水泥中存在的硬塊進(jìn)行及時、仔細(xì)排除。而在實(shí)際工作中所使用的集料斗容量為1t。在具體操作過程中，應(yīng)預(yù)留部分余量，一方面可以防止由于漿液供應(yīng)不足出現(xiàn)斷樁問題，另一方面也讓因?yàn)闈{液存在大量沉淀現(xiàn)象致使?jié){液濃度不達(dá)標(biāo)問題的發(fā)生得到有效控制[4]。將儲料斗與攪拌器進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，開展二次攪拌工作，以此可以極大避免水泥漿液沉底問題的產(chǎn)生。

③供漿應(yīng)時刻保證其連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時，拌和工作必須做到充分均勻。一旦發(fā)生意外導(dǎo)致漿液終止輸送，應(yīng)將攪拌機(jī)下調(diào)至距停漿面0.5m 以下，待故障解決恢復(fù)正常供漿后，再進(jìn)行噴漿提升，以有效避免斷樁和缺漿情況的發(fā)生。倘若由于故障停機(jī)時間超過2h，應(yīng)對輸漿管道進(jìn)行及時拆卸并開展全面清理工作，對于其中存在的已拌制好的水泥漿進(jìn)行棄用。

④將水泥漿置于直徑規(guī)格為32cm 的膠管內(nèi)，通過活塞式壓漿泵，再將水泥漿沿膠管輸送到深層攪拌機(jī)的鉆桿內(nèi)，要將壓力維持在0.4MPa 以上。

⑤建設(shè)攪拌樁。結(jié)合實(shí)際施工作業(yè)情況，攪拌樁施工作業(yè)內(nèi)容主要包括：攪拌樁下沉噴漿—提升攪拌噴漿—重復(fù)攪拌下沉噴漿—提升重復(fù)攪拌噴漿—關(guān)閉攪拌機(jī)，清理—移位至下一根攪拌樁。

2.3 檢測試驗(yàn)方案

2.3.1 靜力觸探檢測

對于攪拌樁齡期達(dá)到3d、7d 以及14d 而言，針對各試驗(yàn)段采用隨機(jī)抽取的方式挑選8 根水泥攪拌樁開展嚴(yán)格、細(xì)致的靜力觸探監(jiān)測。與此同時，對于各齡期階段在進(jìn)行處理深度的過程中所獲取的錐尖阻力qc的具體狀況并做好詳細(xì)記錄。

在進(jìn)行此項(xiàng)工作過程中，可以有效利用并充分發(fā)揮NKC5081TCT 車載靜力觸探車作用。其中，最大貫入阻力為200kN，起升力為140kN，貫入速度嚴(yán)格控制在1.0~1.5m/min，而最大貫入阻力可達(dá)35MPa，貫入深度極限可達(dá)50m。對于具有觸探頭的觸探桿來說，可以憑借壓力裝置將其置于水泥樁內(nèi)，對于期間所產(chǎn)生的錐尖阻力可以充分利用專業(yè)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測獲取。它的工作本質(zhì)是在保持下壓速度的情況下，將內(nèi)部配置感應(yīng)器的觸頭以準(zhǔn)靜力的形式壓入樁內(nèi)，然后探頭感應(yīng)器利用記錄儀表全面、實(shí)時記錄相關(guān)電子信號和數(shù)據(jù)，同時，將獲得的各種強(qiáng)度水泥攪拌樁的錐尖阻力充分利用起來。

其中，靜力觸探桿直徑為42mm，探頭面積為15cm2，探頭直徑為43.7mm，探頭最大承載能力為42MPa。

2.3.2 鉆孔取芯檢測

當(dāng)攪拌樁齡期達(dá)到7d、14d 以及28d 后，針對各試驗(yàn)階段采用隨機(jī)抽樣的形式選取8 根水泥攪拌樁開展鉆孔取芯工作，此項(xiàng)工作的主要目的在于，針對所取芯樣的均勻度以及完整性開展嚴(yán)密檢測工作，同時開展無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。

鉆孔取芯法的實(shí)質(zhì)在于，以水泥攪拌樁整體長度為限進(jìn)行鉆孔，選取其中具有代表性的芯樣開展室內(nèi)無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。直接選取圓柱體芯樣，其中高徑比控制在1:1 的條件下較為理想[5]。通過CBR 以及壓力測試機(jī)等相關(guān)儀器設(shè)備，開展相應(yīng)試驗(yàn)工作，其中CBR 儀加載速率控制在每分鐘1mm。對相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄，進(jìn)而對各齡期水泥攪拌樁的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在各處理深度條件下的實(shí)時變化能夠全面、準(zhǔn)確掌握。

3 結(jié)語

總而言之，水泥攪拌樁技術(shù)的充分發(fā)揮能夠讓施工過程中存在的工后沉降、橋頭跳車以及路堤失衡等問題得到有效控制和防范。但由于水泥攪拌樁屬于隱蔽工程，會對水泥攪拌樁的整體質(zhì)量造成嚴(yán)重的威脅和影響，在實(shí)際施工作業(yè)開展過程中，很難有效保證質(zhì)量監(jiān)督和檢測工作的質(zhì)量和效率。因此，一定要充分結(jié)合高速公路工程的具體情況和施工需求，有針對性地選擇檢測方法，以此為進(jìn)一步提高其檢測工作的科學(xué)性、可靠性和準(zhǔn)確性提供有力的幫助和必要的支持，從而為其建筑質(zhì)量的提高提供有力的保證。