水泥攪拌樁在城市道路軟基處理中的應用分析

劉然

在城市道路建設過程中，可能遇到軟基問題，軟基不可直接作為道路的地基，需采用有效技術(shù)措施加以處理。水泥攪拌樁施工簡單，對地基的承載力較高，在城市道路施工中得到廣泛應用，尤其是針對軟基處理，常會應用這種技術(shù)手段，而要想保證水泥攪拌樁施工質(zhì)量，有必要結(jié)合工程實際情況，深入分析和探討相關(guān)施工技術(shù)。

一、工程概況

某城市道路工程軟基處理設計采用水泥攪拌樁技術(shù)，其總長約200838m，此外還采用鋪設砂礫墊層與土工格柵的方法，其中，前者工程量約11890m3，后者包括雙向與單向土工格柵，工程量分別為35552m2、8992m2。對于水泥攪拌樁，其樁徑為50cm，樁長以場地地質(zhì)情況為依據(jù)確定，要求進入場地內(nèi)軟土層下部50cm。樁體布置形式為正三角形，樁距按照1.0～1.5m范圍內(nèi)控制，強度28d齡期強度需達到1.0MPa以上。

該工程地表大部分被第四系土層覆蓋，少見基巖露頭，段內(nèi)地層從上到下依次為：人工填土，第四系海陸交互相沉積層、殘積土，下伏基巖為震旦系花崗片麻巖，區(qū)域內(nèi)地下水主要為第四系土層中的上層滯水、砂層中孔隙水與基巖風化裂隙水。該段路有很多結(jié)構(gòu)物，因軟土力學指標很低，且路堤絕大部分的填土都很高，單純通過排水固結(jié)難以達到穩(wěn)定要求，為盡可能減緩工后沉降，采用攪拌樁處理。

二、施工準備

（1）施工前先做后場地清理，借助挖掘機將包含樹根草皮、表土和雜物等在內(nèi)的部分清除干凈，并做好排水工作，按照設計需求進行抽水與清理，同時注重把握時間，完成回填。若場地過軟導致攪拌機不能行走，則要采用粗砂或細石進行墊層鋪設，并做好平整壓實，但要注意不可使用粗碎石進行鋪填。當在土質(zhì)較為松軟的情況下進行施工時，要結(jié)合土質(zhì)狀況使用枕木或鋼板進行鋪墊。

場地清理開始前還要做好導線點的復測與固定，并按照要求對測量控制網(wǎng)進行布設，同時復測好線路，設置明顯的標志，之后對各類構(gòu)造物實施測量放樣。施工前應結(jié)合圖紙信息確定樁位，并按照圖紙要求準確標出線路，能夠清晰地體現(xiàn)中心與路基基底線，為每根裝置實施標號，并標出具體的樁長?，F(xiàn)場測量人員以設計圖紙和布置圖為依據(jù)實施測量放樣，同時由監(jiān)理人員做好審查簽認。

（2）施工開始前組織相關(guān)技術(shù)人員認真熟悉圖紙、相關(guān)技術(shù)規(guī)范及設計文件，做好施工圖紙與各里程段的工程數(shù)量，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件與實際情況認真編制施組設計與相關(guān)作業(yè)計劃，采納一些保證的方法，并對技術(shù)要求開展全面的交底。

該標段平均處理深度在6.5～10.8m范圍內(nèi)，布樁形式為正三角形，樁徑按50cm控制，樁間距結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件確定。施工機械主要包括動機組、噴漿裝置、攪拌軸和攪拌鉆頭，在施工過程中要對樁長進行自動記錄，樁機型號為PH-5B，該樁機每天每臺可以打設400延米，該工程擬采用8臺樁機。

三、施工工藝

1.樁機布設

作業(yè)實施以前在場地上安排平整操作，并對樁位實施放線，再組裝并架設好施工所用樁機，確定各部位連接狀況是否良好，經(jīng)檢查確定噴漿系統(tǒng)每個部位的安裝調(diào)試狀況與管路連接狀況滿足要求后，開始后續(xù)施工，若發(fā)現(xiàn)異常，應立即排除，然后進行重復檢查，確保安全后開始施工，從而保證施工質(zhì)量。

2.材料選擇

以現(xiàn)有的地質(zhì)勘探資料為依據(jù)開展配合比試驗工作，按設計規(guī)定，水泥摻入比采用15%，即單位樁長對應的水泥摻入量等于55kg，水泥的類型為32.5水泥，其質(zhì)量和規(guī)格都要和設計規(guī)定完全相符，并且要出具各項質(zhì)保單及試驗成果，水泥一旦超過有效期則不可在施工中使用，此外如果水泥受潮或變質(zhì)，也不可在施工中使用。

將水泥運輸至現(xiàn)場后應做好抽樣檢驗，經(jīng)抽檢確認合格后才能在施工中使用。

3.施工工藝流程

該工程水泥攪拌樁施工嚴格按照以下工藝流程進行：放線、定位→鉆機調(diào)平→鉆孔對位→鉆進→制漿、送漿→鉆進到設計要求的孔深→送漿→成樁→送漿、攪拌與提升→到達設計要求的樁頂標高→停漿與全樁長復噴→轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。

4.成樁試驗

在正式施工開始前需做好工藝性試驗，試驗過程中的深度不能比設計要求的值小，以確定各項操作技術(shù)參數(shù)，并積累相關(guān)施工經(jīng)驗。進行成樁試驗關(guān)鍵目的在于：確定和設計要求的水泥量完全相符的技術(shù)參數(shù)，并明確漿液的噴射將其攪拌能否達到均勻狀態(tài)，以及在鉆進與提升時受到的阻力，此外還要針對不同的特殊情況采取有效處理措施。試驗需要在工程樁上實施，試驗樁數(shù)需達到5根以上，試驗內(nèi)容以動力觸探試驗為主，以掌握成樁質(zhì)量與樁基承載力。在試樁完成后將各項參數(shù)成果直接作為現(xiàn)場施工主要參考依據(jù)，若沒有得到監(jiān)理人員的指令，則不可隨意修改。

5.施工工藝方法

（1）通過驅(qū)動液壓步履裝置使樁機向前后左右四個方向移動，確保鉆頭與樁位完全對準，并保持在垂直狀態(tài)；確保鉆機能夠正常操作，做好調(diào)平，并應用水平尺檢測調(diào)整水平度，同時用經(jīng)緯儀隨時檢查和測定鉆架實際垂直度，使成樁保持垂直。

（2）在鉆機就位之后啟動攪拌的電動頭開始送漿和鉆進。攪拌機必須配備灰漿泵，實際的鉆孔深度采用深度計進行控制。鉆進時可采用送氣的方法使鉆進能夠順利完成，避免鉆頭噴口被堵塞，在鉆進持續(xù)進行的過程中，需在原位對土體實施連續(xù)攪動。

（3）鉆頭鉆進到設計要求的深度后減慢鉆進速度，在原位持續(xù)鉆動1～2min的時間，然后向上提升鉆桿和噴漿。漿池內(nèi)加固料輸送至送漿口會有時間延遲，對此不能在未噴漿時向上提升鉆機。對于時間間隔，提升開始后可適當停留2～3s的時間。待加固料到達鉆孔的底部后，按照適當速度進行反轉(zhuǎn)提升。

（4）在提升至設計要求的停漿標高后，以較慢的速度在原地連續(xù)攪拌1～2min的時間，為確保軟土攪拌保持均勻，需將鉆頭繼續(xù)下沉至要求的深度，通過一段時間的攪拌后才能提升至地面。

（5）鉆頭到達和地面相距50cm后，關(guān)閉送漿器，結(jié)束成樁過程。

（6）施工中一旦發(fā)現(xiàn)實際的噴漿數(shù)量不足，應立即整樁復打，期間的實際噴漿數(shù)量不能少于設計數(shù)量，如果噴漿因故發(fā)生中斷，則要及時復打，復打期間重疊段的實際長度要達到1m以上。

在以上成樁過程當中，首先要以地質(zhì)條件為依據(jù)確定適宜的旋轉(zhuǎn)和提升速度以及噴漿流量，確保噴漿達到均勻且攪拌達到充分，其次則要提高樁身強度，在全樁長度范圍內(nèi)進行復噴。

6.施工質(zhì)量控制

（1）開工前做好樁位復核，并予以有效保護。

（2）施工過程中由技術(shù)主管為全體作業(yè)班組下發(fā)各項操作指令，同時做好監(jiān)督執(zhí)行。所有作業(yè)班組都要嚴格按照經(jīng)試驗確定的各項技術(shù)操作完成施工，在沒有得到建設方與監(jiān)理方人員的指令時不可隨意修改。施工期間若對設備進行更換，則勢必會對各項技術(shù)參數(shù)造成影響，尤其是電流表與噴漿計量儀，對此要立即通知建設方與監(jiān)理方，并基于監(jiān)理方人員實時監(jiān)督進行試樁，確定每一項合格的技術(shù)參數(shù)，為之后的施工提供良好的參考指導。

（3）施工中記錄好每一項參數(shù)，如壓力、噴漿數(shù)量、鉆進與提升時的速度。在施工記錄時，要嚴格遵循每施工完成一樁就做好一樁的各項記錄的原則，不允許提前記錄或者是補充記錄，更不允許隨意修改，記錄必須能真實反映出現(xiàn)場實際情況。

（4）在現(xiàn)場進行施工時要控制好每一項參數(shù)，當鉆頭從淤泥層中穿過到達下方持力層中至少50cm的深度后才可以終鉆提升。

（5）噴漿施工不能中途停頓，否則必然影響到樁長。在達到設計標高前和未噴漿時均不可進行鉆桿提升。若因停電或設備故障使噴漿發(fā)生中斷，則要將鉆機繼續(xù)下鉆至斷漿點下方1m以上的部位，待供漿恢復后繼續(xù)進行噴漿提升，如果中斷時間超過6h，則應做好補樁。

（6）施工需按照設計要求的噴漿量進行噴漿，如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)實際噴漿數(shù)量不足，則要立即在原樁位實施復鉆復噴，無論何時復噴數(shù)量都不能比設計用量少，作業(yè)期間記錄好各根樁具體水泥噴入數(shù)量，測定漿池內(nèi)有多少水泥，再復核好每米的噴漿數(shù)量以及成樁結(jié)束后噴漿總數(shù)量多少。

（7）待噴漿口與設計標高持平后才能并提升終止，但仍要在當前位置保持攪拌，這樣能促使樁頭勻稱，不至于松散；停漿面要比設計要求的樁頂標高高出0.5m，在基層施工過程中鑿除多余的部分。

（8）經(jīng)常對鉆頭葉片直徑進行檢查，通常每個班組至少檢查1次，此外還要經(jīng)常清理鉆頭表面附著的泥土，避免噴漿口發(fā)生堵塞。

（9）以現(xiàn)有地質(zhì)資料為依據(jù)，對含水量存在明顯差異的土質(zhì)，需要對水泥噴漿量進行適當?shù)恼{(diào)整。

7.施工質(zhì)量標準

（1）樁距按照總量2%抽查，要求偏差不超過±10cm；（2）樁徑按照總量2%抽查，要求不小于設計值；（3）樁長通過查施工記錄檢查，要求不小于設計值；（4）豎直度通過查施工記錄檢查，要求不小于設計值；（5）單樁噴漿量通過查施工記錄檢查，要求不小于設計值；（6）強度通過查施工記錄檢查，要求不小于設計值。

施工中必須經(jīng)常對施工記錄進行檢查，以每根樁體水泥用量、外加劑用量和水泥漿液均勻程度為依據(jù)，根據(jù)各項噴漿技術(shù)參數(shù)與攪拌重復次數(shù)及持續(xù)時間做好質(zhì)量綜合評價，如果發(fā)現(xiàn)存在缺陷問題，則要以所處位置及具體影響程度為依據(jù)做好補樁，或制定其它有效的加強措施。

除此之外，對橋梁等關(guān)鍵工點而言，需要在成樁齡期達到28d后，于正式交付使用之前進行靜載試驗，以確定單樁承載力與復合地基整體承載力，確認與相關(guān)設計要求是否完全相符，具體的抽檢比例和數(shù)量都要嚴格執(zhí)行相關(guān)設計要求。

8.施工遇到的問題與對策

針對工程軟基處理中出現(xiàn)的問題，如噴粉量不足，應及時檢測水泥攪拌樁施工流程，有效處理，產(chǎn)生這一問題的原因包括：因機械發(fā)生故障導致漿液或粉體噴射過程中明顯的停頓；人員誤操作，比如在還沒有噴射漿液或粉體的情況下就向上提升鉆頭；粉體由于受潮產(chǎn)生結(jié)塊或漿液內(nèi)部存在大量塊狀物，減小噴口直徑，對噴射造成不利影響；另外，粉體內(nèi)一旦存在雜質(zhì)或漿液濃度較低也會造成該問題的發(fā)生。施工中可采取以下措施預防該問題的發(fā)生：各班組必須在開工前做好設備檢查工作，尤其是要檢查確定空壓機實際運行狀況，并確定輸氣管道是否密封，及時清理噴嘴；操作期間記錄好每一項數(shù)據(jù)，比如壓力高低、噴入量多少和提升速度的快慢等，還要進行相應的分析工作，倘若噴入的數(shù)量較少，則要在向下沉的同時進行復攪；檢查好粉體質(zhì)量好壞以及漿液的濃度水平，絕不能使用超出有效期限的材料；使用可以對噴入量進行自動記錄的設備；作業(yè)期間相關(guān)操作人員務必連續(xù)作業(yè)，不能在還沒有開始噴射時就對鉆桿進行提升。倘若噴漿過程發(fā)生中斷，則要采取復鉆措施加以解決，此時要注意有1m以上的重疊部分。

四、結(jié)語

綜上所述，水泥攪拌樁是城市建設中的常用技術(shù)，主要針對軟基進行相關(guān)施工，針對水泥攪拌樁技術(shù)在道路軟基處理中的具體應用進行了初步分析與總結(jié)，提出有效措施，根據(jù)實踐結(jié)果可知，該工程軟基處理水泥攪拌樁設計方案合理可行。