水泥攪拌樁技術(shù)在天眉樂高速公路軟基路段中的應(yīng)用

摘要 在公路建設(shè)過程中，軟土地基處理是較常見的工程問題，水泥攪拌樁技術(shù)作為軟基處理的一種有效方式，逐漸成為公路軟基處理的高頻方法。文章基于對水泥攪拌樁技術(shù)的概括介紹，結(jié)合實(shí)際工程案例論述了水泥攪拌樁在公路軟基處理中的相關(guān)應(yīng)用，通過對水泥攪拌樁技術(shù)的施工準(zhǔn)備、技術(shù)工藝、具體應(yīng)用以及施工質(zhì)量控制等方面進(jìn)行分析探討，研究成果可為同類工程施工提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 水泥攪拌樁；軟土路基；天眉樂高速公路；施工工藝；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0123-03

0 引言

隨著國內(nèi)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，軟基路段的處理已經(jīng)成為高速公路建設(shè)施工中的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)，特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜、軟土分布廣泛的地區(qū)，軟基加固技術(shù)的選擇與應(yīng)用顯得尤為重要。水泥攪拌樁技術(shù)是一種非常有效的軟基加固技術(shù)，通過特制的攪拌機(jī)械將水泥與軟土進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌，具有加固深度大、施工效率高、成本相對較低等方面優(yōu)點(diǎn)，特別適用于地質(zhì)條件復(fù)雜、軟土厚度較大的高速公路路段[1]。在國內(nèi)外相關(guān)研究中，水泥攪拌樁技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的成果，然而在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在一些技術(shù)難題和施工質(zhì)量問題，例如攪拌均勻性、固化劑摻量控制等。因此，文章結(jié)合天眉樂高速公路軟基路段工程的實(shí)際施工案例，分析了水泥攪拌樁技術(shù)的加固效果及存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，通過分析其加固機(jī)理、施工工藝及實(shí)際效果，旨在為類似工程提供有益的參考。

1 工程概況

天眉樂高速公路項(xiàng)目起于成都市雙AHk2bA6iQyPSEQfA5EYCcA==流區(qū)正新街道（天府新區(qū)范圍），經(jīng)成都市天府新區(qū)和成都市雙流區(qū)邊緣布設(shè)，經(jīng)眉山市仁壽縣至東坡區(qū)，之后進(jìn)入青神縣境內(nèi)，接樂山繞城高速。路線全長約94.496 km，共設(shè)置1處平面分離式路線，工程項(xiàng)目無縱面分離式路線設(shè)置，其中整體式長98.746 km，分離式左線線長4.750 km。

2 水泥攪拌樁技術(shù)軟土路基中的應(yīng)用分析

2.1 水泥攪拌樁技術(shù)種類

攪拌樁技術(shù)是一種常見的地基處理方法，其通過在地下注漿的同時(shí)旋轉(zhuǎn)攪拌，將原土與水泥混合，形成堅(jiān)固的地基結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的施工方式和應(yīng)用領(lǐng)域，攪拌樁技術(shù)可以劃分為以下種類：

（1）根據(jù)攪拌方式的不同，攪拌樁可以分為旋挖攪拌樁、振動(dòng)攪拌樁和壓力攪拌樁。旋挖攪拌樁采用旋挖機(jī)械進(jìn)行攪拌，適用于較小直徑和淺層樁基；振動(dòng)攪拌樁利用振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行樁體攪拌，通常用于改良柔軟土壤，主要適用于深層樁基[2]。

（2）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，攪拌樁技術(shù)用于道路和橋梁建設(shè)、建筑領(lǐng)域以及水利工程中。在道路和橋梁建設(shè)中，攪拌樁用于增強(qiáng)基礎(chǔ)的地基承載能力；在建筑領(lǐng)域，用于處理承重墻、基礎(chǔ)和地下結(jié)構(gòu)的地基。

（3）根據(jù)攪拌樁的結(jié)構(gòu)不同，可以分為單一攪拌樁和連續(xù)壁攪拌樁。其中，單一攪拌樁是獨(dú)立的樁體，主要用于增強(qiáng)單個(gè)區(qū)域的地基承載力；而連續(xù)壁攪拌樁則是多根攪拌樁組成一個(gè)連續(xù)的壁體，適用于大面積的地基改良和擋土墻的構(gòu)建[3]。

2.2 攪拌樁技術(shù)工藝及要求

攪拌樁施工工藝的核心包括準(zhǔn)備工作、攪拌過程、注漿以及完成后的處理。在施工過程中，攪拌樁設(shè)備必須精確放樣并就位，確保樁的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，此外制漿和注漿的過程要嚴(yán)格控制，確保水泥漿料充分均勻地與原土混合，以提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在深層攪拌施工完成后，要對施工現(xiàn)場進(jìn)行處理，確保工程的安全和環(huán)境保護(hù)。

2.3 攪拌樁技術(shù)強(qiáng)度與變形特性

攪拌樁技術(shù)通過混合原土與水泥漿料，形成堅(jiān)實(shí)的地基結(jié)構(gòu)，顯著提高地基強(qiáng)度，能夠應(yīng)對不同荷載條件。攪拌樁施工過程中，樁體會(huì)形成垂直的均勻結(jié)構(gòu)，樁體的形成增加了地基的整體剛度，能夠有效抵抗水平荷載和地震力，也減小了沉陷和變形的風(fēng)險(xiǎn)[4]。攪拌樁可以根據(jù)具體工程要求的深度和直徑進(jìn)行調(diào)整，以滿足特定的地基改良需求，實(shí)現(xiàn)對地基變形特性的有效控制，有助于適應(yīng)不同地質(zhì)條件下的工程要求，提高了軟基處理的可行性，水泥攪拌樁施工技術(shù)參數(shù)要求如表1所示。

3 水泥攪拌樁技術(shù)施工方法

3.1 施工方法

首先進(jìn)行樁位放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖確定每個(gè)樁位，然后使鉆機(jī)定位，鉆頭要正對樁位中心，確保樁機(jī)主軸傾斜度符合要求。要根據(jù)設(shè)計(jì)要求布置樁的位置和間距，啟動(dòng)鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度，同時(shí)啟動(dòng)噴漿泵，使水泥漿噴入被攪動(dòng)的土中，以便進(jìn)行充分拌和，再采用二噴四攪的工藝方法重復(fù)攪拌和提升至樁頂，完成后關(guān)閉噴漿泵，樁體即澆筑完成[5]。在攪拌過程中，要記錄讀數(shù)表的變化情況，確定持力層必須準(zhǔn)確，樁體進(jìn)入持力層的深度要適中，避免過深導(dǎo)致的問題，如底部壓力過大、水泥漿無法滲入、底部無法成樁等。施工開始之前，要做好施工場地的臨時(shí)截、排水設(shè)施的配備，對施工場地范圍內(nèi)的管線進(jìn)行整理，施工過程中，打樁位應(yīng)高于定位水泥攪拌樁的位置和樁的高程，設(shè)置導(dǎo)向架以用于引導(dǎo)攪拌樁進(jìn)入土層，安裝扭力頭到鉆桿上，調(diào)整其轉(zhuǎn)速和扭矩以滿足施工要求，攪拌樁機(jī)的鉆頭中心要對準(zhǔn)樁位標(biāo)記，偏差不得大于2 cm。

3.2 工藝要求

水泥攪拌樁施工工藝主要用于改善軟弱土地基的承載力和減少沉降，其工藝要求主要包括幾個(gè)方面：（1）要根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和設(shè)計(jì)要求，確定攪拌樁的布置、直徑、長度和水泥摻量，并準(zhǔn)備相應(yīng)的施工設(shè)備，比如攪拌樁機(jī)、水泥供應(yīng)系統(tǒng)、測量設(shè)備等。（2）要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行攪拌樁的精確定位，使用專用的攪拌樁機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆孔速度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況調(diào)整。（3）要按照設(shè)計(jì)要求配制水泥漿，確定漿液配置水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)為42.5級(jí)。（4）要嚴(yán)格控制水灰比，要求漿液不離析、泵送連續(xù)，使配制的水泥漿發(fā)生凝稠狀態(tài)時(shí)再更換，嚴(yán)防水泥漿結(jié)塊，確保漿體的均勻性和穩(wěn)定性[6]。

在攪拌樁機(jī)的攪拌下，將水泥漿注入土中，同時(shí)攪拌樁機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使水泥漿與土充分混合，攪拌樁機(jī)在提升過程中應(yīng)繼續(xù)攪拌，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。施工過程中，應(yīng)定期檢查攪拌樁的位置、直徑、長度等參數(shù)，對水泥漿的漿體比重和濃度應(yīng)開展適時(shí)檢測，確保漿體質(zhì)量。施工完成后，還應(yīng)對攪拌樁的均勻性和強(qiáng)度等進(jìn)行檢測，要詳細(xì)記錄施工過程中的各項(xiàng)參數(shù)，包括鉆孔深度、水泥漿用量、攪拌時(shí)間等，以便于后期對施工質(zhì)量的分析和評估，具體施工時(shí)還需結(jié)合工程的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)氐囊?guī)范要求進(jìn)行調(diào)整。

4 水泥攪拌樁技術(shù)施工質(zhì)量控制及問題處理

水泥攪拌樁質(zhì)量控制要點(diǎn)包括水泥質(zhì)量、樁位及垂直度、水灰比、樁長以及攪拌速度及每米水泥用量。

4.1 水泥攪拌樁技術(shù)施工質(zhì)量控制

水泥攪拌樁成樁工藝一般為四攪兩噴，按照15 m樁長進(jìn)行設(shè)置，每根樁成樁時(shí)間大概為90 min（攪拌樁的打入速度控制在1 m/min，噴漿速度在0.5 m/min，樁頂0.5 m進(jìn)行復(fù)攪）。按照規(guī)定的施工配合比加注施工用水，標(biāo)定上水位線（水位線可采用在攪拌桶內(nèi)壁焊接鋼筋塊的方式標(biāo)定），以便每次加水量清晰可控。按照施工水灰比加注水泥，制漿完成后用比重計(jì)測量水泥漿比重，水泥攪拌樁機(jī)對應(yīng)技術(shù)放點(diǎn)并確定樁位編號(hào)，檢查鉆機(jī)樁位的偏差小于50 mm，水泥攪拌樁樁機(jī)所使用的鉆頭直徑不得小于設(shè)計(jì)樁徑，施工質(zhì)量控制常見問題及處理方法如表2所示。

4.2 水泥攪拌樁技術(shù)施工常見問題與處理

（1）噴漿阻塞：漿液的黏度過高或過低，都會(huì)影響其流動(dòng)性，如果管道內(nèi)的漿液無法順暢傳輸，最終會(huì)導(dǎo)致堵塞。如果漿液中存在顆粒物質(zhì)過大，例如未被充分分散的水泥顆粒，它們在管道內(nèi)會(huì)聚集，形成堵塞點(diǎn)，使噴漿無法均勻噴灑，管道內(nèi)部的雜質(zhì)和殘留的混凝土塊也是潛在的堵塞因素。機(jī)械故障或設(shè)備磨損也可能誘發(fā)噴漿系統(tǒng)的運(yùn)行異常，加劇了阻塞問題的發(fā)生，設(shè)備部件的損壞或不正常運(yùn)行，如泵的失效或攪拌機(jī)的故障，導(dǎo)致漿液不能被有效傳送，進(jìn)而引發(fā)管道的堵塞。

（2）噴漿不足：不適當(dāng)?shù)臐{液配比或漿液供應(yīng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致漿液供應(yīng)不足，容易引發(fā)噴漿不均勻，設(shè)備故障或泵的性能下降導(dǎo)致漿液輸送不足，機(jī)械設(shè)備的失效或不正常運(yùn)行限制了漿液的供應(yīng)，從而降低了施工效率。

（3）進(jìn)尺受阻：復(fù)雜的地質(zhì)條件，如堅(jiān)硬的地層或巖石層，可能導(dǎo)致攪拌樁難以深入，從而限制進(jìn)尺。設(shè)備性能限制是一個(gè)關(guān)鍵因素，如攪拌機(jī)功率不足或鉆頭強(qiáng)度不夠，都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)尺受阻，操作不當(dāng)，如不合理的操作順序或施工速度過快，也對進(jìn)尺產(chǎn)生負(fù)面影響。

（4）速度失穩(wěn)：在深層攪拌施工中，速度失穩(wěn)通常涉及不適當(dāng)?shù)牟僮鳌⒃O(shè)備性能問題和地質(zhì)條件的挑戰(zhàn)。操作不當(dāng)，包括不合理的施工速度和操作順序，導(dǎo)致深層攪拌過程的不穩(wěn)定性；設(shè)備性能問題，如不穩(wěn)定的攪拌機(jī)性能或泵系統(tǒng)壓力波動(dòng)，導(dǎo)致施工速度失穩(wěn)；地質(zhì)條件的變化，如遇到堅(jiān)硬的地層或巖石，對深層攪拌速度產(chǎn)生負(fù)面影響。

5 施工質(zhì)量檢測

水泥攪拌樁施工質(zhì)量的檢測是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，以確保樁體的施工質(zhì)量和安全性，目前采取的檢測方法主要有三種：（1）鉆芯取樣檢測法，通過鉆孔取芯來檢查樁身長度、樁身各部位水泥含量、水泥土的攪拌均勻程度以及樁身的抗壓強(qiáng)度等，以便直觀了解樁體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料分布。（2）靜載試驗(yàn)檢測法，通過壓板加載測試地基承載力，能直接檢測出單樁或復(fù)合地基的承載力。（3）應(yīng)力波反射檢測法，其以彈性體內(nèi)的應(yīng)力波傳播理論為依據(jù)，主要檢測水泥土攪拌樁的樁身質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求[7]。

在質(zhì)量檢測過程中，施工員應(yīng)密切關(guān)注施工中的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，比如噴粉量、復(fù)攪深度等，可以通過觀察群樁樁頂?shù)钠烬R度、間距均勻性以及樁體的圓勻度來判斷施工質(zhì)量，隨機(jī)抽查的樁數(shù)應(yīng)不少于樁數(shù)的0.2%，且不得少于3根，以保證檢測結(jié)果具有廣泛代表性，水泥攪拌樁施工質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

6 結(jié)語

綜上所述，文章闡述了水泥攪拌樁技術(shù)在高速公路軟基路段的應(yīng)用背景、技術(shù)原理和施工要點(diǎn)，通過在天眉樂高速公路軟基路段實(shí)際工程案例中的應(yīng)用效果，說明了該技術(shù)在提高軟基路段承載力、減少沉降、縮短工期等方面具備的優(yōu)勢。隨著科技的不斷進(jìn)步和工程實(shí)踐的深入，水泥攪拌樁技術(shù)有望在材料性能、施工工藝、智能化等方面取得新的突破，在高速公路、鐵路、橋梁等工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊，深入開展對水泥攪拌樁技術(shù)在公路軟基路段的應(yīng)用研究，可以為該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供有益參考。

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