水泥深層攪拌樁在公路軟基處理中的應用

徐奇志

摘要：水泥攪拌樁是用于加固飽和軟粘土的一種方法，就是利用水泥、水配制成漿液等作為固化劑，用專用的攪拌鉆機將固化劑等噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學反應，使軟土結(jié)成具有一定強度的水泥樁體而形成復合地基的一種施工方法。本文介紹水泥深層攪拌樁公路軟基處理中的應用。

關(guān)鍵詞：水泥深層攪拌樁；公路；軟基處理

1 前言

美國在二戰(zhàn)后研究開發(fā)成功一種就地攪拌樁（MIP），1953年日本從美國引入這種方法，國內(nèi)在1977年10月開始進行深層攪拌樁的室內(nèi)實驗和施工機械的研制工作。由于水泥攪拌樁具有能有效減少總沉降量、能承受較大的加荷速率、抗豎向變形能力強、可大大縮短施工期等優(yōu)點，目前在公路建設領(lǐng)域應用得較為廣泛。文章對水泥深層攪拌樁施工工藝流程、設計參數(shù)及要求、施工控制、質(zhì)量檢驗等控制環(huán)節(jié)做了詳細分析，共同行參考。

2 施工工藝

2.l 施工機械

水泥攪拌樁的施工機械為鉆機、粉漿機和空壓機。

鉆機：是水泥攪拌樁的主要成樁機械，應具有動力大、操作靈活、能按不同速度均勻地正向鉆進和反向提升、能前后左右自行移動的功能。

噴漿設備：是定量發(fā)送漿體材料的設備，包括儲灰罐、發(fā)送裝置、計量控制裝置等，是施工的關(guān)鍵設備。

壓縮機；力水泥攪拌樁施工提供一定壓力的氣源，使水泥漿液克服噴漿口土體阻力而噴入土中。

2.2 要加強對比工機械設備的檢驗

每臺樁機必須配盤可以控制樁身每米噴漿量的記錄器，且記錄器上應當準確地自動記錄操作時間、深度、噴漿量、樁位編號、復攪深度、復攪次數(shù)等參數(shù)。樁機上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱必須經(jīng)過標定，不合格的儀表必須更換。每臺樁機鉆架相互垂直的兩個面上各設置一個0.5kg重的吊線錘，并畫上垂直線。在每臺樁機的鉆架上畫上鉆進刻度線，標寫醒目的深度。鉆頭直徑的磨損量不得大于lcm。

2.3 加強對原材料的檢驗

所用水泥必須經(jīng)過試驗室抽檢。滿足規(guī)范的要求。并盡量不采用那些產(chǎn)量較小、質(zhì)量不穩(wěn)定的小水泥廠生產(chǎn)的水泥。

水泥的堆放應該符合防雨、防潮的要求，嚴禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

2.4 施工前必須進行工藝試樁

不同地段具有不同的地質(zhì)條件，為了克服盲目性，確保加固地基收到預期的效果，在施工前必須進行工藝試樁，試樁數(shù)量不少于5根。試樁的目的是：

提供滿足設計噴漿量的各種操作參數(shù)。如管道壓力、灰罐壓力、鉆機提升速度、鉆進速度、攪拌速度等。

驗證攪拌均勻程度及成樁直徑。確定該地質(zhì)條件下，水泥土配合比是否適用于現(xiàn)場，選擇符合質(zhì)量要求的合理摻灰量。確定該地質(zhì)條件下，掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施。確定進入持力層的判別方法。檢測樁身的無側(cè)限抗壓強度是否滿足設計要求，即28d強度不得低于0.8MPa，檢驗28d單樁允許承載力和允許復合地基（三樁）承載力是否分別達到300kPa和130kPa。檢驗加固劑分布的均勻性和有效加固長度能否符合設計要求。

2.5 作業(yè)流程

清理場地→施工放樣→鉆機定位→鉆進到設計深度（預攪）→成樁→調(diào)平→送風→噴漿、攪拌、提升→離地面50cm停止噴灰→復攪（一邊攪拌一邊噴漿）下沉→至樁底停止攪拌、噴漿lmin→攪拌提升至樁頂→關(guān)閉電源，鉆機移位。

3 施工過程監(jiān)控要點

項目經(jīng)理部指派專人負責水泥樁的施工，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應編號，應將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機長、現(xiàn)場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛干鉆機明顯處，確保人員到位，責任到人。

水泥攪拌樁開鉆之前，應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。

為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。

對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數(shù)。

為了確保樁體每米摻和量以及水泥漿用量達到設計要求，每臺機械均應配備電腦記錄儀。同時現(xiàn)場應配備水泥漿比重測定儀，以備監(jiān)理工程師和項目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設計要求。

水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12%每米摻灰量46.25kg、高效減水劑0.5%。

水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個擋位。每根樁的正常成樁時間應不少于40分鐘，噴漿壓力不小于0.4MPa。

為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30秒，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30秒。

施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間每根樁開鉆后應連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應不小于一根樁的用量.若儲漿量小于上述重量時，不得進行下一根樁的施工

施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應按監(jiān)理工程師要求整樁復攪，復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時應及時記錄中在12小時內(nèi)采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內(nèi)，補噴重疊段應大于100cm，超過12小時應采取補樁措施。

4 質(zhì)量檢驗

4.1 檢驗方法

水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進行樁身質(zhì)量檢驗。

①檢驗攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的"結(jié)核"或未被攪勻的土團。

②觸探試驗：根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)（N10：與水泥土強度對比關(guān)系來看，當樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時，樁身強度已能滿足設計要求l或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時，樁身強度也能達到設計要求。輕便觸探的深度一般不超過4m.

水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場指定相對均勻部位，送實驗室做（3個一組）28天齡期的無側(cè)限抗壓強度試驗，留一組試件做三個月齡期的無側(cè)限抗壓實驗，以測定樁身強度。鉆孔取芯頻率為1%～1.5%。

如果某段或某-橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結(jié)果不合格率小于10%，則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求，如果不合格率大于10%小于20%時，則應在該段同等補樁，如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。

對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

在特大橋橋臺或軟土層深厚的地方，或?qū)κ┕べ|(zhì)量有懷疑時，可在成樁28天后，由監(jiān)理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力。隨機抽查的樁數(shù)不宜少于樁數(shù)的0.2%，且不得少于3根。試驗用最大載荷量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。

4.2 觀察鑒定

樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象；攪拌均勻，凝體無松散；群樁樁頂齊，間距均勻。

結(jié)語：

公路軟基處理屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質(zhì)量。