雙向水泥攪拌樁法在軟基處理中的工程實(shí)踐

許梁

湖州美億建設(shè)有限公司 313000

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水泥攪拌樁被廣泛應(yīng)用于軟土地基的處理中。在常規(guī)的水泥攪拌樁的基礎(chǔ)上，現(xiàn)又開發(fā)出了更利于控制施工質(zhì)量的雙向水泥攪拌樁。本文根據(jù)筆者的工程實(shí)踐，對(duì)軟基處理方法，雙向水泥攪拌樁法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：雙向水泥攪拌樁法；釘形水泥土雙向攪拌樁；軟基處理；工程實(shí)踐

1引言

水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土低地基的一種方法，它利用水泥作固化劑，用特殊攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，成為具有一定硬度、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。水泥攪拌樁具有施工簡(jiǎn)單、快速、振動(dòng)小、擠土效應(yīng)弱、無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)，并能有效地控制軟土地基的穩(wěn)定性，減少和控制沉降量的特點(diǎn)，主要用于淤泥加固與質(zhì)土、粉土和含水量較高并且且地基承載力不大的地基，是近年來(lái)在軟基處理中軟應(yīng)用比較廣泛的一種方法。

2軟土

2.1軟土特性

軟土是指濱海、湖沼、谷地等的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。同時(shí)具有固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。

2.2軟土對(duì)路基工程的影響

路基是公路的重要組成部分，是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受由路面?zhèn)鱽?lái)的荷載，應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性和耐久性。因軟土地基具有天然含水量高、孔隙比大固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差等特性，軟土地質(zhì)土層對(duì)施工期間及工后路基穩(wěn)定性和耐用性有較大不利因素，軟土固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)引起時(shí)間不夠?qū)е侣坊鶑?qiáng)度低，如果剪切強(qiáng)度超過(guò)土體抗剪強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生局部剪切破壞，有可能導(dǎo)致軟土地基的失穩(wěn)破壞；如軟土地基不采取有針對(duì)性的處理措施，隨時(shí)間的推移。將會(huì)出現(xiàn)路面沉陷的危害，直接影響到公路的安全功能。故軟土地基處理是公路工程施工中遇到的難點(diǎn)之一。也是勘察設(shè)計(jì)及施工單位重點(diǎn)解決的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1.3解決方法

對(duì)于軟土地基的有效處理方法有真空預(yù)壓法；反壓護(hù)道法；水泥土攪拌樁法；換填墊層法等其中，水泥土攪拌樁是膠結(jié)法處理軟土地基的最常用的一種，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)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(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有一定穩(wěn)定性和強(qiáng)度的地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應(yīng)視為復(fù)合地基，樁土共同承擔(dān)荷載。它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)

3雙向水泥攪拌樁法

3.1雙向水泥攪拌樁工作原理

水泥土雙向攪拌樁的成樁機(jī)械是對(duì)現(xiàn)行水泥土攪拌樁成樁機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)得到的，其中包括對(duì)鉆桿、鉆頭、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等的改進(jìn)，鉆桿多采用同心雙軸鉆桿，并把正向旋轉(zhuǎn)葉片、噴漿口設(shè)置在內(nèi)鉆桿上，把反向旋轉(zhuǎn)葉片安裝在外鉆桿上，外桿上葉片過(guò)程中的壓漿作用和正反向旋轉(zhuǎn)葉片同時(shí)雙向攪拌水泥土，從而控制水泥漿在兩組葉片之間，阻斷水泥漿從上面冒出，保證樁體中水泥漿的均勻分布和攪拌，確保所成樁子質(zhì)量。

3.2雙向水泥土攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)水泥土攪拌樁相比，雙向攪拌樁各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果明顯優(yōu)于常規(guī)攪拌樁；雙向水泥土攪拌樁攪拌更均勻，提高了成柱質(zhì)量，并遠(yuǎn)高于常規(guī)攪拌樁。提高工效、節(jié)省工程造價(jià)，雙向水泥土攪拌機(jī)械可在常規(guī)的水泥土攪拌樁機(jī)械上進(jìn)行改造即可使用。由于雙向水泥土攪拌樁產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力小于常規(guī)工藝，雙向水泥攪拌樁可以改善施工過(guò)程中的冒漿問題，從而保證水泥攪拌樁中水泥的含量。

4釘形雙向水泥土攪拌樁施工技術(shù)

4.1施工工藝

具體施工工藝為：①施工場(chǎng)地清表整平；②根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)情況布設(shè)樁位圖；③水泥質(zhì)量需要事先進(jìn)行抽樣檢測(cè)，確保固化劑材料質(zhì)量；④預(yù)先試樁，首先進(jìn)行鉆芯取樣進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，獲取合理的固化劑摻量；⑤對(duì)于施工攪拌樁，濕噴工藝需要選用四攪兩噴法；⑥樁頂施工至原地面以下30 cm停漿，然后翻犁摻灰壓實(shí)（摻5%生石灰），鋪設(shè)一層土工格柵，回填30啪碎石墊層。⑦水泥摻人量建議100 kg/m。施工機(jī)械采用深層攪拌樁機(jī)（宜興周鐵SJB—II），配有卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊掛裝置滑輪、液壓系統(tǒng)、水泥制備系統(tǒng)等。

4.2施工機(jī)械

表1 施工機(jī)械技術(shù)參數(shù)

設(shè)備名稱 技術(shù)參數(shù)及要求

機(jī)型 DM一3犁

鉆桿 外徑127 lnm，內(nèi)徑89mm

攪拌鉆頭灰漿泵 可自動(dòng)伸縮鉆頭泵鼉50 L/rain，泵壓l 500 kPa

灰漿攪拌機(jī) 容積為0.5 ITl3的灰漿攪拌機(jī)

電焊機(jī) 220 V，50 kW

電腦記錄儀 能自動(dòng)記錄施工過(guò)程并打印成樁資料

計(jì)量裝置 包括深度計(jì)、流量計(jì)、電流表、電壓表等送計(jì)量部門進(jìn)行標(biāo)定

動(dòng)力設(shè)備 滿足工程需要的發(fā)電機(jī)組或市電

4.3施工注意事項(xiàng)

施工前需要進(jìn)行試樁攪拌樁，養(yǎng)護(hù)成樁28 d后需進(jìn)行樁身質(zhì)量評(píng)定，并且需要檢測(cè)單樁、地基承載力。攪拌樁施工根據(jù)施工工藝性試驗(yàn)時(shí)確定的操作壓力、噴漿量、鉆機(jī)鉆進(jìn)與提升速度、孔底電流等參數(shù)進(jìn)行，并隨時(shí)記錄參數(shù)。施工過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)噴漿量超過(guò)設(shè)計(jì)噴漿量，就需要對(duì)原樁進(jìn)行復(fù)鉆和復(fù)噴。如遇到河塘路段，則先回填清淤、碾壓處理，再新型攪拌樁施工，填淤處理打樁路段時(shí)不能攤鋪碎石、土工柵等；擋土墻路段中，擋土墻基面范圍內(nèi)水泥攪拌樁施工至擋土墻基底下30 cm。加固區(qū)應(yīng)設(shè)置臨時(shí)排水設(shè)施，保持排水暢通。

4.4 質(zhì)量控制

4.4.1 施工過(guò)程控制

攪拌下沉下鉆時(shí)，噴漿口到達(dá)地面線電腦開始計(jì)數(shù)，此時(shí)操作人員應(yīng)通知質(zhì)檢人員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，對(duì)起點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)后即可下鉆，攪拌軸下沉過(guò)程中速度可由電流表的電流控制，工作電流不應(yīng)大于額定的電流值，在正常工作時(shí)的電流值幾乎為定值，當(dāng)電流值突變時(shí)說(shuō)明已鉆到硬質(zhì)層，再繼續(xù)下鉆50cm作為最后的樁長(zhǎng)；按要求配置水泥漿，嚴(yán)格控制水泥漿的比重，對(duì)每盤漿體進(jìn)行抽檢，檢測(cè)合格的水泥漿方可泵送，壓力控制在0.4～0.6Mpa；水泥漿拌和時(shí)間不得少于3分鐘，制備好的水泥漿不得離析、沉淀，水泥漿存放時(shí)間不得大于2小時(shí)，否則應(yīng)予廢棄。已制備好的水泥漿在倒入漿池時(shí)，應(yīng)加篩過(guò)濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊。攪拌軸下鉆到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，按先前確定的速度（檔位）均勻的邊噴漿邊提升；為了保證樁的完整性，應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿停漿時(shí)間，開鉆后要連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行提鉆作業(yè)。為了保證樁體漿體的均勻性，濕噴樁下鉆時(shí)不宜噴漿。重復(fù)攪拌攪拌軸提升至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高時(shí)，關(guān)閉灰漿泵，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好用完。為使軟土和水泥漿攪拌更加均勻，必須再次將攪拌軸邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中至設(shè)計(jì)深度后，再將攪拌軸提升出地面；

4.4.2樁身質(zhì)量檢測(cè)

施工過(guò)程中必須隨時(shí)檢查柱身在施工過(guò)程中有無(wú)異?，F(xiàn)象，記錄處理方法以及措施。濕噴樁成樁七天后，進(jìn)行開挖自檢，觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度，測(cè)量成樁直徑、質(zhì)量，并如實(shí)記錄，根據(jù)擊數(shù)用對(duì)比法判定樁身強(qiáng)度，抽檢頻率2%，如發(fā)現(xiàn)凝體不良現(xiàn)象等情況，應(yīng)及時(shí)報(bào)廢補(bǔ)樁。成樁28天后由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師截取整段樁體并分成三段進(jìn)行樁的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)試驗(yàn)，主要檢查：是否貫穿軟土層樁身的長(zhǎng)度，噴漿量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，樁身成型情況，水泥土攪拌均勻程度、樁身的強(qiáng)度。抽查中如出現(xiàn)實(shí)際施工長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不符的樁，并以此數(shù)據(jù)作為計(jì)量的一個(gè)依據(jù)。

4.4.3承載力檢測(cè)

載荷試驗(yàn)法釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基承載力的常用方法，分為復(fù)合地基靜載和單樁載荷載試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)檢宜在成樁28天后進(jìn)行，樁身強(qiáng)度需要滿足荷載試驗(yàn)所需要的條件。

5總結(jié)

釘型雙向深層水泥土攪拌樁是利用土被鉆頭原地旋轉(zhuǎn)攪拌并與固化劑進(jìn)行拌合后成樁，能充分利用軟土，避免了大量挖掘和棄土；施工過(guò)程中無(wú)噪音、污染，對(duì)周圍環(huán)境無(wú)不良影響；應(yīng)用了路堤樁工作受力的。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水泥攪拌樁被廣泛應(yīng)用于軟土地基的處理中，有較大的發(fā)展前景，需要我們努力探索。

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