基于水泥攪拌樁的公路軟基加固處理技術(shù)

陳凱++石文濤++張欣

摘 要：關(guān)于軟基處理的方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者、工程技術(shù)人員已提出至少十幾種，如置換法、加固法、頂壓法、砂石樁法及深層攪拌法等。本文論述了水泥攪拌樁的加固機(jī)理、施工工藝、工程應(yīng)用及檢測(cè)過程中的一些注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：軟土；地基處理；水泥攪拌樁；復(fù)合地基

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

水泥攪拌樁是將制備好的水泥漿注入土中，并和土一起攪拌形成水泥土。利用水泥的水化作用以及與土壤顆粒的化學(xué)反應(yīng)，不僅可以獲得地基加固的強(qiáng)度，有效地降低沉降體積，承受較大的荷載率，還可以提高地基變形能力。水泥攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土及黏性土地基。水泥攪拌樁復(fù)合地基的剛度與水泥摻量和混合均勻度有關(guān)。

1.水泥攪拌樁對(duì)軟基路堤的加固原理

水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程， 它與混凝土硬化機(jī)理不同，由于水泥摻量少，水泥是在具有一定活性介質(zhì)——土的圍繞下進(jìn)行反應(yīng)，硬化速度較慢，且作用復(fù)雜，水泥水解和水化生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團(tuán)粒化作用以及凝硬反應(yīng)，使水泥土土體強(qiáng)度大大提高。

2.水泥攪拌樁的施工工藝

水泥攪拌樁的施工工藝：樁位放樣→鉆機(jī)就位→測(cè)試和調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)下鉆至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)噴漿提升鉆桿→鉆入地面以下0.3m→再次噴漿下鉆至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地面→至樁頂結(jié)束→進(jìn)入下道工藝。

3.水泥攪拌樁的工程應(yīng)用

3.1設(shè)計(jì)

在工程設(shè)計(jì)中，原有硬路的路肩和拓寬部分使用水泥攪拌樁加固。設(shè)計(jì)樁徑為50cm，原有硬路的路肩間距為1.6m，拓寬部分的間距為1.2m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置，樁尖通常要求穿透淤泥層，樁長(zhǎng)一般為6m～14m。施工采用二次混合工藝，水泥土攪拌樁的水泥摻量為55kg/m，水泥土的無(wú)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)為等于或大于1MPa。經(jīng)處理后軟土地基的承載力應(yīng)小于100kPa。為減少樁間土壤的沉降差，分別選擇200m的道路進(jìn)行測(cè)試。通過分析和比較后，在水泥攪拌樁頂部與路基頂部之間增加20cm厚的緩沖墊、5cm×5cm的GSZ層和厚25cm、水泥含量3%的穩(wěn)定礫石層，如圖1所示。由于個(gè)別原有路肩受到高壓電纜的影響，使用高壓旋噴樁進(jìn)行加固，但這一處理方法的成本較高。

3.2 施工技術(shù)參數(shù)

3.2.1 施工技術(shù)要求

（1）孔位偏差：<2cm

（2）樁體垂直度偏差：<1.5%

（3）樁徑允許偏差：≯5cm

（4）固化劑：通用硅酸鹽水泥R32.5，水灰比為0.6。

3.2.2 施工機(jī)械配置

根據(jù)水泥攪拌樁工程的規(guī)模，各施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配置一臺(tái)PH-5系列深層攪拌樁機(jī)、一臺(tái)發(fā)電機(jī)、一臺(tái)砂漿攪拌機(jī)（功率為3kW，容量為200L）、一個(gè)集料斗（容量為300L）、一臺(tái)砂漿泵（功率為12.5kW，工作壓力為0.5～1MPa）和一個(gè)功率控制箱。

3.2.3 施工工藝

（1）施工工藝的參數(shù)確定

PH-5攪拌樁機(jī)噴霧器的施工技術(shù)參數(shù)采用現(xiàn)場(chǎng)施工樁的結(jié)果。在施工過程中，參數(shù)可根據(jù)不同地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，但水泥摻入比（0.6）和水泥含量（55 kg/m）不得隨意更改。

（2）施工前活動(dòng)

應(yīng)認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)交通警示、設(shè)備維護(hù)和材料準(zhǔn)備工作，并準(zhǔn)備好技術(shù)交底以確保根據(jù)試樁的結(jié)果和參數(shù)進(jìn)行施工。

（3）施工布置

首先，測(cè)量工程師放置導(dǎo)樁到位，即導(dǎo)樁的兩根柱靠近原有水泥混凝土路面的邊緣。然后由施工工人放置其他樁。

（4）清潔樁頂處原有硬道的路肩、路面結(jié)構(gòu)使用風(fēng)鎬對(duì)原有硬道的路肩、路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行手動(dòng)清潔，清洗直徑大于55cm。

（5）施工方法如圖2所示，圖2中（a）表示鉆機(jī)定位，（b）表示鉆機(jī)鉆入，（c）表示鉆孔最終停止位置，（d）表示刷白提升，（e）表示合成攪拌樁。。

4.水泥攪拌樁施工檢測(cè)注意事項(xiàng)

對(duì)水泥攪拌樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程，并應(yīng)堅(jiān)持全程的施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并對(duì)照規(guī)定的施工工藝對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

（1）施工項(xiàng)目管理組應(yīng)指定專人全程監(jiān)督水泥攪拌樁的施工。

（2）施工過程中應(yīng)保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤的水平及導(dǎo)向架的豎直，根據(jù)規(guī)范要求，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁機(jī)和樁位的偏差不得大于50mm。不能與成樁7d后的現(xiàn)澆樁一同開挖，且嚴(yán)禁使用該機(jī)器進(jìn)行挖掘。樁頭應(yīng)小心布置，不得使用重錘進(jìn)行敲擊，樁頭應(yīng)平整，且必須高出底樁2cm～3cm。

（3）為保證水泥漿能到達(dá)樁底，樁頭鉆進(jìn)設(shè)計(jì)深度時(shí)，必須預(yù)留一定的停留時(shí)間（約2～3分鐘）。

（4）施工過程中必須隨時(shí)檢查水泥含量、樁長(zhǎng)、合成攪拌長(zhǎng)度。工人應(yīng)檢查有無(wú)異常情況并記錄下處理方法和措施。容量計(jì)用于制備漿液，過程中需要注意水灰比的控制。當(dāng)噴出水泥漿和空氣且空氣壓力達(dá)到0.45 MPa時(shí)，應(yīng)立即停止灌注水泥漿，將鉆頭吊出地面，切斷空氣壓縮機(jī)的電源并查明堵塞的原因。

（5）在樁施工過程中，必須保證在噴出水泥漿的同時(shí)能對(duì)樁進(jìn)行提升操作并能連續(xù)進(jìn)行。

（6）在水泥攪拌樁施工完成后，需要進(jìn)行下列質(zhì)量檢查。淺部開挖：樁頂挖出500 mm，對(duì)成樁直徑及攪拌均勻程度進(jìn)行目視檢查；成樁7d后應(yīng)使用便攜式測(cè)深儀檢測(cè)樁的質(zhì)量，貫入點(diǎn)應(yīng)在1/4樁徑方向，采樣率為2%，并按設(shè)計(jì)要求對(duì)重要的機(jī)械部件進(jìn)行切割取樣，制作標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn)；成樁28d后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樁體的取芯樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢查比例為5‰，各工作現(xiàn)場(chǎng)要求混合上、中、下三部位進(jìn)行試驗(yàn)的樁應(yīng)超過3根，水泥砂漿用于鉆孔后的回填和灌注。在對(duì)地基進(jìn)行竣工驗(yàn)收時(shí)，通過復(fù)合地基和單樁的載荷試驗(yàn)來測(cè)試成樁28d后的承載力，且檢查數(shù)量應(yīng)超過樁總數(shù)的1%。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，水泥土攪拌樁復(fù)合地基是較好的軟基處理手段之一。本文介紹了水泥土攪拌樁復(fù)合地基的基本原理，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了水泥攪拌樁的一般施工過程，同時(shí)對(duì)施工中的一些注意事項(xiàng)和對(duì)水泥攪拌樁的檢測(cè)進(jìn)行探討，可作為工程技術(shù)人員和相關(guān)科技研究者的參考。

參考文獻(xiàn)

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