如何運用水泥深層攪拌樁處理公路軟基路段

梁萬連　韋朱剛

摘要：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(bǔ)救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴(yán)格控制才能確保工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：公路工程；軟基處理；水泥深層攪拌樁施工；質(zhì)量控制

中圖分類號：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0181-02

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(jī)將固化劑等噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強(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)，使軟土結(jié)成具有一定強(qiáng)度的水泥樁體而形成復(fù)合地基的一種施工方法。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(jìn)行深層攪拌樁的室內(nèi)實驗和施工機(jī)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(qiáng)、可大大縮短施工期等優(yōu)點，目前在公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛。文章對水泥深層攪拌樁施工工藝流程、設(shè)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(xì)分析。

一、施工工藝

（一）施工機(jī)械

水泥攪拌樁的施工機(jī)械為鉆機(jī)、粉漿機(jī)和壓縮機(jī)。鉆機(jī)是水泥攪拌樁的主要成樁機(jī)械，應(yīng)具有動力大、操作靈活、能按不同速度均勻地正向鉆進(jìn)和反向提升、能前后左右自行移動的功能。噴漿設(shè)備是定量發(fā)送漿體材料的設(shè)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(shè)備。壓縮機(jī)為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。

（二）加強(qiáng)對機(jī)械設(shè)備和原材料的檢驗

每臺樁機(jī)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(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地自動記錄操作時間、深度、噴漿量、樁位編號、復(fù)攪深度、復(fù)攪次數(shù)等參數(shù)。樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱必須經(jīng)過標(biāo)定，不合格的儀表必須更換。每臺樁機(jī)鉆架相互垂直的兩個面上各設(shè)置一個0.5kg重的吊線錘，并畫上垂直線。在每臺樁機(jī)的鉆架上畫上鉆進(jìn)刻度線，標(biāo)寫醒目的深度。鉆頭直徑的磨損量不得大于1cm。

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(yīng)該符合防雨、防潮的要求，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

（三）施工前必須進(jìn)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(yù)期的效果，在施工前必須進(jìn)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(shè)計噴漿量的各種操作參數(shù)，如管道壓力、灰罐壓力、鉆機(jī)提升速度、鉆進(jìn)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(jìn)入持力層的判別方法；檢測樁身的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求，即28d強(qiáng)度不得低于0.8MPa，檢驗28d單樁允許承載力和允許復(fù)合地基（三樁）承載力是否分別達(dá)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(shè)計要求。

（四）作業(yè)流程

清理場地→施工放樣→鉆機(jī)定位→鉆進(jìn)到設(shè)計深度（預(yù)攪）→成樁→調(diào)平→送風(fēng)→噴漿、攪拌、提升→離地面50cm停止噴灰→復(fù)攪（一邊攪拌一邊噴漿）下沉→至樁底停止攪拌、噴漿1min→攪拌提升至樁頂→關(guān)閉電源，鉆機(jī)移位。

二、施工過程監(jiān)控要點

項目經(jīng)理部指派專人負(fù)責(zé)水泥樁的施工，全過程旁站監(jiān)理攪拌樁的施工過程。所有施工機(jī)械均應(yīng)編號，應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機(jī)長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛干鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)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(jī)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(jìn)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(fù)攪次數(shù)。為了確保樁體每米摻和量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計要求，每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時現(xiàn)場應(yīng)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(shè)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(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復(fù)攪時可提高一個擋位。每根樁的正常成樁時間應(yīng)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(yīng)在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時間為30秒。施工時應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時間和停漿時間每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁的用量。若儲漿量小于上述重量時，不得進(jìn)行下一根樁的施工。施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按監(jiān)理工程師要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不得小于設(shè)計用量。如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時應(yīng)及時記錄中在12小時內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報于施工記錄內(nèi)，補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過12小時應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

三、質(zhì)量檢驗

（一）檢驗方法

1．水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗。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(tuán)。觸探試驗：根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)（N10：從水泥土強(qiáng)度對比關(guān)系來看，當(dāng)樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時，樁身強(qiáng)度已能滿足設(shè)計要求1或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時，樁身強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計要求。輕便觸探的深度一般不超過4m。

2．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(qiáng)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(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為1%～5%。

3．如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)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(yīng)在該段同等補(bǔ)樁，如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。

4．對攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實。

5．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(jī)指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力。隨機(jī)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(fù)合地基設(shè)計荷載的兩倍。

（二）觀察鑒定

1．樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象。

2．?dāng)嚢杈鶆?，凝體無松散。

3．群樁樁頂齊，間距均勻。

四、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(bǔ)救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴(yán)格控制才能確保工程質(zhì)量。

作者簡介：梁萬連（1972－），男，廣西欽州人，廣西南寧新技術(shù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)開發(fā)總公司市政工程部主任，工程師，研究方向：公路、橋梁、市政工程管理。