公路軟基中水泥攪拌樁施工應(yīng)用 探討

吉光杰

（河北省邯鄲市光太公路工程有限公司，河北 邯鄲 056001）

0 引言

水泥土攪拌樁軟基處理采用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)在軟基深部就地將軟土和固化劑（漿體或粉體）強(qiáng)制拌合，利用固化劑和軟土發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使凝結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性好和較高強(qiáng)度的不同形狀的樁、墻體或塊體等，與天然地基形成復(fù)合地基，改善地基的承載力和變形模量。

1 水泥土攪拌樁軟基處理特點(diǎn)

公路軟基采用水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，在地基加固過程中無振動(dòng)、無噪聲，對(duì)環(huán)境無污染。對(duì)土無側(cè)向擠壓，同時(shí)對(duì)于鄰近建筑物影響很??；能自立支護(hù)擋土，不需要支撐和拉錨，則可以根據(jù)公路軟基處理要求作成柱狀、壁狀、格子狀和塊狀等加固形狀；樁體連接成壁后有隔水帳幕作用，墻壁不會(huì)滲水，一般基坑不需要采取降水措施；可有效地提高地基強(qiáng)度（當(dāng)水泥摻量為8%和10%時(shí)，加固體強(qiáng)度分別為0.24MPa和0.65MPa，而天然軟土地基強(qiáng)度僅0.006MPa；同時(shí)施工期較短，造價(jià)低廉，效益顯著。冬季施工時(shí)應(yīng)注意負(fù)溫對(duì)處理效果的影響，因此還可將其應(yīng)用于墻下條形基礎(chǔ)、大面積塔料廠房地基，在公路路基開挖時(shí)用于防止坑壁及邊坡側(cè)滑、坑底隆起等。

2 水泥土攪拌樁軟基處理技術(shù)要求

在工程應(yīng)用中水泥土攪拌法分為深層攪拌法和粉體噴攪法。水泥土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、黏性土以及無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等軟基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的PH值小于4時(shí)不宜采用干法。冬期施工時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意到負(fù)溫對(duì)處理效果的影響。

2.1 水泥土攪拌法用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、塑性指數(shù)Ip大于25的黏土、地下水具有腐蝕性時(shí)以及無工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，必須經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。水泥土攪拌法形成的水泥土加固體，可作為堅(jiān)向承載的復(fù)合地基，基坑工程圍護(hù)擋墻、被動(dòng)區(qū)加固和防滲帳幕，以及大體積水泥穩(wěn)定土等。加固體形狀可分為柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等形狀。

2.2 對(duì)公路軟基確定處理方案前，應(yīng)搜集擬處理區(qū)域內(nèi)詳盡的巖土工程資料。尤其是填土層的厚度和組成，軟土層的分布范圍、分層情況，地下水位及PH值，土的含水量、塑性指數(shù)和有機(jī)質(zhì)含量等。

2.3 對(duì)公路軟基采用水泥土攪拌法處理前，應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理的最弱層軟土的性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設(shè)計(jì)提供各種齡期、各種配比的強(qiáng)度參數(shù)。同時(shí)對(duì)豎向承載的水泥土強(qiáng)度宜取90d齡期試塊的立方體抗壓強(qiáng)度平均值；對(duì)承受水平荷載的水泥土強(qiáng)度宜取28d齡期試塊的立方體抗壓強(qiáng)度平均值。

2.4 材料和機(jī)具要求。水泥土攪拌樁地基加固軟土的固化劑可選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥，也可用其他有效的固化材料。摻入量除塊狀加固可用被加固濕土質(zhì)量的7%~12%外，其余宜為12%~20%。對(duì)于水灰比要求，針對(duì)濕法的水泥漿水灰比可選用0.45~0.55。為增強(qiáng)流動(dòng)性、利于泵送，可摻入水泥重量0.2%~0.25%的本質(zhì)案磺酸鈣減水劑，但它有緩凝性，為此，用硫酸鈉 （摻量為水泥用量的1%）和石膏 （摻量為水泥用量的2%）與之復(fù)合使用，以促進(jìn)速凝、早強(qiáng)。外摻劑則可以根據(jù)公路軟基工程需要選用具有早強(qiáng)、緩凝、減水和節(jié)省水泥等性能的材料，但應(yīng)避免污染環(huán)境。所采用的機(jī)具設(shè)備主要包括深層攪拌機(jī)、起重機(jī)、水泥制配系統(tǒng)、導(dǎo)向設(shè)備及提升速度量測(cè)設(shè)備等。

3 施工處理技術(shù)

3.1 樁平面布置

公路軟基處理所采取的水泥土攪拌樁平面布置可根據(jù)公路路基對(duì)變形的要求，采用柱狀、壁狀、格子狀和塊狀等處理形式，可只在路基范圍內(nèi)布樁。柱狀處理可采用正方形或等邊三角形布樁形式。

3.2 施工工藝

水泥土攪拌樁處理公路軟基采取的施工工藝流程見圖1。施工中嚴(yán)格控制每道工序以及施工流程，施工首先采取深層攪拌機(jī)定位，預(yù)攪拌下沉后制配水泥漿（或砂漿），再噴漿攪拌、提升，然后重復(fù)攪拌下沉、攪拌提升直至孔，直至關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗，再移至下一根樁，這樣重復(fù)以上工序。

圖1 深層攪拌法工藝流程

3.3 施工實(shí)施

場(chǎng)地應(yīng)首先進(jìn)行整平，清除樁位處地上、地下一切障礙物（包括大塊石、樹根和小活垃圾等），場(chǎng)地低洼處用熟性上料回填夯實(shí)，不得用雜填土回填?；A(chǔ)底面以上宜留500mm厚的土層，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時(shí)，應(yīng)將上部質(zhì)量較差樁段挖去。在施工前，應(yīng)標(biāo)定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸送量、灰漿經(jīng)輸送管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工工藝參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過試驗(yàn)確定攪拌樁的配合比和施工工藝。

施工時(shí)，先將深層攪拌機(jī)用鋼絲繩吊掛在起重機(jī)上，用輸漿膠管將貯料罐砂漿泵與深層攪拌機(jī)接通，開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，攪拌機(jī)葉片相向而轉(zhuǎn)，借設(shè)備自重，以0.38~0.75m/min的速度沉至要求加同深度；再以0.3~0.5m/min的均勻速度提起攪拌機(jī)，與此同時(shí)開動(dòng)砂漿泵將砂漿從深層攪拌中心管不斷壓入土中，內(nèi)攪拌葉片將水泥漿與深層處的軟土攪拌，邊攪拌邊噴漿直到提至地面（近地面開挖部位可不噴漿，便于挖土），即完成—次攪拌過程。用同法再一次重復(fù)攪拌下沉和重復(fù)攪拌噴漿上升，即完成一根柱狀加固體。外形呈“8”字形，一根接一根搭接，相搭接寬度宜大于100mm，以增強(qiáng)其整體性，即成壁狀加固體，幾個(gè)壁狀加固體連成一片，即成塊狀。

在施工中所采用的固化劑和外摻劑必須通過加固土室內(nèi)試驗(yàn)檢驗(yàn)，方能使用。固化劑應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配合比拌制，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)，拌制漿液罐數(shù)、固化劑與外摻劑的用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人記錄。起吊時(shí)，應(yīng)保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度。成樁要控制攪拌機(jī)的提升速度和次數(shù)，使連續(xù)均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時(shí)泵送必須連續(xù)。攪拌樁的垂直度偏差不得超過1%，樁位偏差不得大于50mm。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水；當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時(shí)，方可適量沖水，但應(yīng)考慮沖水成樁對(duì)樁身強(qiáng)度的影響。攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，應(yīng)有專人記錄攪拌機(jī)每米下沉或提升的時(shí)間，深度記錄誤差不得大于50mm，時(shí)間記錄誤差不得大于5s，施工中發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況均應(yīng)注明。每天加固完畢，應(yīng)用水清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機(jī)及相應(yīng)管道，以備再用。

3.4 施工質(zhì)量控制

為了有效地提高施工質(zhì)量，攪拌樁應(yīng)在成樁7d內(nèi)用輕便觸探器鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度，同時(shí)根據(jù)輕便觸探擊數(shù)用對(duì)比法判斷樁身強(qiáng)度。檢驗(yàn)樁的數(shù)量應(yīng)不少于已完成樁數(shù)的2%。如經(jīng)觸探檢驗(yàn)對(duì)樁身強(qiáng)度有懷疑的樁，應(yīng)鉆取樁身芯樣，制取試塊并測(cè)定樁身強(qiáng)度。對(duì)場(chǎng)地復(fù)雜或施工有問題的樁應(yīng)進(jìn)行單樁試驗(yàn)，檢驗(yàn)其承載力。對(duì)相鄰樁搭接要求嚴(yán)格的工程，應(yīng)在樁養(yǎng)護(hù)到一定齡期時(shí)選取數(shù)根樁體進(jìn)行開挖，檢查樁頂部分外觀質(zhì)量?；娱_挖后，應(yīng)檢驗(yàn)樁位、樁數(shù)與樁頂質(zhì)量，如不符合規(guī)定要求，應(yīng)采取有效補(bǔ)救措施。

4 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，水泥攪拌樁適用于對(duì)軟土的加固，文章通過分析水泥攪拌樁加固軟基特點(diǎn)，提出攪拌樁施工上的技術(shù)要求及其施工實(shí)施方案，并總結(jié)了水泥攪拌樁在軟基加固處理中的顯著優(yōu)勢(shì)，為同類工程提供了可參考的軟基加固方案。

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