單向與多向水泥砂漿攪拌樁施工工藝及軟基加固效果研究

趙大軍

摘 要：某客運(yùn)專線軟基加固處理采用多向水泥砂漿攪拌樁施工，既有線改建軟基加固處理采用單向水泥砂漿攪拌樁施工，通過對兩種砂漿樁施工的過程進(jìn)行記錄和分析，總結(jié)單向與多向水泥砂漿樁各自的施工參數(shù)和加固效果，對各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行初步探討研究。

關(guān)鍵詞：單向水泥砂漿樁 多向水泥砂漿樁 施工工藝 軟基加固效果

中圖分類號：U213.14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

軟基加固中采用的深層攪拌樁技術(shù)，其加固機(jī)理是通過水泥的水解和水化反應(yīng)、水泥水化物與土顆粒之間的離子交換和團(tuán)?；饔谩⒛沧饔?、碳酸化作用等一系列化學(xué)反應(yīng)而形成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土樁體。水泥砂漿樁則是在漿噴樁的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種新型樁，它采用水泥砂漿作為固化劑，即在純水泥漿中摻入一定比例的粉細(xì)砂、中砂、粉煤灰等，以增加基土的粗顆粒來降低基土的塑性指數(shù)，要想提高樁體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，改良加固土體的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)是非常必

要的。

普通攪拌樁實(shí)際上可稱作單軸、單向攪拌樁、即單軸旋轉(zhuǎn)、單向攪拌的成樁工藝，而多向水泥砂漿攪拌樁采用2根及以上軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)、2層及以上葉片多向旋轉(zhuǎn)噴漿的成樁工藝。東北某客運(yùn)專線設(shè)計者針對客專線路基和普通鐵路路基采用了單向和多向水泥砂漿樁兩種加固方案。

1 工程概況及設(shè)計參數(shù)

1.1 普通線路路基單項水泥砂漿樁加固區(qū)段

該段路基位于河谷沖擊平原，地形平坦，周圍為居民區(qū)，從上至下地層依次為人工填土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粗砂、細(xì)圓礫土、砂礫巖等。地表水不發(fā)育，地下水埋深1.5～2.5 m。

地基加固設(shè)計采用普通水泥砂漿樁，樁徑0.5 m，樁間距1.3 m，正方形布置，加固深度5～8m，復(fù)合地基承載力不小于130 kPa。

1.2 客運(yùn)專線路基多向水泥砂漿樁加固區(qū)段

該段路基位于居民區(qū)和工廠廠房位置，地表平緩，局部有水塘，采用回填處理，從上至下土層依次為素填土、種植土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粗砂、礫砂、細(xì)圓礫土、粗圓礫土、漂石土、玄武巖等。地表水不發(fā)育，地下水埋深1.8～2.5 m，化學(xué)環(huán)境作用等級H1。

地基加固設(shè)計采用多向水泥砂漿樁，樁徑0.5 m，樁間距1.3 m，正三角形布置，加固深度8～12 m，復(fù)合地基承載力不低于180 kPa，單樁無側(cè)向抗壓強(qiáng)度不低于130 kN。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 設(shè)備進(jìn)場清點(diǎn)、驗收

重點(diǎn)清點(diǎn)專用鉆桿、動力箱以及相關(guān)配套工具，砂漿泵及其配套工具（壓力表及標(biāo)定書、砂漿泵使用說明書、砂漿泵的專用扳手、吸漿軟管和吸漿頭、砂漿輸送管）。清點(diǎn)驗收完成后逐一造冊登記、保管。

2.2 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）對施工人員進(jìn)行技能培訓(xùn)，主要內(nèi)容為：攪拌樁機(jī)、砂漿泵的操作、保養(yǎng)及故障排除，成樁質(zhì)量控制，水泥砂漿制備的技術(shù)要求等。

（2）現(xiàn)場檢查樁機(jī)電子記錄儀、深度傳感器和流量計是否完好，是否具有打印施工記錄小票的能力，查看記錄儀、流量計生產(chǎn)廠家、型號、規(guī)格和編號，注意編號要與標(biāo)定書相一致。

（3）仔細(xì)研讀設(shè)計圖紙，繪制施工樁位布置圖，確定鉆桿配置長度；根據(jù)設(shè)計圖確定是否需要外加劑，并確定外加劑種類、規(guī)格和數(shù)量。

（4）檢查特種作業(yè)上崗證（打樁工操作證）每臺機(jī)需要2個操作證。

（5）準(zhǔn)備施工記錄本、記錄紙和現(xiàn)場測量放線用工具。

（6）原材料準(zhǔn)備

落實(shí)施工用水泥、粉細(xì)砂的廠家、材質(zhì)及相關(guān)證明材料是否符合要求，并按要求做好開工前的材料試驗、檢驗工作。

（7）做好各種文明施工標(biāo)識牌和施工配合比標(biāo)識牌。

3 施工工藝

3.1 單項水泥砂漿樁施工

3.2 多向水泥砂漿樁施工

（1）施工工藝流程

4 成樁質(zhì)量檢查

4.1 樁頭質(zhì)量檢查

直徑。

4.2 完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

水泥砂漿攪拌樁施工完成28 d以后，用勘察鉆機(jī)于樁徑1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直取芯，觀察其完成性、均勻性并拍攝照片，判斷成樁效果，每根樁在不同深度處取3組試驗樣品送實(shí)驗室作無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，根據(jù)試驗結(jié)果推算90 d樁體強(qiáng)度。

4.3 單樁承載力檢測或復(fù)合地基承載力檢測

水泥砂漿攪拌樁施工完成28 d以后，進(jìn)行單樁載荷試驗或復(fù)合地基載荷試驗確定單樁承載力或復(fù)合地基承載力，載荷試驗為樁總數(shù)的0.2%，且每個工點(diǎn)不少于3根。

5 成樁加固效果分析

（1）從成樁效果看，單項水泥砂漿攪拌樁的樁體大致均勻，存在縮頸和回陷現(xiàn)象，多向水泥砂漿攪拌樁的樁體圓勻，基本無無縮頸和回陷現(xiàn)象。

（2）對水泥砂漿樁現(xiàn)場抽芯實(shí)驗等結(jié)果表明，單向水泥砂漿樁出現(xiàn)局部樁體不連續(xù)，少量出現(xiàn)水泥土體松散現(xiàn)象；多向水泥砂漿攪拌樁身攪拌均勻、水泥土凝體無松散現(xiàn)象、固結(jié)較好、含灰量較高。

（3）從承載力來看，單向和多向水泥砂漿樁單樁承載力和復(fù)合地基承載力均滿足了設(shè)計要求，但多向水泥砂漿樁的單樁承載力和復(fù)合地基承載力均好單向砂漿攪拌樁。

6 結(jié)語

從本工點(diǎn)采用水泥砂漿樁進(jìn)行軟基處理的效果來看，水泥砂漿樁處理軟土地基的方式是合適的、可行的。通過兩種砂漿樁的施工工藝流程、成樁效果進(jìn)行比對分析，我們注意到。

（1）單向水泥砂漿樁由于單向切土，土體與水泥砂漿不能充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑯渡韽?qiáng)度低，軟硬不均，特別是在復(fù)雜多變的土體中施工，易產(chǎn)生斷樁和縮頸現(xiàn)象；而多向水泥砂漿樁采用正反雙向切土攪拌，反復(fù)揉攪使得土體與水泥砂漿充分?jǐn)嚢瑁鶆蛐暂^高，樁身強(qiáng)度高，樁體連續(xù)好。

（2）單向水泥砂漿樁在塑性指數(shù)大于25的黏土，、淤泥質(zhì)土層中成樁效果明顯低于普通松散土層，加固深度不宜超過12 m。多向水泥砂漿樁攻克了常規(guī)水泥土攪拌樁在塑性指數(shù)高的黏性土層中成樁強(qiáng)度低的難題，加固深度可達(dá)20 m。

（3）單向水泥砂漿樁采用二噴四攪工藝，需要復(fù)攪，人為干擾多，日產(chǎn)量約為400 m。多向水泥砂漿樁采用二噴二攪工藝，不需要復(fù)攪，人為干擾少，日產(chǎn)量可達(dá)到700 m。

通過對比我們不難發(fā)現(xiàn)，多向水泥砂漿攪拌樁是針對常規(guī)水泥砂漿攪拌樁施工中存在的問題，進(jìn)行施工工藝技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改造，充分利用大量現(xiàn)有PH-5型樁機(jī)作為機(jī)架，由位于鉆機(jī)底部操作臺的動力系統(tǒng)，通過外鉆桿傳遞動力，再通過鉆桿頂部配備的專用傳動箱，同時帶動同心多軸鉆桿正反向旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置多層正向旋轉(zhuǎn)葉片，并設(shè)置噴漿口，在外鉆桿上安裝多層反向旋轉(zhuǎn)葉片，通過外鉆桿葉片反向旋轉(zhuǎn)中的壓漿作用，和內(nèi)鉆桿多層正向旋轉(zhuǎn)葉片同時攪拌水泥砂漿土的作用，阻斷水泥砂漿上冒途徑，把水泥砂漿基本控制在最上和最下兩組葉片之間，保證水泥砂漿在樁體中均勻分布和充分?jǐn)嚢?，大幅度提高了成樁質(zhì)量和樁身強(qiáng)度，相對于傳統(tǒng)單向水泥砂漿樁，具有施工效率高，加固效果好的優(yōu)勢，可作為軟基加固的有效技術(shù)

手段。

參考文獻(xiàn)

[1] 鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)TB10414-2003.

[2] 高速鐵路路基工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)（2010）241號.

[3] 高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn) TB10751-2010.