淺談濕噴水泥攪拌樁處理軟土地基質(zhì)量控制

臧鳳強

（江蘇省高速公路交通運輸執(zhí)法總隊連徐支隊 質(zhì)量監(jiān)管科）

淺談濕噴水泥攪拌樁處理軟土地基質(zhì)量控制

臧鳳強

（江蘇省高速公路交通運輸執(zhí)法總隊連徐支隊 質(zhì)量監(jiān)管科）

濕噴水泥攪拌樁是用特制的機械設(shè)備把水泥漿送入地下，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和水泥漿之間發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，在短期內(nèi)使原來的軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的加固土樁復(fù)合地基，從而提高了地基承載力，減小了地基沉降，保障了路基的穩(wěn)定。本方案通過京福高速公路徐州西北繞城JF-XRC4標濕噴水泥攪拌樁處理軟基的施工實踐，詳細闡述了濕噴水泥攪拌樁施工方案的技術(shù)要求、施工工藝、關(guān)鍵質(zhì)量控制要點。

高速公路施工 濕噴水泥攪拌樁 質(zhì)量控制

1. 引言

徐州地處黃泛沖積平原工程地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)，軟土分布較廣泛，這些土類壓縮性高，排水固結(jié)慢。在此類土上修建高速公路，存在穩(wěn)定性差和變形沉降過大以及飽和無粘性地基土的液化、震陷等問題，所以采取地基處理措施是非常必要的。本方案結(jié)合工程地質(zhì)資料，詳細闡述了濕噴水泥攪拌樁處治方案的技術(shù)要求、施工工藝及質(zhì)量控制措施等。

2. 濕噴水泥攪拌樁處治方案

2.1 方案控制指標

2.1.1 基準期及容許工后沉降

柔性路面方案設(shè)計使用年限為15年，基準期亦取15年，其工后沉降容許值對于一般路段取30cm，橋梁構(gòu)造物臺后路基取10cm。

軟土路基計算時，沉降系數(shù)的取值依據(jù)本地區(qū)已建高速公路沉降觀測經(jīng)驗數(shù)據(jù)，并結(jié)合本方案段落軟土的物理力學(xué)指標和路基填土高度，采用1.3。

2.1.2 穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)

穩(wěn)定驗算(采用有效固結(jié)應(yīng)力法、快剪和固結(jié)快剪指標)要求安全系數(shù)K≥1.2，考慮地震時的安全系數(shù)≥1.1。

2.1.3 加載速率

在確保路基處于穩(wěn)定狀態(tài)的前提下，加載速率取15cm／d，填筑過程中如發(fā)現(xiàn)沉降速率超過1cm／d時，應(yīng)立即停止填筑，具體的加載速率根據(jù)施工觀測結(jié)果予以調(diào)整。

2.2 處治方案

濕噴水泥攪拌樁處理軟土地基是通過特制的攪拌機械把水泥漿送入地下，和原位土強制攪拌混合，使地基土和水泥漿間發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，使原來的軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的加固土樁復(fù)合地基。從而達到提高地基強度，減小地基沉降，保障路基穩(wěn)定的目的。本方案適用于以沉降和穩(wěn)定為控制指標的橋頭及構(gòu)造物地基，施工樁長一般大于10m。

2.2.1 方案

本方案濕噴水泥攪拌樁樁徑為0.5m，樁間距和樁長通過計算確定。其樁距一般為1.2-1.5m,樁長10.2-13.5m,樁位平面布置呈正三角形(梅花形)，處理至路基坡腳外或錐坡坡腳外增加一排樁，計算預(yù)壓期采用180天，樁身方案無側(cè)限抗壓強度R28=0.8Mpa，R90=1.2Mpa。

2.2.2 水泥摻量與水灰比的確定

·水泥摻量的確定

噴漿水泥攪拌樁的水泥摻量由室內(nèi)配合比試驗確定。根據(jù)土樣天然含水量、孔隙比的不同，水泥摻入量應(yīng)相應(yīng)變化。

·水灰比的確定

噴漿水泥攪拌樁水泥漿液水灰比由室內(nèi)配比試驗確定，一般取用0.4-0.5。外摻劑（減水劑等）一般不大于5%。

2.2.3 施工工藝

·原地面整平，攪拌機械就位。

·安裝調(diào)試，待轉(zhuǎn)速、空壓正常后，將攪拌樁頭對準方案樁位，啟動電機，按照設(shè)計速度，邊旋轉(zhuǎn)切土邊下沉鉆進，直至達到加固深度。

·從樁底向上邊提升邊噴漿，直至離地面50cm，再重新攪拌至樁底，最后邊攪拌邊提升至地面下50cm止。

·關(guān)閉電源，移動設(shè)備，重復(fù)以上步驟。

·將地面下未噴水泥的50cm，用水泥土回填，并搗實。

2.2.4 供參考的機械參數(shù)：

·鉆進速度v＜1.0m／min。

·提升速度0.4-0.8m／min。

·攪拌轉(zhuǎn)數(shù)r=30-50轉(zhuǎn)／min。

·鉆進、復(fù)攪、提升時管道壓力0.1-0.2Mpa。

·噴漿時管道壓力0.25-0.40Mpa。

2.2.5 成樁試驗

施工前，根據(jù)實際情況進行成樁試驗，取得各種機械參數(shù)、鉆進速度、提升速度、管道壓力、地基承載力等數(shù)據(jù)，確保大面積施工質(zhì)量。

2.2.6 質(zhì)量控制

施工時質(zhì)量控制應(yīng)符合以下規(guī)定：

·鉆頭的形式和結(jié)構(gòu)。在砂性土層中采用3層板狀一字型平鉆頭；在粘性土層中宜采用3層薄板狀一字型斜鉆頭，下層刀片由平置改為35°-40°，且加焊利于切土的倒三角或倒牛角刺。

·攪拌速度的控制。攪拌機下鉆、復(fù)攪速度比提升速度要快，以上海三擋機型為例可調(diào)擋為“三、二、三、二”擋。提升至地面以下2m時宜用慢速，當(dāng)噴漿口即將提出地面時，應(yīng)停止提升，攪拌數(shù)秒以保證樁頭均勻密實。

·水泥漿液應(yīng)嚴格按預(yù)定的配比拌制。制備好的漿液不得離析、不得停置過長，超過2h的漿液應(yīng)降低標號使用；漿液倒入集料時應(yīng)加篩過濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊，損壞泵體。

·泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利輸漿。供漿必須連續(xù)，拌和必須均勻。一旦因故停漿，為防止斷樁和缺漿，應(yīng)使噴漿攪拌機下沉至停漿面以下1.0m，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。如因故停機超過3h為防止?jié){液硬結(jié)堵管，應(yīng)先拆卸輸漿管路，清洗后備用。

·施工中若發(fā)現(xiàn)噴漿量不足應(yīng)進行整樁復(fù)打，復(fù)打的噴漿量仍應(yīng)不小于方案用量。

2.2.7 樁體施工質(zhì)量檢驗。

·成樁7天后，觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度，做好記錄，如發(fā)現(xiàn)凝體不良等情況，應(yīng)報廢補樁。

·成樁28天后，進行鉆芯取樣，并進行無側(cè)限抗壓強度試驗和靜載試驗，檢測三樁復(fù)合地基承載力。

2.2.8 施工中遇到的常見問題和處理措施

·翻漿

翻漿即提鉆噴漿至軟土層上部1-2m時，水泥漿從樁口溢出，多發(fā)生在軟土含水量小、物理力學(xué)指標稍好以及上覆粘土層較干燥的處理路段。凡出現(xiàn)較嚴重翻漿的樁，水泥樁噴漿、復(fù)攪往往不夠均勻，經(jīng)標貫取芯檢測，成樁質(zhì)量一般都較差。

處理措施:①在保證正常送漿的前提下，盡量減小送漿時的壓力;②改進鉆頭的結(jié)構(gòu)，在刀片邊部切口，為樁底高壓氣體能量提供釋放通道; ③提高下鉆、噴漿、復(fù)攪和提鉆的速度; ④為解決土層含水量較小的問題，下鉆時可適當(dāng)往孔口內(nèi)注水，以增加土和水泥的結(jié)合能力。采取以上減壓、提速、注水和改進鉆頭的處理措施效果較明顯，不僅解決了翻漿問題，還減少了堵管現(xiàn)象。

·糊鉆

糊鉆多發(fā)生在軟土上覆粘土層或軟土間粘土夾層塑性指數(shù)高、含水量偏小的路段。濕噴水泥攪拌樁鉆進過程中粘土緊緊包裹鉆頭，形成一個同樁徑一樣大小、高lm左右的土柱并發(fā)生堵管和翻泥餅現(xiàn)象。

糊鉆的原因主要有兩個方面，一是粘土的塑性指數(shù)高、含水量偏小;二是水泥深層攪拌樁的鉆頭有缺陷。經(jīng)觀察，平鉆頭不易將粘土切割攪碎，而是下壓將土擠壓成餅狀，一部分沿著孔壁被擠出堆在孔口四周，另一部分被擠壓粘在鉆頭刀片之間，形成土柱。

處理措施：主要是改進鉆頭。水泥深層攪拌樁鉆頭由兩層或三層厚板狀一字型平鉆頭改為三層薄板狀一字型斜鉆頭，下層刀片由平置改為35°左右，并加焊利于切土的倒三角或倒牛角刺。

·堵管堵管一般有以下幾種情況: ①攪拌機內(nèi)的漿液結(jié)塊未清理干凈;②受潮結(jié)塊的水泥，因篩孔有洞而混進管道內(nèi);③夏天漿管暴曬和嚴冬施工管道結(jié)冰都會產(chǎn)生結(jié)塊，或中斷施工后管道、鉆頭和鉆桿中的漿渣未清理干凈;④淤泥或泥塊壓入噴漿管內(nèi)；⑤樁下部的壓力大于管道內(nèi)送漿的壓力，由于反壓過大將孔中淤泥擠人噴漿管內(nèi)，漿液噴不出來，造成堵管的假象。

處理措施：清理管道、漿罐，結(jié)合錘擊鉆桿和加壓，并用粗鋼絲捅開噴漿口內(nèi)的堵塞物。針對反壓大堵管的情況，措施是先提鉆2-3m，再下鉆噴漿。另據(jù)現(xiàn)場觀察經(jīng)驗，水泥深層攪拌樁的噴漿口緊貼在下層刀片的上部安放，可相對減少堵管。

3. 結(jié)論

本方案是針對徐州地區(qū)黃泛沖積平原軟土地基設(shè)計的處理方案，適用于以沉降和穩(wěn)定為控制指標的橋頭及構(gòu)造物地基。方案詳細介紹了處治方案的技術(shù)要求、施工工藝以及關(guān)鍵質(zhì)量控制點。對路基穩(wěn)定、路面平整度情況及橋頭跳車問題都具有十分重要的意義。

[1]江蘇省高速公路建設(shè)指揮部《施工技術(shù)指導(dǎo)意見匯編》，2004年

[2]《京福高速公路徐州繞城西段施工圖方案》，中交一勘院，2003年

[3]劉松玉編著《公路地基處理》東南大學(xué)出版社，2000 年

[4]吳洪（淮鹽高速公路十四合同段軟基濕噴樁處理），《鐵道建筑》，鐵道出版社.2005年

TU7

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1007-6344（2015）12-0145-02