水泥攪拌樁在高速公路深層軟基加固工程中的應用

張建峰

前言

作為影響國民經濟增長的重要因素，為推動社會經濟的快速發(fā)展，必須重視交通基礎設施建設，加大投資力度，特別是高速公路建設。在高速公路建設施工中，因涉及路線長、范圍廣，往往存在較多軟土地基路段，為此，相關施工單位必須重視軟土地基加固技術的選擇，并有效結合施工現(xiàn)場具體情況，選擇與之相適應的加固技術，如水泥攪拌樁技術，該技術具有良好的軟基加固效果，為此在高速公路軟基處理中得到了廣泛地應用。本文主要對水泥攪拌樁加固機理、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工準備、施工流程及質量控制進行了分析與探究。

一、水泥攪拌樁加固機理

相比混凝土硬化機理，水泥加固土物理化學反應過程與其存在極大的區(qū)別。混凝土硬化水解及水化反應主要是在粗填充料內進行，因此具有較快的凝結速度。但水泥加固土中忙音具有較小水泥摻量，水泥水解與水化反應可圍繞土進行，因此，相比混凝土，水泥加固土具有較為緩慢的強度增長過程。氧化鈣、二氧化鈣及三氧化二鋁等為普通硅酸鹽水泥的重要組成部分。軟土選用水泥加固時，水泥顆粒表面的礦物能夠和軟土內的水及時產生水解與水化反應，進而產生能夠快速溶于水的氫氧化鈣及含水硅酸鈣，促使重新暴露出水泥顆粒表面，并和水再次產生反應，以此保證附近水溶液出現(xiàn)飽和狀態(tài)，產生膠體。

作為軟基處理的一種有效形式，水泥攪拌樁的固化劑主要成分為水泥，其作業(yè)原理就是選用攪拌樁機箱土體內進行水泥噴射，并進行均勻拌和，促使水泥和土之間產生各種反應，以此達到硬結軟土及提升路基強度的作用。

二、工程案例

某高速公路具有較為復雜的地質情況，具有較多深層軟基。按照設計規(guī)定，可選用水泥攪拌樁、塑料排水板及剛性預應力管樁三種施工方式進行深層軟基處理其中水泥攪拌樁具有較大的工程量，50厘米為設計樁徑，6到8米為處理深度，這也是軟基處理的重要內容。

三、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工準備

1、材料準備

選用普通硅酸鹽水泥（32.5）作為水泥攪拌樁施工材料，為計量控制提供便利，可選用袋裝水泥。應用前期，必須向中心實驗室或監(jiān)理工程師選定的實驗室進行水泥樣品的檢驗。加固料進場后，必須進行防雨料庫的設置，避免使用過程中出現(xiàn)受潮、結塊及變質材料。

2、機械準備

將電腦記錄儀與打印機等合理配置到水泥攪拌樁施工機械組合中，為水泥漿用量、均勻噴漿情況進行有效控制。根據(jù)機械設備工作性能，進行水泥攪拌樁機械的選定，在鉆機開啟前，必須經監(jiān)理工程師等負責人對鉆機各項參數(shù)進行確定。鉆機、粉噴機與空壓機為水泥攪拌樁施工機械。鉆機必須具有較大動力、能夠靈活操作。根據(jù)不同速度進行正向均速鉆進，反向提升，能夠靈活移動。作為定量發(fā)送粉體材料的設備，噴漿機的組成部分包含儲灰池、發(fā)送裝置等。施工過程中完成樁機設備裝配后，可遵循相應工作操作流程，對其樁位進行確定。

四、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工流程

水泥攪拌樁技術作為高速公路深層軟基加固施工的重要組成部分，其技術水平的高低將直接影響到高速公路工程的整體質量，甚至影響到公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，在高速公路深層軟基施工中，相關部門及施工單位必須重視水泥攪拌樁施工，規(guī)范施工流程，采取科學有效的措施，有效提升施工質量，實現(xiàn)公路建設的社會效益與經濟效益。其施工流程如圖1所示。

圖1 水泥攪拌樁軟基加固施工流程圖

1、場地清理

清理高速公路深層攪拌樁施工場地，選用較為平整的場地，選用質量合格的黏土進行低洼位置回填，其具有較少雜質含量。地面積水在施工前期及時排出，同時應進行路面雜物清理干凈，防止混合料內摻入雜物，并確保工程便道的暢通性。

2、測量放樣

現(xiàn)場交接樁完成后，應測量中線并進行樁位放線。測量偏差應與施工規(guī)定相符合。

3、鉆機就位

先進行架立水泥攪拌樁機組裝，并對主機各部位聯(lián)接、噴漿系統(tǒng)等調試安裝工作進行檢查，同時對灰池管路密封性等進行確定，在鉆機組裝就位后，應調試及穩(wěn)固鉆機，灰池料滿后，必須密封進料口，避免各種不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。按照測量結果進行粉噴樁鉆孔對位施工，將其偏差控制在合理范圍內。噴粉前對鉆孔施工中的鉆桿長度進行檢查，確保粉噴樁長度符合施工規(guī)定，鉆桿傾斜度必須控制在1%以下。

4、噴粉、攪拌、提升

利用計量裝置進行噴粉量有效控制的過程為噴粉。要求具體噴粉量在設計噴粉量以上，并對加固料質量進行隨時檢查，避免受潮、結塊等情況的出現(xiàn)。輸漿泵開啟后，當漿液由噴嘴噴出時，應及時將樁機啟動?？赏瑫r進行送漿與攪拌作業(yè)，并向土層鉆進，確保其達到卵石層，隨后進行1到2分鐘旋轉噴射，在均勻攪拌后，才能進行提升作業(yè)，應嚴格控制提升速度。應進行2次重復攪拌下沉及提升，每分鐘攪拌提升速度可控制在0.9到1.1米之間，每分鐘轉速可控制在60r到70r范圍內，并在1到1.5Mpa范圍內有效控制噴射壓力，每分鐘噴漿量則定為25到35升。水泥土混合料在配合比試驗過程中，可選用多種土質的水泥進行制作，室內標準養(yǎng)護應在圓柱型石堅制成后進行。通常在完成配合比試驗后進行，根據(jù)該工程施工情況，一般選用“兩攪一噴”與“四攪四噴”作為水泥攪拌樁施工的工藝性試樁方式，其中本工程設計工藝為“兩攪一噴”，在攪拌機冷卻水循環(huán)正常后，進行預攪拌下沉施工，分為4檔進行下沉施工，每分鐘將其下沉速度控制在0.73米內，沉至試樁深度確定后，可進行提升施工。選用3檔進行提升施工，每分鐘提升速度控制在0.45米左右，向地面位置提升后，再反復進行該工序。其攪拌方式如圖2所示。

圖2 水泥土攪拌法施工工藝流程

5、成樁

噴粉成樁施工中，如出現(xiàn)意外必須及時停止噴粉作業(yè)，第二次噴粉接樁時，要求噴粉重疊長度在1米以上，并隨時檢查成樁的直徑，保證成樁直徑在設計直徑以上。噴粉?；颐姹仨氝M行標高的嚴格控制，以此保證粉噴樁長符合施工要求。

6、制漿打樁

樁點通過小木樁進行定制，在鉆機調平后，應確保鉆桿垂直度在1%以下。攪拌鉆機啟動后，應對鉆進速度進行有效控制，確保每分鐘鉆進速度在1.2米以下。粘土層穿越時，每分鐘鉆進速度必須控制在0.8米以下，鉆進50米后，開動空壓機噴壓縮空氣，避免鉆進時對噴漿口產生堵塞現(xiàn)象，并利用空氣壓縮對負載扭矩現(xiàn)象進行有效降低，以提升鉆進施工的質量。制漿施工中，根據(jù)水泥攪拌樁單樁的需求，必須確保水泥漿量符合施工要求，為穩(wěn)定每根樁的摻合比及漿量充足，每根樁正常成樁時間必須控制在40分鐘以下，噴漿壓力必須控制在0.5mpa以下。

7、鉆機移位

施工人員通過對液壓操縱桿的控制，向指定樁位進行鉆機移位，并對以上施工流程進行重復，隨后順利施工下一樁。

四、高速公路深層軟基加固施工中水泥攪拌樁的質量控制

1、施工前期遵循施工規(guī)定，通過小木樁標定每根樁的樁位，施工過程中，要求鉆頭與定位小木樁對準，確保在施工允許范圍內合理控制樁位偏差。攪拌施工中，要求勻速進行，一般遵循土層具體情況或施工現(xiàn)場實際情況進行有效控制。成樁施工中，鉆頭提升速度應結合噴灰量進行有效控制，確保摻加水泥的量符合施工規(guī)定。并準確標定計量裝置，并定期校驗其準確性。

2、樁體質量提升的主要方式就是復鉆攪拌，應在允許范圍內，對其進行合理復鉆攪拌，以此充分攪拌及壓實水泥土。鉆機轉盤在整個鉆進及提升過程中，必須保持水平，垂直機架、平穩(wěn)機身，將樁體垂直度偏差控制在允許范圍內。通過室內試驗確定水泥質量符合施工要求后才能使用。應連續(xù)進行送灰作業(yè)，避免停斷情況的出現(xiàn)。要求鉆孔深度與直徑在設計要求以上。同時做好施工原始記錄工作，如出現(xiàn)任何問題，都應在該記錄內得到充分反映，如水泥攪拌樁施工不符合施工規(guī)定，必須及時選用合理方式進行施工。

五、結束語

綜上所述，近年來，隨著社會經濟發(fā)展速度的不斷提升對公路工程建設提出了新要求，要求通過創(chuàng)新體制、完善政策，進一步提升基礎工程建設力度。水泥攪拌樁技術作為高速公路深層軟基加固工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影響著高速公路工程的整體質量，為此，施工單位必須重視水泥攪拌樁技術的應用，在規(guī)范施工工藝的同時，不斷改進技術，提高高速公路建設的整體質量，推動交通經濟的高速發(fā)展，為國民經濟增長提供一份力量。