水泥攪拌樁在公路互通立交軟基處理中的應(yīng)用

葉建飛

(福建磊鑫(集團(tuán))有限公司，福建 泉州 362000)

1 強(qiáng)度影響因素

1.1 水泥摻入比影響

水泥摻入比的表達(dá)式如公式(1)所示

αw=W1/W

(1)

式中：W1為水泥重。W為加固的軟土重。

不同型號(hào)水泥在摻量不同的情況下，強(qiáng)度變化如表1所示。

表1 強(qiáng)度變化表

由表1看出：水泥摻入比增大時(shí)，水泥土的抗壓強(qiáng)度也隨著增大，當(dāng)αw的值為10%～15%范圍內(nèi)，強(qiáng)度增大較大；因此水泥摻量控制在該范圍內(nèi)可滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)還可以節(jié)約成本。

1.2 齡期的影響

當(dāng)齡期增長時(shí)，水泥土強(qiáng)度也增大。水泥的摻比為7%時(shí)，60 d的抗壓強(qiáng)度是28 d抗壓強(qiáng)度的1.4倍；通過試驗(yàn)表明，水泥土的抗壓強(qiáng)度和齡期間存在以下函數(shù)關(guān)系

式中：T1、T2為水泥的不同摻比，qu1、qu2為對(duì)應(yīng)水泥摻比下的水泥土抗壓強(qiáng)度。

1.3 外加劑的影響

當(dāng)采用不同外加劑時(shí)，水泥土強(qiáng)度變化也不相同，通過試驗(yàn)表明：外加劑可對(duì)水泥土抗壓強(qiáng)度起到提高的作用，其中硅粉效果最佳。在水泥土中分別摻入5%的硅粉、浮石粉、石膏，水泥土的強(qiáng)度提高百分比為121.5%、38%、39.7%。該現(xiàn)象說明：選用合理的外加劑可以提高水泥土強(qiáng)度，同時(shí)還可以降低水泥用量。

1.4 養(yǎng)護(hù)條件的影響

通過相關(guān)研究表明：受養(yǎng)護(hù)條件影響較大的是短齡期的水泥土，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，水泥土的抗壓強(qiáng)度的差值越來越小。變化規(guī)律見表2所示。

表2 水泥土強(qiáng)度變化值

2 案例分析

2.1 工程概況

依托工程為某地區(qū)的快速路，該工程互通交叉為苜蓿型和菱形的組合，該互通區(qū)有A、B、C、D四條匝道，共計(jì)1 504 m。其中路基長893 m，橋梁長為611 m。改快速路的主線設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬為29 m，單車道寬為8.5 m。

該工程互通區(qū)軟土處理方式為水泥攪拌樁，全部樁長為200 856 m，砂墊層用量為11 890 m3，雙向土工格柵用量為35 668 m2。樁徑為0.5 m，樁長設(shè)置為進(jìn)入軟土0.5 m，樁的布置形式為三角形，樁間距設(shè)置為1.0～1.5 m。

2.2 施工技術(shù)分析

(1)樁機(jī)布設(shè)

樁基施工前應(yīng)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整，對(duì)樁位進(jìn)行放線。對(duì)水泥攪拌機(jī)進(jìn)行布設(shè)，同時(shí)檢查各部件之間的連接情況，管道的密封情況。施工前對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整和緊固，防止施工時(shí)出現(xiàn)異?；蚴┕顩r。

(2)材料選擇

水泥攪拌樁在進(jìn)行施工前應(yīng)進(jìn)依據(jù)地勘資料進(jìn)行水泥配比試驗(yàn)，同時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定水泥的最佳摻入比為15%，水泥的摻量為55 kg/m3，水泥攪拌樁的原料采用C32.5水泥，進(jìn)場(chǎng)時(shí)提供相應(yīng)的報(bào)告。施工時(shí)禁止使用過期、變質(zhì)的水泥。水泥在進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行抽樣檢查，同一批水泥應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度等性能進(jìn)行檢查。

(3)施工工藝

①定位對(duì)中：驅(qū)動(dòng)攪拌機(jī)液壓步履機(jī)構(gòu)，然后鉆機(jī)進(jìn)行微調(diào)，使鉆頭與樁位對(duì)齊，保持垂直的姿態(tài)。通過調(diào)平系統(tǒng)對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行水平調(diào)整，主要用到的工具為水平尺。對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)整主要通過經(jīng)緯儀進(jìn)行。

②當(dāng)鉆機(jī)定位以后，打開攪拌機(jī)的電動(dòng)頭，進(jìn)行送漿和鉆進(jìn)工作。水泥攪拌機(jī)沒有灰漿泵裝置時(shí)，嚴(yán)禁使用。鉆孔深度主要通過鉆機(jī)的深度計(jì)進(jìn)行控制。為防止鉆頭的噴口發(fā)生堵塞，保證鉆孔順利完成，應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)行送氣。隨著水泥樁的鉆進(jìn)，被加固土體強(qiáng)度增加。

③當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行慢速鉆孔，保持1～2 min。然后提升鉆桿，同時(shí)進(jìn)行噴漿。

④鉆孔機(jī)提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行原地?cái)嚢?。保證軟土攪拌均勻，應(yīng)下沉到設(shè)計(jì)深度，進(jìn)行攪拌，然后再提升到地面。

⑤當(dāng)鉆頭提升到距離地表時(shí)，送漿器即可停止噴漿，成樁結(jié)束。

(4)樁基質(zhì)量檢驗(yàn)

①允許偏差

樁基施工過程中各項(xiàng)允許偏差如表3所示。

表3 各項(xiàng)允許偏差表

②施工過程檢驗(yàn)

樁基施工過程中，應(yīng)對(duì)每根樁的水泥用量、漿液的均勻性、外加劑的用量、攪拌時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)不合格現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和破損情況對(duì)其采取措施，如：進(jìn)行水泥攪拌、補(bǔ)樁以及加強(qiáng)等。

③施工后檢驗(yàn)

開挖檢驗(yàn)。成樁后，在甲方監(jiān)督下，進(jìn)行樁體開挖自檢，開挖深度應(yīng)控制在0.5～2.0 m范圍內(nèi)。

樁體強(qiáng)度試驗(yàn)。樁基施工28 d后，應(yīng)對(duì)樁體進(jìn)行取芯監(jiān)測(cè)，通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)樁體的強(qiáng)度和變形進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)樁體完成性進(jìn)行檢查。

靜載試驗(yàn)。對(duì)于橋梁樁基，成樁28 d后，應(yīng)對(duì)樁基的單樁承載力和復(fù)合地基承載能力進(jìn)行檢驗(yàn)，主要通過靜載試驗(yàn)進(jìn)行。抽樣檢查的數(shù)量應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

3 軟基監(jiān)測(cè)

施工過程中通過控制填土速率來保證施工安全，防止發(fā)生過大沉降而引發(fā)病害。施工中常采用的保證措施為沉降監(jiān)測(cè)。

3.1 監(jiān)測(cè)方案

沉降觀測(cè)的沉降板為鋼筋混凝土板，規(guī)格為(500×500×50)mm，測(cè)桿為Φ40的鋼筋，套管材料為PVC管，沉降監(jiān)測(cè)的布置如圖1所示。方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)地表位移進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)的邊樁為混凝土樁，斷面為邊長15 cm的正方形，樁頂預(yù)埋鋼筋測(cè)頭，邊樁埋深設(shè)置在地表以下，深度為1.4 m。

圖1 觀測(cè)布置圖

3.2 路面鋪筑時(shí)間

鋪筑路面的時(shí)間應(yīng)通過以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制：(1)工后沉降量的推算值應(yīng)小于設(shè)計(jì)容許值。(2)觀測(cè)沉降量小于2 mm，且持續(xù)幾個(gè)月以上。軟基段進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)為路堤填筑的速度，并通過沉降曲線對(duì)地基處理的效果進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定各個(gè)結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間。

4 結(jié) 語

(1)對(duì)于水泥攪拌樁而言，樁強(qiáng)的影響因素有：水泥摻入比、齡期、外加劑、養(yǎng)護(hù)條件。

(2)通過實(shí)際工程對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行了分析，主要包括樁基布設(shè)、材料選擇、施工工藝以及施工質(zhì)量的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行了分析，最終通過對(duì)路基監(jiān)測(cè)來確定路面鋪筑的時(shí)間。