試論水泥攪拌樁在公路軟基加固處理的應用

林慕清

（廣東 江門 529000）

1 工程概況

該公路處于江門市南部沿海地帶，地層土系主要為淤泥質粘土、粘土、細砂。路基工程處于蝦池及漁池段區域，該段長年積水，水位隨季節和生產階段不同而不同，底部多含有淤泥，淤泥厚度0.0～1.0 m。特點是天然含水量較大，孔隙比較大，為高壓縮性土，地基土容許承載力低，絕大部分需進行軟基處理。經專家研究，采用水泥攪拌樁進行軟基處理。

2 設計要求

水泥攪拌樁按正三角形布置，樁徑為 50 cm，樁間距由密到疏進行漸變，水泥摻入量為加固土體質量的15%，水灰比0.5，28 d無側限抗壓強度不低于1.5 MPa，90 d單樁承載力不小于150 kN，單位復合地基承載力不小于130 kPa、140 kPa和150 kPa（對應樁間距1.5 m、1.4 m和1.2 m）。

3 水泥攪拌樁施工技術

3.1 處理范圍

3.1.1 樁基構造物兩側處理范圍

首排攪拌樁距基礎外緣60 cm，處理長度為基礎外緣50 m，第一個20 m段攪拌樁間距1.2 m，第二個20 m段攪拌樁間距1.4 m，第三個10 m段攪拌樁間距1.5 m，攪拌樁處理寬度為坡角線以外0.5 m。

3.1.2 箱形構造物兩側及基礎下部處理段

攪拌樁間距1.2～1.5 m，按等邊三角形布置，基礎下部處理寬度為基礎線外0.3 m，處理長度為基礎外緣線間兩側各30 cm，樁間距1.2 m。結構物兩側攪拌樁處理寬度為坡角線外0.5 m，基礎外緣兩側第一個10 m間距1.2 m，第二個10 m間距1.4 m，第三個10 m間距1.5 m。基礎外緣與路走向呈斜角時，布置樁位軸線與基礎外緣平行，即與路線走向呈同等斜角。

3.1.3 軟土地基路基段

攪拌樁按三角形布置，樁間距1.5 m，攪拌樁處理寬度為坡角外0.5 m。

3.2 施工工藝流程

地上、地下清障，地面整平→施工放樣→攪拌機定位調平→配置水泥漿→攪拌機鉆頭下沉至設計深度→邊噴漿邊提升，攪拌提升至樁頂→重復噴漿，攪拌下沉→噴漿攪拌至樁頂→關閉攪拌機，清洗→移至下一根樁。

3.3 施工工藝

3.3.1 放線

攪拌樁按正三角形布置，測量人員根據圖紙段落處理寬度及處理長度放出區域控制樁，經測量監理工程師確認后，按照圖紙樁距逐點測定樁位并用長竹簽做好標記，施工過程中特別注意樁位標志。

3.3.2 定位

開啟步履式深層攪拌樁機，達到指定樁位，使鉆尖對準樁位標志，其誤差不大于5 cm，調整液壓腿使鉆機平臺保持水平。然后調整塔架垂直度，使鉆桿保持垂直，樁身垂直偏差不超過1.5%，施工中對攪拌機的定位及垂直度進行認真檢查并填寫檢查記錄。

3.3.3 制備水泥漿

待水泥攪拌樁機下沉到一半深度時，即開始按照每種水泥配合比制備水泥漿。水泥漿使用機械拌制，做到一樁一罐，拌和時間不少于3 min，用比重計測其比重，并檢驗稠度，且漿液必須過篩避免離析。比重與稠度應與強度制備試件時一致，拌制水泥漿的罐數、水泥用量及泵送時間設置專人記錄。泵送時連續，且噴漿量及攪拌深度采用國家計量部門認證的檢測儀器進行自動記錄并打印，施工完成，附在施工原始記錄后。

3.4 預攪下沉

啟動電機，放松起吊鋼絲繩，空壓機送氣，使鉆頭沿導軌下沉鉆進至設計深度，鉆進過程中樁機工作電流不宜大于70 A，下鉆速度宜控制在80 cm/min。

3.5 噴漿攪拌提升

開啟灰漿泵待漿液到達噴漿口時，須先噴漿攪拌30 s，待水泥漿與樁端土充分攪拌后反向旋轉再邊攪拌邊提升至地面，當噴漿口距地面30～50 cm時停止提升，噴漿攪拌30 cm確保樁頭密實均勻。因故停止噴漿時，將攪拌頭下沉至停漿點以下1 m處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升，并在記錄中記明這種異常情況及其深度。

3.6 復攪

關閉灰漿泵，為保證攪拌均勻，再次將鉆桿下沉，重復噴漿攪拌，至樁頂以下1/2～1/3樁長（不小于5 m），如噴漿量已達到設計要求時，就不再送漿，鉆桿攪拌提升至地面，樁頂水泥漿凝固后將高出部分挖出。

4 施工質量控制

（1）持力層的確定必須準確，通常情況下以樁體進入持力層50 cm為宜，樁體不宜過深，否則容易出現以下3個方面的危害：①樁底壓力較大，水泥漿無法完全滲入，底部成樁困難，導致樁長達不到設計要求。②樁底通常為黏土或亞黏土，土質較硬，因此帶漿下鉆會比較困難，或出現無法下鉆現象，土體拌碎困難。如采用不帶漿下鉆時，土體則由于無法拌碎通常會出現糊鉆現象，土體和鉆頭會形成一個圓柱體的形狀，容易造成積壓樁內的土體發生掉樁頭和樁內水泥漿外溢等不良情況的發生。③水泥攪拌樁施工通常為下鉆噴漿，如果鉆入持力層太深，為了防止下鉆管的堵塞，只能采取一直噴漿的辦法，但由于樁底下鉆速度非常慢，底部水泥漿的用量會嚴重超標，水泥漿就會順著鉆桿溢出地面來，這樣也直接影響了樁體的施工時間。

（2）保證樁體的均勻攪拌，樁機鉆頭需焊接不少于6個橫向攪拌刀片，并在橫向刀片上再焊接1～2個豎向攪拌刀片。此外，為保證樁體豎向攪拌的效果，豎向攪拌的刀片長度需大于5 cm，寬度大于2 cm。

（3）樁機井架正面和側面，必須吊掛垂球，垂球的重量＞2 kg。此外，需要防止施工過程中樁機的傾斜，避免樁體無法到底現象的發生。

（4）為了保證水泥砂漿的配合比滿足設計要求，根樁所用水泥漿量均勻充足，且要方便現場施工的開展和旁站人員的監督。如果所施工的樁長都是統一長度，可將單根樁所需水泥漿量分一次拌制或兩次拌制來完成；若樁長較短時，則可以一次性拌制2～3根樁所需水泥漿用量，使用時在水泥漿罐罐壁上面直接焊接出每根樁所需水泥漿量的深度刻度線即可。

（5）水泥漿罐的罐壁上用稍大的鐵塊或螺絲帽焊接出用水面和水泥漿面的準確位置。因為每次拌制水泥漿所需的水泥是個定值，所以這就足以避免水泥漿配合比不準確的情況。

（6）施工過程中發現地層某深度出現硬層時，可根據地質情況進行相應的處理：①當此段硬層＜50 cm時，若下鉆相對比較容易，可稍稍放大回漿量，短時間內穿透此硬層。若下鉆比較困難，不得任其緩慢鉆進，一方面要及時增大回漿量，另一方面要在動力頭上加大配重，并在最下面的兩個橫向攪拌刀片上焊接鋒利的破土刀片，使其能夠迅速穿透此段硬土層。效用分析：防止此段過多浪費水泥漿，造成水泥漿冒出地面而流失，且使整根樁體的噴漿量嚴重不均勻；提高施工工作效率，防止窩工；避免當遇到硬土層時浪費時間過多，造成整根樁的實際施工時間縮短，將嚴重危害樁體的施工質量。②當此段的硬層＞50 cm時，可直接將此土層作為持力層，沒必要繼續深入。這樣就能防止此段土層拌碎困難，水泥漿難以深入，最終造成斷樁或者樁體整體不合格情況的發生。

（7）確保樁體噴漿和攪拌的均勻性，樁機施工時必須限定每延米的施工時間，一般每延米的施工時間控制在≥4 min。當地質較復雜時，應適當增加施工時間。

（8）據復合地基承載力計算及受力分析，樁體6 m以上的部位基本承受了上部荷載的70%以上，越往下部受力漸漸越來越小，因此施工過程中應特別注意加強上部樁體施工控制工作。

5 施工質量檢測標準

水泥攪拌樁的質量控制貫穿于施工的全過程，施工質檢人員嚴格控制施工工藝質量。施工中隨時檢查施工記錄和計量記錄，并依照施工工藝對每根樁進行質量評價，評價項目包括水泥用量、水泥漿稠度、比重、樁長、攪拌頭轉數、提升速度、噴漿壓力、噴漿時間、復攪深度及停漿處理方法等。

（1）樁7 d后，采用淺層開挖樁頭，目測檢查攪拌均勻性、整體性及外觀質量，并測量成樁直徑，開挖深度為停漿面以下1.5 m處。檢查頻率為每工點總樁數的0.1%。

（2）在成樁28 d后，鉆芯取樣（用雙管單動取樣器鉆芯取樣）做無側限抗壓強度試驗，每根樁取3個試件（樁的上中下），頻率為總樁數的3%。同時從鉆取的芯樣中檢查攪拌的均勻性、樁體的完整性、樁長及樁底是否穿過軟土層。

（3）樁28 d后，對單樁承載力及復合地基承載力進行檢測，并推算其90 d的承載力是否達到設計要求。檢測頻率為每施工段樁總數的0.2%，并不少于3根。

6 結束語

水泥土攪拌樁加固技術是用水泥及少量添加劑就地與地基土體充分混合而成的水泥土樁，對施工工藝要求較高，掌握不好容易出現質量問題。常見的質量問題有水泥與土混合攪拌不均勻而導致局部水泥量少或無水泥；由于深層攪拌樁施工速度快，且屬隱蔽性施工，不易監控，個別施工單位偷工減料，致使樁長不夠；同時，由于固結速度較慢，上部施工截樁頭時用力過猛，易使淺部樁身斷裂。