水泥深層攪拌樁在道路軟基處理中的應用

摘要：隨著我國高速公路的迅速發展，深層攪拌樁軟基處理得到廣泛的運用，效果較好。本文通過研究深層水泥攪拌樁的機理和施工工藝及設計方法使得施工中更好地改進和指導實踐運用。

關鍵詞：水泥深層攪拌樁 軟土路基 應用

引言

水泥深層攪拌樁（Deep Cement Mixing Pile）就是利用深層攪拌機將水泥和地基土原位攪拌，水泥顆粒和軟土間的水土顆粒充分作用產生一系列物理、化學反應，生成纖維狀膠凝和網狀結構物，從而產生與原狀土不同的結構特征。形成整體性好的膠體并具有一定強度的水泥土攪拌樁，形成水泥土樁復合地基，以提高地基承載力，減少沉降。上世紀80年代我國從日本引入軟土地基深層攪拌加固技術的思路，隨即進行水泥土室內試驗、研制開發施工機械和相應的施工工藝，并先于國外在陸地上將深層攪拌法大量應用于工業建筑、民用房屋、市政工程和道路建設的軟基加固工程中。

一、水泥深層攪拌樁應用的好處

在相同地質條件下深層水泥攪拌樁比沉管灌注樁、預應力混凝土管樁有更好的技術經濟指標。其施工時無擠土效應，對環境影響較小，施工設備相對輕便，對施工場地要求低，施工質量容易控制。

（1）深層水泥攪拌樁是一種施工簡單、造價低、質量可靠、行之有效的路基處理技術。

（2）深層水泥攪拌樁一般加固深度十余米至持力層，可把地基承載力提高到150kPa～250kPa。而且有工程實際經驗曾證明，加固結果不僅提高了地基容許承載力，還可減少路基的總沉降量。

（3）深層水泥攪拌樁施工速度快，從而縮短工期。由于水泥樁與樁間土形成的復合人工地基沿深度的均勻性和整體性好，加固后一個月即可投入使用，為工程施工早日完成贏得了寶貴的時間。

（4）由于深層水泥攪拌加固法就地造樁不排土，因而地面隆起少，并且施工中無振動、無噪音、無污染，且技術可靠、不會對周圍建筑物產生有害的影響。

二、設計參數及要求

用普通土將自然地面整平至一統一標高，該標高為樁頂標高。攪拌樁采用長樁、短樁相結合的方式，相互間隔布置，樁的布置間距為1.2m×1.2m，樁徑600mm，長樁穿過填土，進入到原狀土0.3～0.5米，預計樁長為8.8～16.4米，短樁樁長統一為8米，具體的參數指標如下：

（1）路基地基攪拌樁置換率19.7%；

（2）水泥摻入比a=18%，漿液水灰比0.6～0.8；

（3）室內配合比設計：7d無側限抗壓強度：qu≥0.8MPa；28d無側限抗壓強度：qu≥1.6MPa；90d無側限抗壓強度：qu≥2.4MPa；

（4）現場質量檢測：28d取芯強度：R28≥0.8MPa；90d取芯強度：R90≥1.2MP；單樁承載力>200kPa；復合地基承載力>150kPa。

三、施工準備

（1）水泥攪拌樁施工前應準備下列施工技術資料：審批過的試樁報告、施工場地的工程地質報告，土工試驗報告，室內配比試驗報告，設計樁位圖，原地面高程數據表，加固深度以及測量資料等。

（2）深層攪拌樁施工場地應事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙，場地低洼時應回填粘土，不得回填雜土；施工場地不能滿足機械行走要求時，應鋪設砂土或碎石墊層。若地表過軟，則應采取防止機械失穩措施。

（3）水泥攪拌樁可采用合格的膨脹水泥或標號不低于32.5級普通硅酸鹽。宜用袋裝水泥，以便于計量。使用前，應將水泥的樣品送中心試驗室或監理工程師指定的試驗室檢驗，檢驗合格后方可使用。水泥的堆放應整齊，并防止水泥受潮、結塊變質。

（4）水泥攪拌樁施工機械應配備電腦記錄儀及打印設備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。每天對每臺樁機的電腦記錄進行驗對。

（5）水泥攪拌樁施工機械必須具備良好、穩定的性能，所有鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。

四、施工過程

深層攪拌法的主要設備是深層攪拌機。有中心管輸漿和葉片噴漿兩種機械。深層攪拌法的施工流程是，首先根據施工布置圖進行測量放樣，并使攪拌樁就位；當機械就位后，進行預下沉，待機械冷卻水循環正常后啟動電機，放進鋼絲繩，使攪拌機沿著導向架、切土下沉。下沉到一定深度后，開始按設計配比制備水泥漿，在壓漿前漿水泥漿倒入集料斗中，當攪拌機下沉到設計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉，同時嚴格按照設計提升速度提升攪拌機。當攪拌機提升至設計加固頂面標高時，集料斗中的水泥漿應正好排完。為使軟土和水泥攪拌樁攪拌均勻，可再次將攪拌樁邊旋轉邊沉入土中，至設計加固深度后，再將攪拌機邊旋轉邊提升出地面。

五、深層攪拌樁施工質量控制措施

1）注意土層的變化

攪拌樁施工場地的土層情況有時與工程地質報告有所出入。既定的工藝不一定適合整個場地情況，因此應作好相應的變化措施。

2）泵送量

攪拌機施工用的灰漿泵雖是定量泵，但泵的新舊程度、漿液的稠度以及輸漿管長度與高度都會使泵送量略有變化。為使每根樁所用的固化劑總噴漿時間不變，在施工過程中應根據泵送量的變化調整漿液的水灰比。如泵送量增大時，略增大水灰比。泵送量減少時，略降低水灰比。雖然水灰比對樁身強度會有影響。但相對于其它因素來看是微小的。

3）攪拌工藝的選擇

可通過復噴復攪的方法達到樁身強度為可變參數的方法。攪拌次數以1次噴漿2次攪拌或2次噴漿4次攪拌為宜，最后1次提升攪拌宜采用慢速提升。當噴漿到達樁頂標高時，宜停止提升。攪拌數秒，以保證樁頭的均勻密實。根據施工經驗的積累和總結，控制攪拌樁施工質量的指標主要為：水泥摻人量、提升速度、噴漿的均勻性和連續性。以及施工機械性能。

六、工程質量檢驗方法

⑴水泥攪拌樁成樁7天后可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。①檢驗攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。②觸探試驗：根據現有的輕便觸探擊數N10與水泥土強度對比關系來看，當樁身1d齡期的擊數N10大于15擊時，樁身強度已能滿足設計要求；或者7d齡期的擊數N10大于30擊時，樁身強度也能達到設計要求。輕便觸探的深度一般不超過4m。

⑵水泥攪拌樁成樁28d后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。鉆孔取芯頻率為檢測總樁數的1%～1.5%。

⑶如果某段水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%，則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時，則應在該段同等補樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。

⑷對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

⑸在軟土層深厚的地方，或對施工質量有懷疑時，可在成樁28d后，由監理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力。隨機抽查的樁數不宜少于樁數的0.2%，且不得少于3根。試驗用最大載荷量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。

結語

隨著我國高速公路的迅速發展，深層攪拌樁軟基處理得到廣泛的運用。水泥攪拌樁處理軟上地基能有效地使樁，士體形成復合地接，大大降低樁間土的應力，提高了地基的強度和承載力。實施過程中必須結合工程的實際地質條件與經驗數據，通過試樁對設計參數進行驗證和必要的修正，效果會較好。

參考文獻：

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【2】龔曉南 地基處理技術發展與展望 2004

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