水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術(shù)初探

威海市南海新區(qū)建設(shè)局 山東威海 264400

摘要：在軟土路基施工中采用水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行軟土施工處理，可以有效降低路基的總沉降量、增加市政帶路的荷載承受能力、提高抗豎向變形能力及減少工期等，現(xiàn)階段大量市政工程施工建設(shè)中都采用了這種施工方式。本文首先分析了水泥攪拌樁處理軟土路基作用機(jī)理，然后詳細(xì)闡述了水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術(shù)要點(diǎn)，最后探討了水泥攪拌樁施工控制要點(diǎn)及特殊情況的處理。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；軟土路基；試樁；噴漿；攪拌

一、水泥攪拌樁處理軟土路基作用機(jī)理

在軟弱地基上進(jìn)行施工時(shí)，最好的方法就是對(duì)軟土地基進(jìn)行加固，最大限度的利用原狀土的承載力或其他力學(xué)性能，水泥攪拌樁既是這種原位的加固方法。具體加固機(jī)理如下：

（一）水泥的水解和水化反應(yīng)

水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，是通過(guò)專用機(jī)械設(shè)備——深層攪拌機(jī)械將固化劑（水泥）灌入需處理的軟土地層內(nèi)，并在灌注過(guò)程中充分?jǐn)嚢?，使水泥與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成凝膠體，將土顆粒凝結(jié)在一起形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)整體，這就是水泥骨架作用，同時(shí)，水泥在水化過(guò)程中生成的鈣離子與土顆粒表面的鈉離子進(jìn)行離子交換作用，生成穩(wěn)定的鈣離子，從而進(jìn)一步提高土體的強(qiáng)度，達(dá)到提高其復(fù)合地基承載力的目的。

（二）粘土顆粒與水泥水化物的作用

水泥的各種水化物生成后與其周?chē)哂幸欢ɑ钚缘恼惩令w粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些新生成的化合物在水中和空氣中逐漸硬化，而增大了水泥的強(qiáng)度。由于其結(jié)構(gòu)較致密，水分難于侵入，從而使水泥土具有足夠的水穩(wěn)定性。

二、水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術(shù)要點(diǎn)

（一）施工準(zhǔn)備

1、施工機(jī)械準(zhǔn)備

目前水泥攪拌樁在市政軟基處理中最常用的施工機(jī)械主要有鉆機(jī)、粉漿機(jī)及壓縮機(jī)。水泥攪拌樁成樁的主要機(jī)械就是鉆機(jī)，這種機(jī)械的主要應(yīng)用功能為動(dòng)力大、操作方便、能在速度不同的情況下進(jìn)行均勻地正向鉆進(jìn)或反向提升，同時(shí)還可以全方位地自行移動(dòng)。作為漿體材料定量發(fā)送的主要機(jī)械設(shè)備，噴漿設(shè)備的組成部分分別為儲(chǔ)灰罐、發(fā)送裝置及計(jì)量控制裝置等，這些部件都是市政軟基處理的關(guān)鍵性施工設(shè)備。壓縮機(jī)可以提供一定壓力氣源給水泥攪拌樁進(jìn)行有效施工，促使水泥漿液突破噴漿口土體阻力向軟土內(nèi)進(jìn)行噴灑。

2、施工設(shè)備及材料檢測(cè)

在公路軟基處理施工中每臺(tái)樁機(jī)一定要配置相應(yīng)的記錄器，其主要功能為對(duì)每米樁身噴漿量進(jìn)行記錄及有效控制，在記錄器上必須自動(dòng)準(zhǔn)確地對(duì)操作時(shí)間、深度、噴漿量、樁位編號(hào)、復(fù)攪深度、復(fù)攪次數(shù)等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。必須標(biāo)定樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀表不符合施工規(guī)定及質(zhì)量不合格是可以更換儀表，只有這樣才能確保施工的質(zhì)量。分別把兩個(gè)0.5kg 的吊線錘設(shè)置在樁機(jī)鉆架兩個(gè)垂直的面上，同時(shí)將垂直線畫(huà)上。將鉆進(jìn)刻度線畫(huà)在每臺(tái)樁機(jī)的鉆架上，明確標(biāo)明其深度。

水泥攪拌樁所使用的施工材料主要就是水泥，在施工前必須在試驗(yàn)室對(duì)施工采用的水泥進(jìn)行抽樣檢測(cè)。確保其符合施工要求時(shí)，才能施工。在水泥等施工原料的選擇中，施工企業(yè)必須選擇產(chǎn)量多、質(zhì)量穩(wěn)定的大規(guī)模水泥生產(chǎn)廠家。在存放水泥過(guò)程中，必須確保存在地點(diǎn)與防雨、防潮等施工要求相符合，杜絕在施工中使用過(guò)期、受潮等質(zhì)量不合格的水泥。

3.水泥攪拌樁設(shè)計(jì)

（1）強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)要求施工完后，水泥攪拌樁樁身28d后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.3MPa，單樁復(fù)合地基承載力不小于130KPa。

（2）水泥攪拌樁孔位布置。水泥攪拌樁孔位按正方形分布，樁直徑為50cm，樁間距為0.8m～1.2m。

（3）水泥攪拌樁樁深設(shè)計(jì)。根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)暫定樁長(zhǎng)9.5m，實(shí)際樁長(zhǎng)以打到砂礫持力層為準(zhǔn)。實(shí)際施工中，樁長(zhǎng)在8.2m～11.3m之間，以9m左右最多。

（二）試樁

在進(jìn)行大規(guī)模施工前需要進(jìn)行試樁，通過(guò)試樁可以對(duì)攪拌樁施工過(guò)程中的各項(xiàng)最佳參數(shù)進(jìn)行確定，對(duì)大規(guī)模施工具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。對(duì)于需要進(jìn)行試樁的數(shù)量則需要按照設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行確定，試驗(yàn)完成后要對(duì)地基土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且需要樁身在28小時(shí)內(nèi)側(cè)向抗壓強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)要求，當(dāng)試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后才說(shuō)明試樁成功，才可以進(jìn)入水泥攪拌樁的大規(guī)模施工階段。

因此，現(xiàn)場(chǎng)安排9根樁進(jìn)行試樁，取得如下施工參數(shù)：鉆進(jìn)速度V≤1.5m/min；提升速度V≤0.8m/min；攪拌轉(zhuǎn)速V=30r/min；噴漿管道壓力0.4MPa～0.7MPa；鉆進(jìn)復(fù)攪與提升時(shí)管道壓力0.1MPa≤P≤0.2MPa；攪拌鉆頭穿越淤泥層時(shí)電流表讀數(shù)為15A～25A，進(jìn)入砂礫層時(shí)，突變?yōu)?0A～75A。

（三）水泥攪拌機(jī)械安裝、就位

現(xiàn)場(chǎng)拼裝鉆機(jī)、就位，對(duì)于首次進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，則需要對(duì)樁機(jī)的各種儀表、測(cè)量?jī)x和打印機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，而且施工過(guò)程中要進(jìn)行反復(fù)的檢查施工過(guò)程中要特別注意鉆頭葉片磨損的程度，對(duì)于磨損超過(guò)規(guī)定限度的要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)焊，從而使樁體的樁徑得到保證，在移動(dòng)鉆機(jī)過(guò)程中，要確保孔位的正確，保持鉆桿軸線和鉆孔中心位置垂直，傾斜度不允許超過(guò)規(guī)定值。

（四）攪拌、噴漿

鉆機(jī)啟動(dòng)后，鉆桿則需要保持勻速、持續(xù)的下沉狀態(tài)，在下沉過(guò)程中進(jìn)行的攪拌切土，同時(shí)還要開(kāi)啟送漿泵，這樣就邊旋轉(zhuǎn)攪拌邊向土體內(nèi)噴漿，直到設(shè)計(jì)的深度，而到達(dá)這個(gè)深度后則需要在這個(gè)位置停留三十秒以上，使其持續(xù)噴漿，從而確保水泥漿和土體能夠充分的進(jìn)行攪拌。

（五）提升攪拌

利用攪拌機(jī)提升，不僅可以有效的避免噴漿口出現(xiàn)被堵塞的情況，而且可以達(dá)到繼續(xù)的混凝土水泥土的目的，而到攪拌機(jī)提升到樁頂時(shí)，需要在原位的攪拌二分鐘以上。

（六）檢測(cè)

水泥攪拌樁成樁七天左右，將樁頭淺開(kāi)挖約 1.5m，對(duì)攪拌樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)采用觸探儀對(duì)樁體直徑進(jìn)行測(cè)量及質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。水泥攪拌樁成樁三周左右時(shí)，芯樣位置控制在樁徑 1/4 處及樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，并對(duì)樁體的完整性等進(jìn)行有效檢驗(yàn)，芯樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度要與設(shè)計(jì)要求相符合。將芯樣取出后采用水泥砂漿灌注將孔洞進(jìn)行封閉。

三、水泥攪拌樁施工控制要點(diǎn)及特殊情況的處理

（一）施工控制要點(diǎn)

1、水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前，先用水清洗整個(gè)管道，使整個(gè)管道暢通無(wú)阻，無(wú)堵塞情況，清洗后等水排盡后方可下鉆。

2、樁機(jī)就位后，必須平整，仔細(xì)調(diào)整樁深垂直度，保證施工過(guò)程中不發(fā)生傾斜，移動(dòng)，倒塌等，使攪拌軸保持垂直滿足規(guī)范要求。

3、施工過(guò)程中，現(xiàn)在施工人員應(yīng)做好施工記錄，認(rèn)真記錄各項(xiàng)參數(shù)包括天氣情況，施工日期，施工樁號(hào)，該樁各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)及施工過(guò)程中遇到了各項(xiàng)問(wèn)題及處理辦法。

4、水泥攪拌配合比：必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求配置漿液，施工中做好計(jì)量工作，水泥漿不能發(fā)生離析，必須連續(xù)泵送，配置專人進(jìn)行記錄。

5、泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利輸漿。泵送漿液過(guò)程中，泵的壓力必須保證足夠穩(wěn)定，供漿不能間斷必須連續(xù)進(jìn)行，拌和必須均勻。如遇到漿液硬結(jié)堵管，必須立即拆卸輸漿管道，清洗干凈。

6、為保證水泥攪拌樁是施工質(zhì)量，施工過(guò)程中第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30s緩慢鉆進(jìn)，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30s。

7、為確保樁體水泥摻入時(shí)均勻、連續(xù)，要求前臺(tái)與后臺(tái)操作人員相對(duì)固定、密切配合。后臺(tái)供漿停機(jī)時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知前臺(tái)以防止斷樁和缺漿。

（二）特殊情況處理

1、在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)卡管時(shí)，采取實(shí)行慢速鉆進(jìn)；提出鉆頭，改進(jìn)鉆頭；鉆進(jìn)位置較淺時(shí)，改用其他方法疏松土層后再鉆；如果是提升鉆桿時(shí)卡鉆，則暫停噴漿，待正常后再?gòu)?fù)噴等措施。

2、在噴漿過(guò)程中，噴漿不暢或堵塞時(shí)，應(yīng)該采用檢查灰漿泵運(yùn)行情況，調(diào)整噴漿壓力；提出鉆頭清理噴嘴；清除固化料中的雜物和大顆粒；噴漿不暢時(shí)，操縱噴漿閥門(mén)由關(guān)到開(kāi)，由開(kāi)到關(guān)，反復(fù)多次等方法處理。

3、當(dāng)攪拌機(jī)遇到較大阻力下沉困難時(shí)，出現(xiàn)電機(jī)跳閘等情況，這是排除電壓低的原因外，則可能是由于圭質(zhì)硬或是遇到石塊所導(dǎo)致的，需要利用沖水或是挖除石塊等措施來(lái)進(jìn)行處理。

4、對(duì)于土質(zhì)粘性較大的情況，這時(shí)攪拌機(jī)自身的重量則無(wú)法使其沉到設(shè)計(jì)的深度，在這種情況下，則需要對(duì)攪拌機(jī)的自重進(jìn)行增加，或加設(shè)加壓裝置來(lái)加快攪拌機(jī)下深的速度。

5、如果在投料時(shí)不準(zhǔn)確，則會(huì)導(dǎo)致灰漿泵出現(xiàn)漏漿及輸漿量大的情況發(fā)生，這樣則會(huì)導(dǎo)致沒(méi)達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)漿液已全部噴空，所以需要對(duì)其投料量、輸漿量進(jìn)行重新設(shè)定。

6、當(dāng)攪拌加水過(guò)量或輸漿管部分堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剩漿過(guò)多，此時(shí)要采取重新標(biāo)定用水量和清洗輸漿管的措施來(lái)解決。

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