砼芯水泥攪拌樁在常溧高速軟土地基中的應用

王愛青

摘要：砼芯水泥土攪拌樁是在單向水泥攪拌樁插入預制鋼筋混凝土芯樁而形成的一種高強度樁體，以其新型的設計和獨特的施工工藝在常溧高速軟土地基中應用，實踐證明，砼芯攪拌樁工藝簡單，單樁承載力高，地基工后沉降量小，且施工對周圍環境擾動小，在軟土地基施工中具有廣泛的應用價值。文章主要對砼芯水泥攪拌樁在常溧高速軟土地基中的施工工藝進行了介紹。

關鍵詞：砼芯水泥攪拌樁；軟土地基；常溧高速

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0091-02

單向水泥攪拌樁是一種工藝較為成熟的軟基處理方式，但其攪拌均勻性差、漿液上冒、樁身強度不均等難題在施工中日顯突出，砼芯水泥土攪拌樁是在單向水泥攪拌樁中插入預制鋼筋混凝土芯樁而形成的一種新型復合材料樁，工藝簡單，施工方便，尤其對黑色淤泥狀粉質粘土有十分明顯的加固效果。在常規水泥攪拌樁樁體中心處插入高強度的預制鋼筋混凝土樁，可以大幅度提高強度，減小地基工后沉降量。

1 工程概況

常溧高速CL-7標段水文地質情況相對較差，沿線主要水塘、魚塘、蟹塘占沿線面積70%，沿線土質均為黑色淤泥狀粉質粘土，針對本標段軟土和液化土的地質特點，設計全線采用單向水泥攪拌樁、雙向水泥攪拌樁、PC管樁、高壓旋噴樁及砼芯水泥攪拌樁等處理，其中K52+410-K52+490段采用砼芯攪拌樁新型軟基處理方式，砼芯攪拌樁設計總量1.8萬延米，樁長17m，樁徑500mm，采用梅花形布置形式。

2 砼芯混凝土攪拌樁施工

2.1 樁型構造

砼芯水泥攪拌樁由單向水泥攪拌樁外芯與預制混凝土方樁內芯組成。

（1）單向水泥攪拌樁外芯。單向水泥攪拌樁采用常規成熟的施工工藝，樁徑500mm，樁長L1=17m，水灰比1.0，外加劑采用生石膏粉及木質素磺酸鈣，施工過程中嚴格按照常規水泥攪拌樁“四攪兩噴”工藝施工，過程中加強垂直度、樁長、樁徑、鉆進提升速度、段漿量等質量指標控制，確保單樁成樁施工質量，為砼芯攪拌樁樁體質量提供保障。

（2）小直徑預制混凝土方樁內芯。預制混凝土方樁采用C30鋼筋混凝土，在預制場集中制作，砼芯采用200mm×200mm截面尺寸，砼芯長度L2=13m，分上、中、下三段預制，長度分別為4m、4m、5m，膠接方式采用硫磺膠泥膠接。

2.2 砼芯水泥攪拌樁的優點

砼芯攪拌樁內芯采用預制混凝土方樁，施工方便，預制成本低，結合常溧高速公路工藝性試樁情況，砼芯水泥攪拌樁具有提高復合地基承載力，減小路基不均勻沉降，降低工程造價等優點，具體表現在以下方面：

（1）作為受力重心，預制芯樁具有強度高，彈模高的特點。預制混凝土方樁強度高，彈性模量高，壓縮量小，根據常溧高速河海大學檢測資料證明，砼芯攪拌樁上部荷載主要由預制方樁承擔，該荷載向下傳遞的同時，應力也逐步向外擴散，通過水泥攪拌樁外芯擴散到整個樁周土層中，以起到復合地基加固軟土地基的作用。

（2）以大面積的水泥土攪拌樁提供摩擦力。結合本標段水文地質情況，原地面以下0～20m均為黑色淤泥狀粘土，20～35m為強風化砂巖持力層。本標段砼芯水泥攪拌樁設計樁長17m，作為軟土層上的摩擦樁使用，在一定程度上對軟土層強度提高有限，而在水泥攪拌樁中插入預制方樁內芯，提高了樁體對軟土層的作用強度，因此砼芯攪拌樁在復合地基處理中具有以大面積的水泥土攪拌樁提供摩擦力。

（3）中間強度高，四周強度逐漸降低，受力均勻，樁身結構合理。內芯采用鋼筋砼預制方樁，強度遠高于四周普通水泥土強度，同時預制方樁內芯長度小于水泥攪拌樁外芯長度4m，造價低廉，樁身結構合理。

3 施工工藝

本標段砼芯水泥攪拌樁利用了單向水泥攪拌樁的施工機械和施工方法，采用新型專用砼芯攪拌樁機，將水泥攪拌樁機和靜壓樁機的功能有機地結合在一起，只是在原來的攪拌樁樁機上增加一套預制芯樁靜壓設備，通過導槽把靜壓裝置中的導向架恰好移位至水泥攪拌樁的中心，即可完成成樁過程，施工流程具體如下：

攪拌機械就位、調平→預攪下沉至設計加固深度→邊噴漿邊攪拌提升至預定的停漿面→重復攪拌下沉至設計加固深度→靜力壓入預制鋼筋混凝土芯樁→移位重復上述步驟進行下一根樁施工（施工結束28d后進行復合地基靜載試驗，以確定地基承載力及荷載傳遞機理）。

3.1 施工工藝

（1）清表。原地面清除地表15cm耕植土，場地平整，清除時必須清除一切地表障礙物。

（2）放樣。用小竹簽準確定位每根基樁樁位，并按施工順序在施工布樁圖上編出行列編號。

（3）樁機就位。設置起吊塔架，安裝起吊裝置和導向架，吊裝砼芯水泥攪拌樁機，安置噴漿機等設備，然后試運行。注意起吊設備的平整度和導向架對地面的垂直度，垂直度偏差不大于1.0%。

（4）漿液配制。水泥漿在漿液攪拌機內攪拌，先加入試驗確定的用水量，按照水灰比加入相應量的水泥，同時加入相應的生石膏粉和木質素磺酸鈣配置水泥漿，攪拌時間>4min，攪拌均勻后注入噴漿池內，注入時水泥漿應過篩，防止水泥塊損壞泵體、堵塞輸漿管。

（5）鉆進。預攪下鉆，鉆進速度≤1.0m/min。

（6）提升噴漿。鉆進至設計高程后，開動灰漿泵進行送漿，間歇30s后再提升鉆機，確保底部有足夠的灰漿量。提升速度0.6～0.8m/min，噴漿攪拌提升至地面以下1.0m時，用慢速，提升至地面0.25m時，停止噴漿，攪拌數秒以保證樁頭均勻密實。

（7）復攪下沉并局部補漿至樁底，進行樁身全長復攪。

（8）重新攪拌提升，直至離整平高程0.25m（或規定停灰面高程）處。

（9）關閉攪拌機械，靜力壓入預制鋼筋混凝土芯樁。完成后移位至下一樁位處繼續施工。施工中下沉或提升的時間設置專人記錄，時間誤差不大于5s。

（10）砼芯水泥攪拌樁施工結束28d后進行復合地基靜載試驗，以確定地基承載力及荷載傳遞機理。

3.2 芯樁的制作、接樁

芯樁預制廠統一預制，模板采用鋼模；混凝土強度達到設計強度的70%方可起吊，達到100%才可以運輸；樁段之間采用硫磺膠泥錨接，硫磺膠泥配合比通過現場試驗確定，為了保證硫磺膠泥鉚接質量，應做好以下幾個工作：錨筋清刷并調直，錨筋孔內做好螺紋，無積水、雜物和油污，接樁時接點的平面和錨筋孔內灌滿膠泥，硫磺膠泥的灌注時間不超過2min，灌注后停歇時間控制在5min之內，膠泥試塊每班組不少于1組。

4 砼芯混凝土攪拌樁質量檢測

對于砼芯混凝土攪拌樁成樁質量檢測，與單向水泥攪拌樁一樣，常規方法主要有以下四種：

（1）強度檢測：對部分樁體不插入預制方樁內芯，通過鉆芯取樣，對外芯水泥攪拌樁28d無側限抗壓強度和標貫試驗進行檢測。

（2）低應變檢測：采用低應變反射波法對混凝土芯樁完整性進行檢測。

（3）靜載荷試驗：對單樁承載力進行檢測。

（4）復合地基承載力載荷試驗。

結合水文地質情況，本標段采用復合地基承載力載荷試驗進行檢測。本標段靜載試驗3組，主要選取在雙向水泥攪拌樁及砼芯攪拌樁過渡段路段，樁間距2m。砼芯攪拌樁施工結束28d后方能進行靜載試驗，復合地基承載力極限值280kPa，上部堆載500kN，載荷板面積1.6m2。

5 結語

砼芯水泥攪拌樁綜合了水泥攪拌樁和預制混凝土方樁的優點，既利用預制混凝土芯樁壓縮量小、強度高的特點承擔荷載，又利用常規水泥攪拌樁的大面積來提供摩擦力，其內外芯分工盡可能地充分發揮了樁身材料的強度，同時砼芯水泥攪拌樁施工噪音低、無振動、無擠土破壞和造價低等優勢，能有效控制工后的沉降問題，具有一定的經濟和社會效益。

參考文獻

[1] 董平，陳征宇.砼芯水泥土攪拌樁理論與應用

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[2] 建筑地基基礎設計規范（GB50007-2002）[S].北

京：中國建筑工業出版社，2012.