淺談水泥攪拌樁在城市道路軟土地基處理中的應用

董平洋

【摘要】本文主要講訴了水泥攪拌樁作為基礎工程，其質量好壞直接影響到上部結構物的質量，因此不僅要求我們嚴格按照施工工藝流程的步驟去做，還需要對整個施工過程進行監理，加大監理控制力度，嚴格各施工參數、施工工藝及施工工序，保證樁的質量，解決軟 【關鍵詞】水泥攪拌樁 設計 施工注意事項

1 概述

隨著城市道路建設的快速發展，對地基強度、施工工期等要求越來越高，特別是在城市道路橋頭的軟土處理，技術比較復雜。一旦處理不徹底，易引起橋頭跳車現象，水泥攪拌樁是用于加固地基處理的一種方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，利用固化劑和軟土之間產生一系列物理—化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的符合使用要求的地基。

水泥攪拌樁的加固原理是以水泥材料為固化劑，利用深層攪拌機械對原位軟土進行強制攪拌，經過物理、化學作用生成較堅硬的拌合柱體，與原地基形成復合地基，提高軟土地基的承載能力，減少地基沉降量。

水泥加固軟土主要產生水泥的水解水化、粘土顆粒與水泥水化物的作用以及碳酸化作用。

2 水泥加固土體影響因素分析

影響水泥土抗壓強度的因素很多，主要有如下幾種：

（1）水泥摻入比

水泥摻入比通常指水泥重量與被加固土體天然濕重之比（%）。水泥摻入比越大，其后期強度越大，在實際工程中，水泥摻入比以7%～15%為宜，過低不能滿足工程要求，過高加固費用較大。

（2）齡期的影響

水泥土的強度隨齡期的增加而增加，一般早期強度增加速率較快，30天可達90天齡期強度的60%一75%。90天后水泥土的強度還會繼續增加。

（3）土質的影響

不同的土類，其隨水泥摻入比的增加其強度的增加速率不同。一般粉性土增加較快，粘性土次之，而淤泥質土較慢。

（4）土的含水量

一般在其他條件相同時，水泥土的強度會隨含水率的增加而降低。

（5）土的化學性質

酸性大的土加固后的強度較堿性土差，且PH值越小，強度越低。

（6）水泥的品種與標號

不同等級的水泥，在其他條件都相同的前提下，水泥的強度等級越高，其形成的水泥土強度也越高。

（7）外摻劑對強度的影響

不同的外摻劑對水泥加固土的強度有著不同的影響，選擇合適的組合配比的外摻劑可提高水泥加固土的強度或節約用量。

3 工程應用

3.1 工程概況

某城市道路上跨某規劃河道，橋頭填方最大超過6m。

通過地質勘查發現，工程所在區域具體可分為4個工程地質層。

第一層為素填土，上部含厚度約0.2～0.9米左右雜填土，下部為灰褐色素填土，成分以軟塑黏性土為主，松散，局部稍密，含少量石灰、碎磚塊、碎石子、砂粒等，土質不均。

第二層為淤泥質黏土，灰色，流塑，含有機質及腐殖物，土質欠均勻，平均天然含水率為33.6%。層頂埋深1.00～2.00m、平均1.36m；揭露厚度2.10～10.10m。土層具高壓縮性，工程地質性能差。

第三層為粉質黏土，黃褐色，可塑～硬塑，含鐵錳質結核及其氧化物、夾高嶺土條紋，土質較均勻，平均天然含水率為26.6%。

第四層為粉質黏土，該層可塑，土質欠均勻，底部粉粒含量較高，未揭穿。

淤泥質黏土層含水率較高，土體性能差，需進行特殊處理。經方案比選，采用水泥攪拌樁進行加固處理。

3.2 軟土處理設計

水泥攪拌樁在垂直荷載作用下，其承載力取決于樁身水泥土強度和土對樁的支承力。水泥土樁樁身強度與加固時使用的水泥標號、水泥用量、被加固土的性質和含水量，以及養護齡期等因素有關。土對樁的支承力是由樁側摩阻力和樁端阻力所組成。

（1）設計參數

地基處理后，要求復合地基承載力≥120kPa。根據地質條件，粉噴樁有效樁長為12m，設計粉噴樁直徑為0.5m。淤泥質粘土承載力容許值為80kPa，粉質粘土承載力容許值為160kPa。

（2）計算單樁承載力

根據公式 計算單樁承載力。攪拌樁鉆透淤泥質黏土層，達到粉質黏土層，只計算淤泥質黏土層的樁周阻力和樁端阻力。素填土層也按照淤泥質黏土層計算。計算得到單樁承載力Ra=200.18 kN。

（3）樁機必須配置噴入計量裝置，須定期標定（每生產1萬米攪拌樁后重新標定），嚴禁無噴入計量裝置的樁機投入使用，并記錄瞬時噴漿量和累計噴漿量。漿液罐容量應不小于一根樁的用灰量加50kg，當上述重量不足時，不得開始下一根樁的施工。

（4）嚴格控制噴漿標高和停漿標高，不得中斷噴漿，確保樁體長度；嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。

（5）施工中若發現噴漿量不足，由監理選擇在該樁位的附近位置進行補樁。

（6）樁體施工時，應采用中-低速檔鉆進和提升，切勿采用高速檔快速鉆進和提升。

（7）施工記錄應有專人負責，必須詳細記錄攪拌機每米下沉或提升的時間以及來漿與停漿的時間，記錄時深度誤差不得大于5cm，時間誤差不得大于5s。施工中發生的問題及處理情況均應在備注欄中注明。

（8）施工中出現異常情況，不得擅自處理，須立即報告現場負責人員，提出處理方案后方可進行施工。

（9）成樁后保護好樁頭。

4 施工控制

1）選擇合理的位置開挖配制水泥漿用的灰漿池，并用水泥砂漿抹面進行防水處理；測量放線布樁時要重點對控制性軸線、樁位進行復查，滿足要求后方可開鉆。

2）樁長、樁位、樁徑的控制：樁長的控制不僅要看表，而且要在鉆機搭架上做出明顯的標記，在設計樁長深度位置、沒進鉆的鉆頂的位置貼上明顯標記并寫上數字，其他刻度用較小的標記；樁位控制時測量放樣后應釘小樁，然后鉆白灰點，垂直度是樁位控制的關鍵，因為垂直度影響樁的承載力。最好用吊錘球的方法控制垂直度；樁徑控制要求不小于設計直徑，要經常檢查鉆頭，發現磨損超限時及時焊補。

3）水泥劑量的控制：為確保樁體水泥每米摻入量以及水泥漿用量達到設計要求，每臺機械均應配備電腦記錄儀，同時現場應用比重計控制水泥漿稠度。最好做到一樁一配漿，一樁一清池。

4）確保攪拌樁施工的均勻性：如遇到硬土，攪拌機下沉速度過慢時，對于噴漿攪拌可采用沖水下沉，但在噴漿提升前必須將輸管中的存水排凈。其次水泥的供應量必須連續；一旦因故中斷，必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5m處，待恢復供漿后再攪拌提升，防止斷樁。還應控制重復攪拌時的下沉速度和提升速度，以保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌。

5）水泥攪拌樁樁頭復攪的控制：當鉆機反循環提鉆并噴漿升至工作基準面以下30cm～50cm時，持噴30s水泥漿，目的是保證樁的上部密實度和強度，根據荷載的擴散及傳遞原理，有必要加強水泥樁上部的密度和強度。

6）噴漿時間的控制：每根樁開鉆后應連續作業，不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。

5 結語

水泥攪拌樁在國內城市道路的施工中已經取得非常成功，但也存在不少問題。該方法特別適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土和天然含水量大于30% 的地基加固，對超軟土效果更為顯著。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗確定其適用性。在使用該法之前應對該法的可行性進行詳細的地質勘察。

參考文獻：

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