雙向水泥砂漿攪拌樁在軟地基中的應(yīng)用技術(shù)分析

■何見春，潘忠義，李馨芝

■1.中國(guó)水利水電第四工程局有限公司基礎(chǔ)處理工程分局，四川 成都 610091;2.甘肅省電力投資集團(tuán)公司房地產(chǎn)公司，甘肅 蘭州 730010

雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁是利用水泥和砂子作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械設(shè)備，就地在地基深處將軟土和固化劑晉進(jìn)行攪拌，使土體與固化劑發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有整體性、穩(wěn)定性和強(qiáng)度較高的水泥砂漿加固體。并且由于鉆桿是同心雙桿雙向同時(shí)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就能充分發(fā)揮地基土體與加固體兩部分的承擔(dān)荷載的潛能有效改善復(fù)合地基的承載特性。

1 工程概況

新建貴陽至廣州鐵路站前工程GGTJ－12標(biāo)段肇慶東貨場(chǎng)起訖里程為HGDK0+000～HDK4+001.9，沿線魚塘密布，地質(zhì)概況主要由厚層及深厚層淤泥、淤泥質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土構(gòu)成，施工條件較差，設(shè)計(jì)為軟土路堤。該段路基設(shè)置水泥砂漿攪拌樁約4.5萬根，共約45萬延米。該工程設(shè)計(jì)樁徑為0.5m，樁間距1.2m～1.8m不等，樁長(zhǎng)區(qū)間在4m～18m，樁平面按正三角形布置。主材水泥采用P.042.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，水泥數(shù)量60kg/m，砂采用粒徑小于2mm的細(xì)砂，砂數(shù)量24kg/m。根據(jù)該工程概況結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，多方論定后決定采用雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁工藝進(jìn)行地基處理。

2 工法特點(diǎn)

(1)擾動(dòng)小。特制設(shè)備采用同心雙桿，在正反向旋轉(zhuǎn)攪拌下鉆時(shí)能使土體均勻受力，減少了下鉆過程中的摩擦阻力，能達(dá)到樁位穩(wěn)定擾動(dòng)小。

(2)動(dòng)力強(qiáng)大。由于采用了雙向攪拌樁動(dòng)力箱體，攪拌時(shí)多個(gè)葉片正轉(zhuǎn)，多個(gè)反轉(zhuǎn)，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實(shí)，強(qiáng)度高，斷樁幾率低，成樁性能明顯優(yōu)于普通水泥砂漿攪拌樁。

(3)便于管理。由于采用了兩噴兩攪施工工藝，不需要復(fù)攪復(fù)噴，一次成樁，大大降低了人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響同時(shí)節(jié)約了成本。

(4)經(jīng)濟(jì)性。由于雙桿雙向的特性，在施工過程中便于管理，不需要重復(fù)施工，加上兩噴兩攪的施工工藝，能夠讓加固劑和土體重復(fù)攪拌有效控制了施工成本，降低了工程造價(jià)。

3 工藝原理

該攪拌樁是采用水泥砂漿作為固化劑，采用了兩噴兩攪施工工藝，不需要復(fù)攪復(fù)噴，一次成樁，降低地基土的塑性指數(shù)和物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，提高了樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。該工藝由于采用了雙向攪拌樁動(dòng)力箱體，攪拌時(shí)多個(gè)葉片正轉(zhuǎn)，多個(gè)反轉(zhuǎn)，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實(shí)，強(qiáng)度高，斷樁幾率低，成樁性能明顯優(yōu)于普通水泥砂漿攪拌樁，同時(shí)在淤泥質(zhì)土、淤泥層中成樁強(qiáng)度顯著提高，經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室配合比試驗(yàn)確定配合比為0.6∶1∶0.4，強(qiáng)度要求28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于 1.5Mpa。

利用自身特制的成樁機(jī)械的作為機(jī)架，由鉆機(jī)底部操作的動(dòng)力系統(tǒng)，通過外鉆桿傳遞動(dòng)力至鉆桿頂部配備的專用傳動(dòng)箱，同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)鉆桿正反向旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)鉆桿底部設(shè)置噴漿口，并在雙鉆桿底部安裝雙層帶鉆頭旋轉(zhuǎn)葉片。在攪拌過程中多個(gè)葉片正轉(zhuǎn)，多個(gè)反轉(zhuǎn)，使得土體攪拌更加均勻，形成的樁體更加均勻密實(shí)，強(qiáng)度高，斷樁幾率低，可確保成樁質(zhì)量和樁體強(qiáng)度，而且多向攪拌同過下鉆噴漿和提鉆噴漿就能完成一根樁，大幅度縮短成樁時(shí)間。

4 質(zhì)量控制措施

施工前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝性試驗(yàn)(不少于2根)，施工開始后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，以確認(rèn)設(shè)計(jì)參數(shù)。施工過程中應(yīng)注意以下問題

(1)施工機(jī)具設(shè)備性能及工藝應(yīng)滿足噴漿均勻性、樁的連續(xù)完整性及加固深度的要求。

(2)嚴(yán)格控制攪拌機(jī)鉆頭下沉和提升速度、供漿與停漿時(shí)間，控制下鉆深度、噴漿高程及停漿面。單樁噴漿量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。樁端必須原位噴漿攪拌一定時(shí)間，確保成樁質(zhì)量。

(3)成樁過程中，如因故停漿.繼續(xù)施工時(shí)必須重疊接樁，接樁長(zhǎng)度不得小于0.5m。若停機(jī)超過3h，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗干凈，在原樁位旁邊補(bǔ)樁。

(4)攪拌機(jī)械應(yīng)配置自動(dòng)記錄儀，且處于檢定有效期內(nèi)。

(5)配制好的漿液不得離析，供漿必須連續(xù)，固化劑與外摻劑的用量、泵送漿液時(shí)間必須有專人記錄。

(6)隨時(shí)檢查施工記錄，如有不合格樁或異常情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)樁或其他處理措施。

(7)施工中溢出的漿液應(yīng)回收處理，防止污染環(huán)境。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

本工法雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁設(shè)計(jì)水泥摻入量為60kg/m，與同類的工法相比，每米能減少水泥量2.4kg，本工法工程(雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁)共有 45萬延米，共節(jié)約水泥量為450000×2.4=1080000kg，按照當(dāng)?shù)厮鄡r(jià)格427元/噸計(jì)算，可節(jié)約資金:1080000×427元/噸 ÷1000kg/噸=461160元。

6 工程監(jiān)測(cè)與結(jié)果評(píng)介

為確保施工質(zhì)量的優(yōu)越性，及時(shí)配合檢測(cè)單位和施工單位檢測(cè)組對(duì)施工進(jìn)行全過程質(zhì)量控制與監(jiān)控測(cè)量。水泥砂漿28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.5Mpa，單樁豎向抗壓承載力要求為:當(dāng)樁長(zhǎng)≤8m時(shí)，其單樁承載力特征值不小于90KN，當(dāng)樁長(zhǎng)＞8m時(shí)，其單樁承載力特征值不小于240KN。對(duì)于部分水泥砂漿攪拌樁進(jìn)行檢測(cè)，分區(qū)域按照2‰隨機(jī)抽取測(cè)樁，檢測(cè)結(jié)果如下:

6.1 靜載荷試驗(yàn)

在施工完成28天內(nèi)，要對(duì)樁頂進(jìn)行保護(hù)不能有任何機(jī)械行走走，齡期到達(dá)檢查要求后，按檢測(cè)規(guī)范要求進(jìn)行單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)束后，觀察其沉降值及回彈值，沉降值檢測(cè)范圍:加載至最后一級(jí)完成前，最大沉降不超過40mm。回彈值取15% －18%。

(1)單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

通過對(duì)雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)樁長(zhǎng)＞8m時(shí)，其單樁豎向抗壓承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)曲線圖

表1 單樁豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果匯總表

(2)取芯檢驗(yàn)

在成樁28天后，挖開樁頂覆蓋層，露出樁頭在樁徑的1/4處，根據(jù)樁長(zhǎng)要在樁體不同深度取3個(gè)試樣。取芯完成后要用水泥砂漿灌筑封閉的孔洞。

6.2 水泥砂漿樁鉆芯強(qiáng)度檢驗(yàn)

通過對(duì)雙桿雙向水泥砂漿攪拌樁鉆芯檢測(cè)結(jié)果表明，芯樣完整，斷面吻合，樁長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求，芯樣28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于1.5Mpa，滿足設(shè)計(jì)要求(如表2)。

表2 鉆芯檢測(cè)28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度結(jié)果

7 總結(jié)

通過檢測(cè)結(jié)果分析，單元工程質(zhì)量要求100%，優(yōu)良率100%，施工符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。通過分析認(rèn)為該工法的先進(jìn)性和實(shí)用性都取得了顯著的效益和成績(jī)，施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，無安全生產(chǎn)事故發(fā)生，同時(shí)也得到了各方的好評(píng)，為總工期的計(jì)劃任務(wù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］TB10218－2008.鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程.［S］.中國(guó)鐵道出版社.2008.1.

［2］JGJ79－2002.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2002.

［3］GB50007－2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.20.