淺談水泥攪拌樁施工最佳水灰比的確定

張紀祥 吳全飛

摘要：基于泉港石化市政配套工程施厝路一期工程中水泥攪拌樁軟基處理工程實例，通過試樁施工，結(jié)合該水泥攪拌樁單樁復合地基載荷試驗成果，對比成樁取芯情況以及水泥土無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果，得出合適的水灰比。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；復合地基；承載力；荷載試驗；取芯；水灰比；

前言

水泥攪拌樁是利用深層攪拌機械將水泥漿或水泥粉輸送到地基深處與軟土強制攪拌，利用與軟土間的物理化學反應，使軟土硬結(jié)為具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥土。水泥攪拌樁與樁間土共同承擔上部結(jié)構(gòu)傳來的載荷，形成復合地基。這種地基處理技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)多層建筑和道路橋梁軟基處理技術(shù)中應用最為廣泛的技術(shù)之一，取得了良好社會經(jīng)濟效益。由于問題的復雜性，目前無論是設計計算理論，還是質(zhì)量檢測技術(shù)都還遠遠落后于工程實踐的發(fā)展，不能滿足工程建設的要求。其中，水灰比的確定是確保工程承載力和成本控制的重要環(huán)節(jié)，對此進行分析研究對提高水泥攪拌樁工程質(zhì)量和經(jīng)濟效益具有重要的現(xiàn)實意義。

1.工程概況

施厝路工程大致呈東南～西北走向，以0.3%緩坡交替上下坡穿過大片內(nèi)海圍墾區(qū)，路線全長2365m。其中軟基處理水泥攪拌樁段1019m，該段屬于海積階地，主要為灘涂、魚塘等。根據(jù)地勘報告擬建場地地基土由素填土①、淤泥質(zhì)土②、粉質(zhì)粘土③、中砂④、粉質(zhì)粘土⑤、殘積砂質(zhì)粘性土⑥、全風化花崗巖⑦、強風化花崗巖⑧、中風化花崗巖⑨組成。

素填土①：土質(zhì)松散，欠壓實，其工程地質(zhì)性能差；

淤泥質(zhì)土②：屬于軟土，其工程地質(zhì)性能差；

粉質(zhì)粘土③：可塑狀，其工程地質(zhì)性能一般；

中砂④：為可液化土，其工程地質(zhì)性能差；

粉質(zhì)粘土⑤、殘積砂質(zhì)粘性土⑥、全風化花崗巖⑦、強風化花崗巖⑧、中風化花崗巖⑨：該層力學強度高，變形模量大，層位穩(wěn)定性一般，其工程地質(zhì)性好。

設計樁徑：D=500mm。樁長：H，根據(jù)地質(zhì)勘探報告確定，打透軟土層并進入硬層不小于50cm。樁距：L=1.5m，按等邊三角形梅花型排列。設計水泥漿液水灰比為0.4～0.5，采用42.5級及以上普通硅酸鹽水泥，要求施工成樁的水泥土28d無側(cè)限抗壓強度不小于1.35MP，地基加固后復合地基承載力為100Kpa。

本文結(jié)合該工程現(xiàn)場實際情況進行試樁實驗，以確定適合本工程的最佳水灰比。希望通過本文，形成確定適合各工程最佳水灰比的思路，以指導水泥攪拌樁工藝在不同工程中最佳水灰比的確定。

2.現(xiàn)場試樁

2.1試樁方案

本工程為確定最佳水灰比采用如下試樁方案：1、水泥選用42.R級普通硅酸鹽水泥2、水灰比選用0.4、0.45、0.5、0.55四組配合比3、外加劑選用木質(zhì)素減水劑，摻量5.5‰4、每組配合比試樁三根5、每組三根試驗樁間隔布置，且要求樁體打設長度基本一致。

2..2試樁

0.4水灰比配置的漿液濃度太高，流動性較差，由于時值夏季，天氣炎熱，現(xiàn)場試樁施工頻繁出現(xiàn)堵管情況，故而放棄該組，本次試樁實際成樁水灰比為0.45、0.5、0.55三組。

3.試樁檢測

3.1取芯檢測

試樁7天后對本次試樁成樁情況進行檢查，由于每組試樁只有三根，本次取芯每組取一根，其余留做單樁復合地基承載力試驗。

通過室內(nèi)抗壓實驗，三根樁無側(cè)限抗壓指標，7天無側(cè)限抗壓強度值均大于1.35*70%=0.945MPa，因此三根成樁的水泥土28天無側(cè)限抗壓強度均滿足設計要求。但S7號樁4.5m-7.5m段成樁不理想，取芯不成型。

3.2復合地基載荷試驗

試驗承壓板選用面積為0.50㎡的圓形鋼板，并在承壓板下鋪設20mm厚粗砂墊層找平。逐級增加載荷，由固定在基準梁上的變形測量裝置測得相應的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準或者達到設計承載力，由此可得到荷載沉降曲線（p-s曲線）、沉降時間對數(shù)曲線（s-lgt曲線）。通過對p-s曲線、s-lgt曲線進行計算分析，可以得到復合地基承載力特征值fak。復合地基載荷試驗成果曲線如下圖所示

樁號：S3樁

號：S6

樁號：S9

S3從p-s曲線看無明顯拐點，且總沉降量最大為8.70mm，小于s/b的0.06，在s-lgt曲線上反映出沉降基本能穩(wěn)定。依據(jù)國家行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），承載力特征值不能判定，所以為不小于最大加載值（200KPa）的一半，為≥100KPa。

S6從p-s曲線看無明顯拐點，且總沉降量最大為10.91mm，小于s/b的0.06，在s-lgt曲線上反映出沉降基本能穩(wěn)定。依據(jù)國家行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），承載力特征值不能判定，所以為不小于最大加載值（200KPa）的一半，為≥100KPa。

S9從p-s曲線看無明顯拐點，且總沉降量最大為12.21mm，小于s/b的0.06，在s-lgt曲線上反映出沉降基本能穩(wěn)定。依據(jù)國家行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012），承載力特征值不能判定，所以為不小于最大加載值（200KPa）的一半，為≥100Kpa。

4.結(jié)語

通過本次試樁施工，以及現(xiàn)場取芯和單樁復合地基承載力檢測，可以看出：

①水泥攪拌樁施工成樁效果跟水灰比有關(guān)系，且水灰比越小，成樁效果越好。

②三組不同水灰比下成樁復合地基承載力檢測結(jié)果均滿足設計要求，但是0.55水灰比下成樁取芯情況出現(xiàn)芯樣不成型情況，0.55水灰比不能滿足設計要求。

③為了節(jié)約成本，同時又能滿足設計要求，本工程水泥攪拌樁施工最終選用水灰比0.5。

參考文獻：

[1]中華人民共和國行業(yè)標準：建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2012）

[2]中華人民共和國國家標準：土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）

[3]中華人民共和國行業(yè)標準：建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范（JGJ106—2003）