水泥攪拌樁處理軟土路基技術研究

摘要：水泥攪拌樁技術是軟土路基處理的有效措施，在我國已經廣泛應用于公路建設中。本文分析了水泥土攪拌樁的原理與優點，并以實際工程為例探討了水泥攪拌樁處理軟土路基的技術要點。

關鍵詞：水泥攪拌樁；軟土路基；樁頭

一、水泥土攪拌樁

（一）水泥土攪拌法的原理

水泥土攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化學反應過程。水泥與飽和的軟土攪拌后，首先發生水泥的水解和水化反應，生成水泥水化物并形成凝膠體（氫氧化鈣），將土顆?；蛐⊥翀F凝結在一起形成一種穩定的結構整體，這就是水泥的骨架作用，同時，水泥在水化過程中生成的鈣離子與土顆粒表面的鈉離子（或鉀離子）進行離子交換作用，生成穩定的鈣離子，從而進一步提高土體的強度。另外，水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水和空氣中的二氧化碳，發生碳酸化反應，生成不溶于水的碳酸鈣，這種碳酸化作用也能使水泥土增加強度。

（二）水泥土攪拌法的適用范圍和優點

這種方法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土的天然含水量小于30%（黃土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4時不宜采用干法。

水泥土攪拌法具有以下優點：（1）將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，最大限度利用了原土；（2）攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在市區內和密集建筑群中進行施工；（3）攪拌時不會使地基側向擠出，對周圍建筑物和管線影響較??；（4）水泥土攪拌法形成的水泥土加固體，可作為豎向承載的復合地基、基坑圍護擋墻等；（5）根據上部結構要求，可靈活采用各種加固形式；（6）與鋼筋混凝土樁基相比，可節約大量鋼材，降低造價。

（三）應用要點

1、設計前應進行擬處理土的室內配比試驗。針對現場擬處理的軟弱層軟土的性質，選擇合適的固化劑、外摻劑及其摻量，為設計提供不同齡期、不同配比的強度參數。對豎向承載的水泥土強度宜取90d齡期試塊的立方體抗壓強度平均值；對承受水平荷載的水泥土強度宜取28d齡期試塊的立方體抗壓強度平均值。

2、固化劑宜選用強度等級不低于32.5級的普通硅酸鹽水泥（型鋼水泥土攪拌墻不低于P.0.42.5級）。水泥摻量應根據設計要求的水泥土強度經試驗確定；塊狀加固時水泥摻量不應小于被加固天然土質量的7%，作為復合地基增強體時不應小于12%，型鋼水泥土攪拌墻（樁）不應小于20%。濕法的水泥漿水灰比可選用0.45～0.55，應根據工程需要和土質條件選用具有早強、緩凝、減水以及節約水泥等作用的外摻劑；干法可摻加二級粉煤灰等材料。

3、豎向承載水泥土攪拌樁復合地基宜在基礎和樁之間設置褥墊層，剛性基礎下褥墊層厚度可取150～300mm。褥墊層材料可選用中粗砂、級配砂石等，最大粒徑不宜大于20mm，褥墊層的壓實系數不應小于0.94。

4、豎向承載的水泥土攪拌樁復合地基承載力特征值不宜大于180kPa。

5、型鋼水泥土攪拌墻（樁）的設計和施工應符合《型鋼水泥土攪拌墻技術規程》JGJ-的規定。型鋼水泥土攪拌樁或水泥土中插入混凝土預制樁時，單樁豎向抗壓承載力應通過單樁靜載荷試驗確定，樁身強度的計算不應考慮水泥土的作用。

二、水泥攪拌樁處理軟土路基技術

（一）工程概況

某開發區發展大道東延伸線道路工程全長3912m（其中道路部分長3229m），屬于城市主干道，近期按雙向四車道通行，遠期為雙向六車道，本次設計按遠期雙向六車道進行設計。設計行車速度為50km/h。路面采用瀝青砼結構，雙幅路型式：單側車行道寬11.5m，兩側各設4.5m寬人行道。根據勘查資料，地基主要土層情況為：表層為1.3m左右的物理力學性質較好的土層，其下為18m流塑狀態的淤泥或淤泥質黏土，再向下50多米范圍內為軟塑和流塑狀態的淤泥質黏土或亞黏土。淤泥或淤泥質黏土的壓縮模量為1.49～2.43MPa；亞黏土的壓縮模量為3.78～6.0MPa。地下水位距地表約1m。

（二）軟基處理方案的選擇

常用軟土地基的處理方式有換填、動力固結法、攪拌樁、CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）、真空聯合堆載預壓和袋裝砂井等。根據地質勘察資料看，本工程軟基主要為含水量較大的流塑狀態淤泥類軟基，對于含水量較大的淤泥類軟基采用水泥攪拌樁處理，其加固較排水固結法效果好。根據本項目的實際情況，經反復比較，選用水泥攪拌樁處理軟基方案。

（三）施工技術

1、材料與配合比

室內配合比試驗根據圖紙設計要求，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻灰量為被加固土濕質量的10～20%；為選擇經濟、可靠、合理的水泥漿配比，試樁按水泥漿配比試樁做配合比，灰摻量為50kg/m、55kg/m、60kg/m的各試配三組，水灰比皆為0.55。根據攪拌樁摻入比室內加固試驗結果，采用滿足設計要求的最佳水灰比0.55、水泥摻入量55kg/m的配合比進行現場試樁。

漿液配制采用P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，嚴格控制水灰比在0.55，施工用水泥、水等材料及外加劑均應進行試驗檢驗，同時，在施工前應進行水泥漿的試配，并將試配結果以及上述材料的試驗結果報告同時上報監理工程師審批。加水時要采用定量容器，保證噴漿量的準確。為了更好的控制噴漿量，按每棵樁按施工長度及每延米摻灰量確定總灰量，只拌制一次水泥漿，全部用完。

2、定樁位

用全站儀放線，配合鋼尺丈量、竹簽定位，并經監理人員驗收后施工。

3、攪拌機定位

縮進伸縮葉片，起重機懸吊攪拌機到指定樁位并對中。

4、切土下沉

啟動攪拌機，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到設計深度。

5、提升攪拌

關閉送漿泵，攪拌機提升、兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，至地表或設計樁頂標高。

6、切土下沉

調整伸縮葉片達上部樁體直徑，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到變截面設計深度。

7、提升攪拌

攪拌機提升、關閉送漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直到地表或設計樁頂標高以上50cm；完成水泥土雙向攪拌樁單樁施工。

（四）質量控制要點

1、樁位控制

（1）在確保測量控制樁樁位準確無誤的前提下，采用高精度的測量儀器（經緯儀和50m鋼卷尺）進行施工樁位放樣，插“竹簽”進行明顯標識及編號，并保護好。放樣樁位偏差不得大于20mm。

（2）準確埋設樁尖，保證其正對放樣安插的“竹簽”，二者偏差不大于30mm。

（3）樁機就位后，利用樁機塔身前后和左右垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使樁管垂直對準樁位中心，并用特制尺規檢驗，使樁位偏差控制在50mm內。

2、漿液檢測

添加進來的外摻劑、調制好的固化劑，應能依托室內測定才可運用。固態狀態之下的這類漿液，應能依據擬定好的配比予以拌合，確認液體不會離析。持續予以泵送，設定專人來查驗總體漿液的比值、添加的制劑總量，查驗泵送耗費的時間。

3、噴漿時間和停漿時間

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。儲漿罐內的儲漿應不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時，不得進行下一根樁的施工。施工中發現噴漿量不足，應按監理工程師要求整樁復攪，復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時應及時記錄中斷深度。在12小時內采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm，超過12小時應采取補樁措施。

4、樁頭施工

當攪拌樁樁頂接近設計標高時，應特別注意樁頭的施工質量，樁頂1-1.5米范圍內增加噴漿攪拌一次。同時攪拌自地面以下1m噴漿攪拌提升出地面時，宜應慢速，當噴漿口至樁頂標高時，宜停止提升，攪拌10秒-20秒，以保證樁頭密實均勻。當輸漿管有彎折、外壓或漏漿情況時要及時檢查、理順管道，清除外壓，發現漏漿點應進行補漏，嚴重時停機換管當輸漿管道過長，沿程壓力損失增大時可使制漿池布置靠近樁位，以縮短送漿管道。當場地條件不具備時，可適當調增泵送壓。

參考文獻：

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[2]王剛.水泥攪拌樁處理軟土路基的應用及管理措施[J].科技致富向導，2012年15期.