水泥攪拌樁在高速公路軟基處理中的方案設計與施工工藝研究

摘 要：結合X高速公路工程實際，對水泥攪拌樁應用于高速公路軟土路基處理中的處理方案、施工工藝及注意事項等內容進行研究，表明該方案能有效進行高速公路軟土路基的處理，處理效果良好有效。

關鍵詞：水泥攪拌樁；軟基處理；高速公路

1 工程概況

X高速公路位于川、滇、黔三省結合部，路線全長24.494km。地處四川盆地盆周山地區的南西緣山地亞區及四川盆地南低山丘陵區，路線走廊帶的地形、地貌單元受地質構造和巖性控制明顯。軟基主要分布于沿線溝谷、平壩或凹槽地段，地表一般為水田或冬水田，地基承載力一般為0.06～0.12MPa，軟弱土層厚度多為2.0～8.0m，局部黏土層厚8～12m。該軟弱土具有含水量高，承載力低，抗剪強度小的特性，易引起填方路堤的失穩或產生過大工后沉降。

2 水泥攪拌樁軟基處理方案設計

水泥攪拌樁的設計長度取決于上部結構在承載力以及變形方面的需求同時攪拌樁需穿透弱土層達到地基承載力高的土層之中。在設置攪拌樁過程中，為確保其抗滑穩定性，樁長需超過危險滑弧以下2米，若為濕法加固，其深度需低于20米，若為干法加固，則需低于15米，其樁徑應高于500mm。規范對橋頭、涵洞等處的工后沉降要求較一般路段更為嚴格，并允許有一定的沉降差值。為減少橋頭、涵洞等構造物的不均勻沉降，本工程的小型構造物軟基處理段均采用水泥攪拌樁處理，本節選取X高速公路西段K21+680～K21+760軟土地基涵洞段做為工程實例進行方案設計。

按照公路路基設計規范（JTGD30-2004）、公路軟土地基路堤設計與施工技術細則（JTG/TD31-02-2013）等作為設計依據，并通過上述層次分析法建立模型進行處理方法優化比選，優化結果表明X高速公路軟基處理工程宜選用水泥攪拌樁法處理，采用直徑為50cm的水泥攪拌樁進行加固，布置方式為正三角形。在每根樁加固區間距保持在1m，其深度應穿透軟土層，伸入砂巖層不得小于0.5m。施工設計圖如圖1所示。

X高速公路軟基處理工程采用水泥攪拌樁處理后仍利用理正巖土計算軟件建模計算，經計算處理后的地基工后殘余沉降量為0.145m，滿足規范≤0.200m的要求。滑動穩定安全系數為1.986，也滿足規范≥1.200的要求。承載力也滿足設計要求的250kPa。因此，X高速公路西段軟基處理工程處理方案為采用采用直徑為50cm的水泥攪拌樁進行加固，布置方式為正三角形。在每根樁加固區間距保持在1m，其深度應穿透軟土層，伸入砂巖層0.5m。

3 水泥攪拌樁施工工藝

（1）樁位放樣：由專職測量員放線定位，誤差控制在1cm以內。（2）機械就位，準確對孔：通過拉動卷揚機使鉆機在走管上前后左右移動使樁機到達指定樁位，對中。（3）預攪下沉：開啟電機，使起吊鋼絲繩放松，讓攪拌機沿著導向攪拌下沉，其速度通過觀測監測表進行控制，工作電流必須低于額定定值。（4）制備漿液：在深層攪拌機預攪下沉過程中，還需要拌制灰泥比為1：1的水泥泥漿，在壓漿之前，將漿液倒入集料斗。水泥摻入比15%時用量274.05kg/m3，水泥用量總計約：126T。（5）噴漿攪拌提升：在攪拌機深度達到設計值時，啟動灰漿泵，等灰漿達到噴漿口時，根據設計規定的速度噴漿，同時將攪拌機上升。（6）復攪下沉：同（3）操作。（7）噴漿復攪提升：同（5）操作，深層攪拌機噴漿達到了設計頂面的標高時，需要將灰漿泵關閉，而此時集料中已經無漿液，可將攪拌機升至地面上來。（8）移位：重復以上步驟，進行下一樁的作業。

4 施工注意事項

（1）在施工過程種，需確保攪拌機底盤的水平以及導向架的豎直，樁的垂直偏差必須低于1%，樁位偏差必須低于5%，成樁后，其直徑與長度必須高于設計值。（2）施工過程中，各個參數必須嚴格按照設計的樁數、樁位、樁長與試驗來確定。樁體攪拌應保證均勻性、連續性，同時要進行復攪。若在機具下沉過程中，有較大阻力，需對提高攪拌機自重，再開啟加壓裝置或者倒入漿液，邊拌邊進行鉆入工作。（3）成樁過程中，若應故障發生停止情況，則需要在恢復供漿時，在斷漿面上或下重復搭接0.5m噴漿施工，若故障時間在3個小時以上，則需要將管道拆除，并進行清洗。（4）噴漿量與攪拌的濃度必須通過國家計量部門認證的監測儀器進行測量。（5）在攪拌樁施工完成后28天內，禁止有機械在其上行駛，在28天后，根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002J220-2002）要求，對單樁以及復合地基進行載荷試驗檢測。檢測結果為合格后，才能進行下一步的路基施工。（6）經過檢測后，若能滿足設計條件，則可以填筑加筋碎石墊層。在鋪設土工格柵過程種，需要注意必須拉直拉平，同時，幅與幅之間必須對齊。（7）施工前，需要按照圖紙核實與改遷路基范圍內的管線，對那些未進行改遷的管道，同時在施工過程中可能造成一定影響的，必須進行防護處理。（8）對路段內地下水、地表水以及施工用水進行取樣復測。復測結果若不與設計一致，則需要立即通知相關單位進行再次復測，不能夠使用具有侵蝕性水進行施工作業。

5 施工質量檢測

水泥攪拌樁的施工全過程都應該有質量控制，施工過程中需要隨時隨地對施工與計量記錄進行檢查，同時根據施工工藝對每根樁的質量進行評定。為了保證水泥攪拌樁的施工質量，一般采用下述方法進行質量檢驗。

（1）施工現場檢查重點是：樁長、水泥用量、垂直度、樁徑等，檢查頻率為總樁數的5%，且每個單獨項目不少于3根。（2）成樁28天后采用抽芯取樣的方法，對其進行無側壓抗壓強度測試，抽樣量為總量的2%，必須高于3根，同時需要在攪拌樁下、中、上三處各取一處以上，在取芯后，對取芯鉆孔用水泥砂漿回填。（3）在路基竣工驗時，在成樁28天后需進行承載力檢測，在每根攪拌樁加固區的單樁復合地基載荷試驗及單樁載荷試驗中，檢測量應為總量的2%，同時每個工點應多余3處。單樁復合地基載荷試驗按《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）附錄A要求進行試驗。

參考文獻

[1]趙龍，馮哲.軟土地基處理方案及施工控制[J].中國水運（下半月），2009，9：223-224.

[2]詹浪.貴州公路軟土路基處理方法專家系統開發研究[D].重慶：重慶交通大學，2013.

[3]李鵬.雜填土地基處理方案的選擇與應用[D].北京：清華大學，2010.