龍東公路水泥土攪拌樁配合比設計及施工質(zhì)量控制

李 從 德

(云南交通職業(yè)技術(shù)學院，云南 昆明 650500)

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龍東公路水泥土攪拌樁配合比設計及施工質(zhì)量控制

李 從 德

(云南交通職業(yè)技術(shù)學院，云南 昆明 650500)

簡述了水泥土攪拌樁的適用條件與成樁特性，結(jié)合龍東過境一級公路某路段的地質(zhì)條件，介紹了水泥土攪拌樁配合比設計方法，并闡述了其施工質(zhì)量控制和檢測措施，從而保證了路基的穩(wěn)定性。

公路，水泥土攪拌樁，配合比，質(zhì)量檢測

1 水泥土攪拌樁適用條件與注意事項

1.1 適用條件

水泥土攪拌樁主要適用于處理地下水不豐富的粘土、含淤泥質(zhì)粘土、粉土、松散細砂土、含粘粒的膨脹土等軟土地基。

這里特別提醒注意，地下水豐富且有大量水從地下往上涌出的軟土地基，禁止使用水泥土攪拌樁進行處理，因為水泥土攪拌樁不能解決大量地下涌出水的問題。針對地下大量涌出水的軟土地基，只有采用碎石樁結(jié)合大型片碎石盲溝進行處理比較合理。

1.2 成樁特性

水泥土攪拌樁是攪拌機沿深度方向?qū)④浲僚c水泥或適量的外加劑進行攪拌，使軟土土體與水泥發(fā)生水化反應后形成具有一定強度與整體性的水泥土加固體。

軟土地基采用水泥土攪拌樁加固時，水泥摻入量一般為8%～20%，硬結(jié)后的水泥土攪拌樁樁身強度可達到1.2 MPa，復合地基承載力可達到150 kPa。

1.3 成樁施工工藝

水泥土攪拌樁施工工藝是攪拌機鉆頭旋轉(zhuǎn)切土下沉入軟土地基持力層，噴送水泥或水泥漿，將軟土和水泥攪拌均勻，鉆頭拌合上升而形成樁體，即平時所說的二攪一噴。軟土土體被鉆進切削后，切削碎的軟土被水泥包裹成不同大小的水泥土團，水泥和軟土土體攪拌得越均勻充分，水泥土的強度就越高。對于軟土地基土體液限小于35%時，采用二攪一噴施工工藝就基本能滿足設計要求；對于軟土地基土體液限大于35%時，最好采用四攪兩噴施工工藝。

2 所處區(qū)域工程特點

2.1 工程設計情況

該工程位于龍東過境一級公路K121+085.1～K121+458軟土地基，屬不良地質(zhì)路段，主要為粉質(zhì)粘土或帶淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的膨脹土，見圖1。本段軟土地基處理長度約370 m，設計樁徑50 cm，樁長8.0 m～18.0 m，樁間距1.2 m，為等邊三角形布置，要求水泥攪拌樁必須穿透軟土層并深入持力層不小于0.5 m，樁身水泥土28 d齡期無側(cè)限抗壓強度不小于1.25 MPa，復合地基承載力要求達到158 kPa。

本段水泥土攪拌樁采用東川水泥廠32.5普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.5，水泥摻入量為加固軟土土體的15%，每延米水泥用量為57 kg(即每立方米軟土土體加水泥量不小于292 kg)，均勻攪拌，成樁頂面比設計標高高出50 cm。

本段水泥土攪拌樁施工采用水灰比為0.5，注漿壓力為0.8 MPa～1.0 MPa，施工成樁工藝采用兩攪一噴的方法。

2.2 本段地質(zhì)情況

1)夾腐質(zhì)及帶淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色或灰褐色，松散～中密，軟塑～較硬，土層厚約為2 m～15 m，地表下土層主要為夾腐質(zhì)及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的膨脹土，是該場地的主要地層。

2)粉細砂：灰黃色，中密，散狀，中濕～潮濕，未見底，是本地段的主要持力層，處在夾腐質(zhì)及帶淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土之下。

3 本路段水泥土攪拌樁配合比設計

3.1 水泥土攪拌樁配合比設計

根據(jù)施工現(xiàn)場夾腐質(zhì)及帶淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土天然含水量ω=33%，本段軟土地基水泥土攪拌樁水泥摻入量應不小于15%，水灰比可選在0.4～0.6之間比較合適。根據(jù)軟土地基土體的天然濕密度ρ=1.932 g/cm3，就可以計算得出水泥土攪拌樁樁體每延米深度(1 m)中天然濕土體的使用量為：m0=ρv=1 932 kg/m3×π×(0.25 m)2×1 m=379 kg/m。現(xiàn)在以水灰比等于0.50不變的情況下，在4個不同的水泥摻入量下進行水泥土攪拌樁配合比設計測試。

1)當水泥摻量等于天然土用量的15%時。

水灰比取0.50，樁體單位深度(每延米)中:

水泥重mC=379×0.15=57 kg/m;

水重mw=57×0.50=28.5 kg/m;

水泥、天然土體和水的重量比：

mC∶m0∶mw=57∶379∶28.5=1∶6.65∶0.50。

2)當水泥摻量等于天然土用量的17%時。

水灰比取0.50，樁體單位深度(每延米)中:

水泥重mC=379×0.17=64 kg/m;

水重mw=64×0.50=32 kg/m;

水泥、天然土體和水的重量比:

mC∶m0∶mw=64∶379∶32=1∶5.92∶0.50。

3)當水泥摻量等于天然土用量的18%時。

水灰比取0.50，樁體單位深度(每延米)中:

水泥重mC=379×0.18=68 kg/m;

水重mw=68×0.50=34 kg/m;

水泥、天然土體和水的重量比mC∶m0∶mw=68∶379∶34=1∶5.57∶0.50。

4)當水泥摻量等于天然土用量的20%時。

水灰比取0.50，樁體單位深度(每延米)中:

水泥重mC=379×0.20=76 kg/m;

水重mw=76×0.50=38 kg/m;

水泥、天然土體和水的重量比mC∶m0∶mw=76∶379∶38=1∶4.99∶0.5。

3.2 水泥土攪拌樁試拌

以設計計算的4個不同水泥摻量進行試拌，并測定漿土拌和物的容重。分別制作7 d和28 d抗壓強度試件(7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm)各2組，脫模后放置于恒溫恒濕養(yǎng)護室中。養(yǎng)護至規(guī)定齡期，分別測定各組試件的抗壓強度。

根據(jù)實際試驗結(jié)果確定試驗室配合比，當水泥土攪拌樁的水灰比等于0.50，同時水泥摻入量為天然土用量的15%時，7 d抗壓強度等于1.4 MPa；28 d抗壓強度等于3.1 MPa。因為1.4 MPa≥1.25 MPa,3.1 MPa≥2.5 MPa，所以水泥土攪拌樁的抗壓強度均滿足規(guī)范設計要求。

通過實際試驗、施工設計及施工現(xiàn)場的要求，水泥土攪拌樁的試驗室初步配合比為：水灰比等于0.50，水泥摻入量為天然土用量的15%，即：水泥∶土∶水=mC∶m0∶mw=57∶379∶28.5=1∶6.65∶0.50。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 施工工藝過程控制

1)場地清理。

2)布樁。開工前，根據(jù)施工設計圖畫出布樁圖。

3)測量放樣。根據(jù)測量放樣記錄及布樁圖等，施工人員進行水泥土攪拌樁樁位、原地面標高、孔口標高等有關(guān)測量放樣工作。

4)鉆機鉆進并切碎土體。

5)噴送水泥，攪拌土體與水泥并使之均勻。

6)提升鉆頭過程中，一邊噴送水泥，一邊攪拌土體與水泥均勻，一邊提升鉆頭直到設計標高。

4.2 水泥土攪拌樁質(zhì)量檢測

1)樁身質(zhì)量檢測。

水泥土攪拌樁樁身質(zhì)量檢測采用鉆芯法，鉆芯取樣時，一定要穿透樁體，探明樁體是否進入持力層。通過鉆芯取樣，可以直接檢測水泥土攪拌樁的長度、連續(xù)性、水泥與土體攪拌的均勻性，同時可截取芯樣進行抗壓強度試驗檢測出芯樣的強度是否能滿足設計規(guī)范要求。

2)開挖進行現(xiàn)場檢測。

水泥土攪拌樁施工成型7 d后，在建設單位、監(jiān)理單位、施工單位三方代表在場的情況下，由施工單位組織人員對成型樁體進行現(xiàn)場開挖，開挖深度一般為2 m，待開挖出樁體后，對樁體的樁徑、攪拌均勻程度、強度等進行檢測，見圖2。

5 結(jié)語

水泥土攪拌樁主要適用于處理地下水不豐富的粘土、含淤泥質(zhì)粘土、粉土、松散細砂土、含粘粒的膨脹土等軟土地基。本路段軟土地基水泥攪拌樁的施工配合比為水泥∶土∶水=mC∶m0∶mw=57∶379∶28.5=1∶6.65∶0.50。同時對本路段軟土地基水泥攪拌樁的工程概況、施工工藝及質(zhì)量控制等作了詳細的論述。望本論文觀點能為公路施工同行提供參考借鑒。

[1] JTG D30—2004，公路路基設計規(guī)范[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

The mix proportion design and construction quality control of cement mixing pile of Longdong highway

Li Congde

(YunnanJiaotongVocationalTechnicalInstitute,Kunming650500,China)

This paper discussed the applicable conditions and pile characteristics of cement soil mixing pile, combining with the geological conditions of a section of Longdong transit one level highway, introduced the mix proportion design method of cement soil mixing pile, and elaborated its construction quality control and inspection measures, so as to ensure the stability of roadbed.

highway, cement soil mixing pile, mix proportion, quality inspection

1009-6825(2017)13-0136-03

2017-03-01

李從德(1972- )，男，副教授，高級工程師

U415.6

A