基于水泥攪拌樁的公路軟基加固處理技術(shù)

陳凱++石文濤++張欣

摘 要：關(guān)于軟基處理的方法，國內(nèi)外學(xué)者、工程技術(shù)人員已提出至少十幾種，如置換法、加固法、頂壓法、砂石樁法及深層攪拌法等。本文論述了水泥攪拌樁的加固機理、施工工藝、工程應(yīng)用及檢測過程中的一些注意事項。

關(guān)鍵詞：軟土；地基處理；水泥攪拌樁；復(fù)合地基

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A

水泥攪拌樁是將制備好的水泥漿注入土中，并和土一起攪拌形成水泥土。利用水泥的水化作用以及與土壤顆粒的化學(xué)反應(yīng)，不僅可以獲得地基加固的強度，有效地降低沉降體積，承受較大的荷載率，還可以提高地基變形能力。水泥攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土及黏性土地基。水泥攪拌樁復(fù)合地基的剛度與水泥摻量和混合均勻度有關(guān)。

1.水泥攪拌樁對軟基路堤的加固原理

水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程， 它與混凝土硬化機理不同，由于水泥摻量少，水泥是在具有一定活性介質(zhì)——土的圍繞下進行反應(yīng)，硬化速度較慢，且作用復(fù)雜，水泥水解和水化生成各種水化合物后，有的又發(fā)生離子交換和團粒化作用以及凝硬反應(yīng)，使水泥土土體強度大大提高。

2.水泥攪拌樁的施工工藝

水泥攪拌樁的施工工藝：樁位放樣→鉆機就位→測試和調(diào)整鉆機→正循環(huán)下鉆至設(shè)計深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)噴漿提升鉆桿→鉆入地面以下0.3m→再次噴漿下鉆至設(shè)計深度→反循環(huán)提鉆至地面→至樁頂結(jié)束→進入下道工藝。

3.水泥攪拌樁的工程應(yīng)用

3.1設(shè)計

在工程設(shè)計中，原有硬路的路肩和拓寬部分使用水泥攪拌樁加固。設(shè)計樁徑為50cm，原有硬路的路肩間距為1.6m，拓寬部分的間距為1.2m。根據(jù)現(xiàn)場布置，樁尖通常要求穿透淤泥層，樁長一般為6m～14m。施工采用二次混合工藝，水泥土攪拌樁的水泥摻量為55kg/m，水泥土的無限抗壓強度設(shè)計為等于或大于1MPa。經(jīng)處理后軟土地基的承載力應(yīng)小于100kPa。為減少樁間土壤的沉降差，分別選擇200m的道路進行測試。通過分析和比較后，在水泥攪拌樁頂部與路基頂部之間增加20cm厚的緩沖墊、5cm×5cm的GSZ層和厚25cm、水泥含量3%的穩(wěn)定礫石層，如圖1所示。由于個別原有路肩受到高壓電纜的影響，使用高壓旋噴樁進行加固，但這一處理方法的成本較高。

3.2 施工技術(shù)參數(shù)

3.2.1 施工技術(shù)要求

（1）孔位偏差：<2cm

（2）樁體垂直度偏差：<1.5%

（3）樁徑允許偏差：≯5cm

（4）固化劑：通用硅酸鹽水泥R32.5，水灰比為0.6。

3.2.2 施工機械配置

根據(jù)水泥攪拌樁工程的規(guī)模，各施工現(xiàn)場應(yīng)配置一臺PH-5系列深層攪拌樁機、一臺發(fā)電機、一臺砂漿攪拌機（功率為3kW，容量為200L）、一個集料斗（容量為300L）、一臺砂漿泵（功率為12.5kW，工作壓力為0.5～1MPa）和一個功率控制箱。

3.2.3 施工工藝

（1）施工工藝的參數(shù)確定

PH-5攪拌樁機噴霧器的施工技術(shù)參數(shù)采用現(xiàn)場施工樁的結(jié)果。在施工過程中，參數(shù)可根據(jù)不同地質(zhì)情況進行調(diào)整，但水泥摻入比（0.6）和水泥含量（55 kg/m）不得隨意更改。

（2）施工前活動

應(yīng)認真做好現(xiàn)場交通警示、設(shè)備維護和材料準備工作，并準備好技術(shù)交底以確保根據(jù)試樁的結(jié)果和參數(shù)進行施工。

（3）施工布置

首先，測量工程師放置導(dǎo)樁到位，即導(dǎo)樁的兩根柱靠近原有水泥混凝土路面的邊緣。然后由施工工人放置其他樁。

（4）清潔樁頂處原有硬道的路肩、路面結(jié)構(gòu)使用風(fēng)鎬對原有硬道的路肩、路面結(jié)構(gòu)進行手動清潔，清洗直徑大于55cm。

（5）施工方法如圖2所示，圖2中（a）表示鉆機定位，（b）表示鉆機鉆入，（c）表示鉆孔最終停止位置，（d）表示刷白提升，（e）表示合成攪拌樁。。

4.水泥攪拌樁施工檢測注意事項

對水泥攪拌樁復(fù)合地基的施工質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程，并應(yīng)堅持全程的施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。

（1）施工項目管理組應(yīng)指定專人全程監(jiān)督水泥攪拌樁的施工。

（2）施工過程中應(yīng)保持攪拌樁機底盤的水平及導(dǎo)向架的豎直，根據(jù)規(guī)范要求，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁機和樁位的偏差不得大于50mm。不能與成樁7d后的現(xiàn)澆樁一同開挖，且嚴禁使用該機器進行挖掘。樁頭應(yīng)小心布置，不得使用重錘進行敲擊，樁頭應(yīng)平整，且必須高出底樁2cm～3cm。

（3）為保證水泥漿能到達樁底，樁頭鉆進設(shè)計深度時，必須預(yù)留一定的停留時間（約2～3分鐘）。

（4）施工過程中必須隨時檢查水泥含量、樁長、合成攪拌長度。工人應(yīng)檢查有無異常情況并記錄下處理方法和措施。容量計用于制備漿液，過程中需要注意水灰比的控制。當噴出水泥漿和空氣且空氣壓力達到0.45 MPa時，應(yīng)立即停止灌注水泥漿，將鉆頭吊出地面，切斷空氣壓縮機的電源并查明堵塞的原因。

（5）在樁施工過程中，必須保證在噴出水泥漿的同時能對樁進行提升操作并能連續(xù)進行。

（6）在水泥攪拌樁施工完成后，需要進行下列質(zhì)量檢查。淺部開挖：樁頂挖出500 mm，對成樁直徑及攪拌均勻程度進行目視檢查；成樁7d后應(yīng)使用便攜式測深儀檢測樁的質(zhì)量，貫入點應(yīng)在1/4樁徑方向，采樣率為2%，并按設(shè)計要求對重要的機械部件進行切割取樣，制作標準試塊進行抗壓試驗；成樁28d后，對現(xiàn)場樁體的取芯樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗，檢查比例為5‰，各工作現(xiàn)場要求混合上、中、下三部位進行試驗的樁應(yīng)超過3根，水泥砂漿用于鉆孔后的回填和灌注。在對地基進行竣工驗收時，通過復(fù)合地基和單樁的載荷試驗來測試成樁28d后的承載力，且檢查數(shù)量應(yīng)超過樁總數(shù)的1%。

結(jié)語

實踐表明，水泥土攪拌樁復(fù)合地基是較好的軟基處理手段之一。本文介紹了水泥土攪拌樁復(fù)合地基的基本原理，并結(jié)合實踐經(jīng)驗總結(jié)了水泥攪拌樁的一般施工過程，同時對施工中的一些注意事項和對水泥攪拌樁的檢測進行探討，可作為工程技術(shù)人員和相關(guān)科技研究者的參考。

參考文獻

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