談水泥攪拌樁穿透淤泥質夾層的處理方法

李春潔 ， 馬海彬 （安徽理工大學，安徽 淮南 232000）

0 前言

在經濟飛速發展的今天，基礎設施項目中公路建設事業也在不斷向前發展，公路建設項目及其投資規模不斷壯大，在拉動內需、促進經濟發展方面具有十分重要的意義。在公路建設中，特別是南方水田改路項目中，經常會遇到軟土地基，在軟基處理中如何提高路基的承載力，保證公路建設項目順利進行，成為施工單位面臨的一個非常重要的問題。

水泥攪拌樁是利用特制的深層攪拌機械在地基需加固深度范圍內進行鉆進攪拌，將水泥漿與需加固深度范圍內的軟土強制充分拌合，使之與軟土產生一系列物理和化學變化，經硬化處理后形成具有整體性、水穩定性和足夠強度的優質基礎。經過水泥攪拌樁法加固后，在地基土中便形成了強度較高的柱狀水泥土。這些水泥土體成為地基土的一部分，與地基土形成復合地基，成為樁土承受外荷載的復合基礎，可用于提高軟土層地基的承載力，減少地基沉降量。該工藝比較成熟，是軟基處理的一種有效形式，以其加固費用低且效果好等優勢越來越被廣泛運用。在梧州207國道工程中該方法主要適用于軟土厚度較大（＞3.5m）的連續分布路段較長的水田、溝谷路段。

1 項目概況

梧州市207國道東繞城過境公路項目位于廣西壯族自治區梧州市萬秀區、龍圩區境內，路線區域是廣西東南部丘陵地區，屬于大蒙山東段。地勢南高北低。沿線地貌類型 K1+035.793～K13+050、K13+440～K23+802.627段以剝蝕丘陵地貌為主，地勢起伏較大，山體相對高大，地形比較復雜，因受構造和侵蝕作用，“U”形溝谷內有較厚的沖積土，常為水田和旱地。K13+050～K13+440路段為河流沖積階地貌，主要覆蓋第四系沖積層和少許殘積層，厚度一般在3～10m，分布均勻，水田范圍廣，依據設計，該項目軟土地基的主要處理方式為采用水泥攪拌樁來處理；K13+240～K13+500路段水泥攪拌樁工藝為濕法施工，樁徑為500mm，樁間距為1.2～1.4m，設計樁長為7m，水泥摻量依據試驗配合比為21%，水灰比為0.50，現場漿液比重實驗測定為1.79g/cm3。水泥用量為72kg/m，噴漿量為不小于60 L/m。設計7d無側限抗壓強度為0.4MPa，28d無側限抗壓強度為0.6MPa，90d無側限抗壓強度為1MPa，該路段復合地基承載力為不小于150MPa。

依據梧州市207國道東繞城過境公路設計圖K13+240～K13+500段水泥攪拌樁地質描述和清表后現場挖掘機開倉查勘，發現該水田段原地面以下0～0.6m為褐色耕植土，0.6～4.8m為褐色軟塑狀沖積淤泥質粘土,4.8m以下為褐色可硬塑狀砂質粘性土，并見明顯涌水。

2 施工方法及問題分析

為了解決水泥攪拌樁穿透軟塑狀淤泥質粘土層問題，施工單位進行了工藝試樁試驗，試驗依據施工技術規范和現場技術負責人員在珠海橫琴新區市政道路的成熟經驗采用低攪速（下鉆1.2m/min，上提0.8m/min）、高壓漿（0.7～08MPa）的方法解決淤泥質粘性土的攪拌樁成樁問題。28d檢測，復合地基承載力試驗以及單樁載荷試驗結果均能夠滿足設計值要求，但在樁體鉆孔取芯中發現：樁體芯樣基本完整、堅硬，攪拌基本均勻，呈柱狀，部分呈塊狀，而在0.8～3.0m處膠結差，松散、攪拌不均勻（圖1）。

圖1 K13＋240～500 試樁芯樣

水泥攪拌樁工藝性試驗參數 表1

經現場參建各方協商一致同意依據現有試樁取芯結果和開倉查勘成樁結果進行工藝調整。2016年5月17日召開技術分析會，在征求各方意見和建議后綜合分析，估計造成樁體芯樣在0.8～3.0m處膠結差，松散、攪拌不均勻的原因有攪拌速度過慢、壓力過大、鉆頭葉輪偏少、取芯設備及取芯速度過快等。

3 改進措施

為徹底解決樁體在淤泥質黏土層芯樣呈塊狀、攪拌不均勻的問題。工藝上做了如下改進措施。

①從設備上進行改進，在十字鉆頭四片葉輪基礎上增加兩片斜向葉輪，解決因粘稠粘附問題導致漿液結團的問題。

②從攪拌速度上調整，為解決淤泥質層同一斷面攪拌不均勻的問題，適當提高攪拌速度，因淤泥質層土的粘性較大，速度過慢則容易形成塊狀或者團狀，漿液形成一段一段，從而形成真空狀，因此提高攪拌速度使葉輪充分打散結團漿液和快速切土。但為保證漿液數量，采用復攪進行彌補。

③從施工泵漿壓力上進行調整，因噴漿壓力過大，導致注入漿量增多，漿液過量時會導致攪拌樁中的含水量增加，這樣反而會降低攪拌樁的強度，施工中確保噴漿口壓力保持在0.4～0.6MPa，但是根據現場條件，因泵漿較遠，所以攪拌池進漿口壓力可以調整至0.5～0.7MPa，并嚴格要求8m樁施工時間不得少于20min。

④為了保證單樁的均勻連續性，增添攪拌土體中的膠結材料。防止取出芯樣斷、短、散，考慮外摻磷石膏、硼石膏等工藝廢料，試驗時摻入量按照3%～5%來控制。

4 試驗結論

2016年5月17日組織在K13+240～500段重新進行了9根水泥攪拌樁工藝性試驗（試驗參數見表1：水泥攪拌樁工藝性試驗參數）。

2016年5月24日對試樁進行抽芯檢測，通過取芯查看芯樣成樁質量，不管是二攪二噴還是四攪二噴施工工藝，在樁頂以下1.5m～3m深芯樣成型效果較前有所提高，但仍舊不是很理想，但四攪四噴芯樣攪拌均勻，成樁效果好，均滿足設計要求。

2016年5月30日項目部在暴雨天氣過后，對現場剩余四攪四噴水泥攪拌樁進行了鉆芯取樣，成型效果達到了預期的效果。整個樁芯樣品符合單樁樁體的質量評價：I類樁①樁長、樁徑滿足設計規范要求，整個樁體噴漿均勻，沒有斷漿現象；②樁體能取出完整的柱狀芯樣，芯樣完整且連續、主要呈柱狀或短柱狀，局部松散呈塊狀、餅狀或片狀；③樁上、中、下段的強度滿足設計要求；④所取芯樣中柱狀加塊片狀取芯率大于80%。

圖2 四攪二噴試驗樁

圖3 改進后四攪四噴成型效果

從上面的分析中，可見采用改進后的四攪四噴工藝施工的的水泥攪拌樁能滿足設計及規范要求。

5 結語

水泥攪拌樁施工是軟基處理的一種常用方法，也是一種有效方法，但施工質量較難掌控。為確保工程整體施工質量，必須對水泥攪拌樁的施工過程進行嚴格的管理與控制，若是不能及時排除隱患，將對整個工程的施工質量產生嚴重影響。通過梧州市207國道公路工程項目實例，發現解決水泥攪拌樁在軟塑狀沖積淤泥質粘土下保證施工質量的方法，并通過試樁試驗，證明了該方法的可行性，為同類工程施工積累了寶貴的經驗。