大直徑水泥攪拌樁在軟土地基道路中的應用

范晶晶

（中鐵建珠海投資開發有限公司， 廣東 珠海 519010）

軟土地基道路一般應進行軟基處理，以提高地基承載力，增加地基穩定性，減小工后沉降。軟土地基的處理方法很多，目前常采用堆載預壓、真空預壓、水泥攪拌樁、素混凝土樁、高壓旋噴樁、管樁等方式。大直徑水泥攪拌樁主要用于加固深度超過20 米的淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa 的地基，較常規復合地基造價更低，是近年發展起來的在軟土地基處理中應用較為成功的一種新方法。

1 大直徑水泥攪拌樁技術

1.1 技術原理

大直徑水泥攪拌樁技術是以水泥作為固化劑，運用改進后的攪拌樁機將水泥送入土體并進行攪拌，使水泥與土充分接觸并發生一系列物理化學反應，使軟土硬結，達到強化軟土地基的作用，提高地基強度。

1.2 技術優勢

大直徑水泥攪拌樁除繼承了普通水泥攪拌樁施工簡單、振動小、擠土效應弱、無公害等優點外，還具有以下優點：

1.軟基加固深度明顯加大。普通水泥攪拌樁加固深度一般最大為15～20 米，大直徑水泥攪拌樁加固深度最大值達到30m，適用性更強，對處理深厚軟基更有效。

2.樁間距加大。普通水泥攪拌樁樁間距一般為1m 左右，大直徑水泥攪拌樁樁間距可達2 米以上，有利于保持土的天然結構，充分發揮硬殼層的自身強度。

3.經濟性更好。大直徑水泥攪拌樁較素混凝土、管樁、高壓旋噴樁等復合地基造價更低，經濟性更好。具體見下表：

備注：參照廣東省2018 年5 月份相關信息價，結合各類樁樁長、常用樁徑及樁間距估算而得

2 大直徑水泥攪拌樁經濟性優化分析

2.1 設計階段經濟優化分析

設計階段是決定方案經濟性的關鍵階段。決定水泥攪拌樁造價的關鍵因素包括樁長、樁間距、單米水泥摻量，本文主要就單米水泥摻量分析方案的經濟優化。《復合地基技術規范 GB/T 50783-2012》提出“固化劑摻入比應根據設計要求的固化劑強度經室內配合比試驗確定，水泥摻入可取10-20%”。但實際上大部分地區在開展設計前，不經室內配合比試驗，直接采用地區經驗值，如《廣東省公路軟土地基設計與施工技術規定 GDJTG/T E01-2011》等地方規范約定“攪拌樁水泥摻量宜為15%～25%，含水量高時取大值。含水量高于70%時，應通過配合比試驗確定水泥摻量。”含水量低于70%不再要求設計階段做配合比試驗。因此對于地質含水量小于70%的，設計單位一般不經試驗直接取中間值計算。鑒于軟基處理一般涉及造價較高，尤其是規模較大的主要干道，軟基處理造價很高，不經試驗直接取中間值，可能存在較大的投資浪費。

2.2 施工階段經濟優化分析

在施工階段，施工單位沒有優化設計圖的“沖動”，反而想保住設計水泥用量值。在開展室內試配試驗時，基本上還是按照設計規定的水泥摻量值執行，實際上試驗的優化作用不明顯。項目開工建設前，不能對水泥摻量進行實質性優化，基本按照設計施工，造成投資無法得到節省。

因此，水泥攪拌樁投資控制依然存在較大的空間，需要投資方高度重視，轉變習慣做法，充分發揮試驗的作用，做好試驗監督、分析，根據試驗結果優化水泥摻量，從而節省投資。

3 大直徑水泥攪拌樁質量關鍵指標管控

鑒于設計階段水泥摻入量采取的是經驗值，可能存在一定的優化空間，施工方有利用此“空間”故意減少水泥實際用量的可能性，此外，水泥攪拌樁屬于隱蔽工程，施工持續時間長，作業點多，造價高又難以監管，受利益驅使極易出現偷工減料行為。

大直徑水泥攪拌樁施工控制參數很多，施工中所有故意“偷工減料”行為歸根結底是為了減少水泥用量，而水泥用量取決于水灰比及噴漿量兩個指標，圍繞這個關鍵點去監管才能抓住要害、有的放矢。常見的“偷工減料”行為有：（1）樁長不足；（2）鉆桿提升速度過快，攪拌噴漿時間不足；（3）水灰比加大；（4）復攪復噴深度不足；（5）上部樁徑滿足要求，下部樁徑不足等。以上部分做法很具有隱蔽性，監督較為困難。

針對以上偷工減料行為，常規要求是加強技術人員、監理的旁站監督，做好施工記錄，但實際上因技術人員、監理人員數量經常嚴重不足，且樁機作業點多，24 小時施工，實際上人員很難完全旁站監督施工，造成質量失控。第二種常見做法是要求樁機安裝自動記錄儀，自動記錄打設樁長、復攪深度、水泥漿用量等指標，并隨機抽檢水灰比，達到控制目的，但常出現自動記錄儀被人為設定修改等情況，造成自動記錄儀記錄不實，無法起到控制質量的作用。在施工管理中，本人認為一是可以利用先進的監控技術，而不是完全靠人力旁站監督，如現場設置監控攝像頭，實時傳輸到監管后臺，減少人力成本，同時起到震懾作用；二是進行暗查，在施工方不知情的情況下，監督人員記錄打樁過程相關數據，當場與自動記錄儀機打小票進行比對，發現自動記錄儀作假的，停工整頓，嚴肅處理；三是重點檢查水泥采購、進出場、過秤、送檢、水泥款支付等環節，圍繞水泥用量這個關鍵點進行控制；四是明確檢樁樁位由建設單位組織公開隨機搖號抽選，防止檢樁環節出現舞弊行為。

4 工程實例

4.1 工程概況

廣東省珠海市某道路是城市主干道，長約2 公里，寬60 米，所處區域軟土層深度較大（約20～30 米），緊鄰道路南側有110kv 高壓線通過，采用堆載預壓、真空預壓處理方式安全風險過大，采用普通水泥攪拌樁處理深度無法達到要求，而素混凝土樁、高壓旋噴樁、管樁等處理方式造價過高，綜合考慮安全、質量、造價等因素，軟基處理采用了大直徑水泥攪拌樁處理方式。

4.2 應用效果

大直徑水泥攪拌樁振動小，擠土效應弱，經監測，對旁邊高壓電塔影響很小，保證了高壓線安全。樁基質量經檢測，單樁承載力大于300KN，復合地基承載力大于100kpa，滿足了設計和工后沉降要求。采用大直徑水泥攪拌樁總造價較其它復合地基處理方式節省造價2000 萬元以上。

在項目施工中，通過設置監控攝像頭、檢查水泥數量、隨機抽查核驗自動記錄儀的準確性、隨機搖號抽樁檢驗等具體措施，及時發現了存在的質量問題并予以糾正，控制了大直徑水泥攪拌樁質量，效果良好，檢樁合格率達到100%。

4.3 值得關注改進的地方

根據本項目大直徑水泥攪拌樁檢測情況，選取三根具有代表性的樁檢結果進行分析，見下表：

大直徑水泥攪拌樁強度檢測結果 序號 受檢樁號 (#) 樁徑 (mm) 施工樁長 （m) 水泥土設計強度 （MPa/90d) 抗壓強度檢測值 MPa 1 JZ6-1-21 1000 24.4 1.5 2.7～3.0m處芯樣 5.65 11～11.3m處芯樣 4.75 21.7～22m處芯樣 3.37 2 JZ8-30-31 1000 20.5 1.5 1～1.3m 處芯樣 5.94 11.7～12m處芯樣 4.7 18～18.3m處芯樣 6.35 3 JZ11-35-32 1000 27.5 1.5 2.7～3.0m處芯樣 5.59 14.7～15m處芯樣 6.11 26～26.3m處芯樣 7.37

樁檢報告顯示樁體90 天無側限抗壓強度為3Mpa 至8Mpa，遠高于設計規定的1.5Mpa，反應出原設計采取的水泥摻量經驗值選用存在一定的優化空間，在今后類似項目中，要在設計階段更加科學合理確定水泥摻量，在施工前做好配比試驗，做好水泥摻量優化，在保證質量的基礎上控制投資，減少浪費。

總之，大直徑水泥攪拌樁具有較好的軟基處理效果，費用相比常規水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、管樁等更經濟，在處理較厚的軟土地基上有其優越性，值得借鑒推廣。另外，大直徑水泥攪拌樁的設計優化、質量控制不容忽視，是今后需要進一步研究改進的重點。