水泥攪拌樁在軟基加固施工中的應用研究

楊凌輝

（駐馬店市交通工程質量監督站，河南 駐馬店 463000）

1 水泥攪拌樁復合地基的承載力分析

1）無側限抗壓強度試驗。在水泥土固化過程中，無側限抗壓強度是其效果評價的重要指標之一。本文選擇SYE-2000型壓路機進行試驗，加荷速率定為1.0KN/s。試件加載前，可將一層潤滑劑均勻涂抹到上下表層，隨后在壓力試驗機下墊板中心放置試件，并將壓力試驗機開啟。本試驗僅對水泥摻量、養護齡期的影響進行分析。共設計水泥摻量試驗3組，即15%、18%、21%。當水灰比為0.55的條件下，三個不同水泥摻量的無側限抗壓強度數據，結果如下：（1）水泥摻量15%時，7d無側限抗壓強度為1.040MPa，28d無側限抗壓強度為2.051MPa，90d無側限抗壓強度為2.094MPa。（2）水泥摻量18%時，7d無側限抗壓強度為1.340MPa，28d無側限抗壓強度為2.287MPa，90d無側限抗壓強度為3.741MPa。（3）水泥摻量21%時，7d無側限抗壓強度為1.774MPa，28d無側限抗壓強度為2.701MPa，90d無側限抗壓強度為4.421MPa。

由此可見，當水泥摻量為15%～21%之間時，相同養護齡期下，隨水泥摻量的增加，水泥土的強度將持續增長，由此表明，于水泥土無側限抗壓強度來講，水泥摻量的多少影響較大。

當養護齡期在7d～90d之間時，相同水泥摻量下，隨養護齡期的增長，水泥土強度也會隨之增長。當水泥摻量為15%時，7d～28d齡期內，水泥土無側限抗壓強度增長了1.011MPa；28d～90d齡期內，水泥土無側限抗壓強度增長了0.043MPa。由此表明，在養護齡期早期階段，水泥土強度增加幅度更大，隨著養護齡期的增加，水泥土的強度增長幅度將有所下降，但仍呈增長趨勢。

2）復合地基承載力分析。為充分了解水泥攪拌樁復合地基承載特性，本文決定通過土壓力盒、應變計埋設的方式，利用現場靜載試驗測試加載過程中樁體的荷載傳遞規律，以此獲取水泥攪拌樁復合地基的荷載傳遞規律。該試驗需埋設應變計6個，分別設于樁身。并在樁頂部位埋設土壓力盒，1個；樁間土對稱埋設土壓力盒，2個，以此進行有效檢測。

經試驗可見，樁身側摩阻力主要集中于樁身擴大頭處，在變截面位置下部，伴隨深度的不斷增加，樁身側摩阻力將隨之快速降低。也就是說，土層分布直接關系著樁身側摩阻力的大小，分層性較為顯著，當荷載增加，分層性愈加顯著。與單樁相比，復合地基可通過墊層進行調節，一定深度內擴大頭將出現負摩阻力，其下部樁身的側摩阻力更易發揮作用，表明水泥攪拌樁復合地基承載力得到了明顯提高。

2 工程概況

某公路工程標段全長11.305km，處于平原地區，地勢相對平坦，路基開挖量小，地層構造相對簡單。在河道沿線分布大量軟土層，采用水泥攪拌樁技術對其進行處理。經由技術人員對施工現場軟土層勘測，按等邊三角形布置樁位，樁體應深入軟土層內部，實現對路基的有效加固，長度宜大于10m，直徑設計為Φ500mm。根據相關標準對單樁承載能力、加固深度范圍等參數進行計算，形成科學施工方案，嚴格遵循方案要求進行施工，規范操作行為，待施工完成之后，樁體無側抗壓強度7天內應達到700KPa，單樁承載能力達到120KN以上。

3 公路軟基加固中水泥攪拌樁施工工藝

1）成樁工藝性試樁。在水泥攪拌樁施工之前，應按照標準在專業技術人員指導下進行工藝性試驗，試樁深度應大于設計值。通過成樁試驗及時掌握各項操作技術參數，包括鉆機鉆進速度、噴漿壓力等，若在試驗施工中出現鉆進阻力、偏差過大等問題，必須分析具體原因，并提出相應解決方案，以免正式施工中出現類似問題。試樁數量不小于5根，根據總體成樁施工數量確定，確保成樁質量滿足工程施工要求，以試樁參數成果為依據進行水泥攪拌樁施工。

2）鉆機就位及 調直。待鉆機運行至指定位置之后，適當調整鉆機使鉆頭與樁位中心保持一致，且處于垂直狀態。鉆機安裝是必須保證水平穩定，必要情況下可加設墊木，調平鉆機位置。鉆機安裝完成后，采用水平尺檢測安裝穩定性，鉆機井架垂直度由經緯儀檢測。

3）攪拌成樁施工。首先拌制施工所需水泥漿液，必須嚴格按照科學配合比例，均勻攪拌各項各項原材料。拌制完成的漿液按相應標準取樣檢測，確保漿液質量滿足施工要求之后將其通過灰漿泵注入集料斗內。隨后開啟鉆機進行鉆進施工，嚴格控制鉆進深度，為保證施工順利進行，避免出現鉆頭噴口堵塞現象，鉆頭到達指定位置后開啟空壓機送氣。當深度尺盤數據達到設計方案深度時，采用低速慢鉆的處理措施，持續鉆動1—2min，增強基礎部分穩定性。在鉆桿提升的過程中噴注漿液，在鉆機提升停留時間為2—3s，確保漿液達到送漿口，反轉提升速度約為0.5m/min。待鉆頭位置達到停漿標高之后，適當放慢攪拌速度，持續1—2min，確保樁頭質量。為切實提升單樁承載能力，應重復攪拌施工，兩次下沉深度保持一致。鉆頭提升高度與地表相距50cm，可關閉送漿器停止注漿施工。

4 公路軟基加固水泥攪拌樁質量控制措施

1）復合定出的施工樁位沒有誤差后，需做好保護工作。待主管部門下達施工命令后才能進行樁機施工。施工中如需更換影響施工技術參數相關機械設備，如噴漿計量儀等，應提交書面申請，待相關方同意，且技術參數沒有任何誤差的情況，才能進行施工。施工過程中必須嚴格控制攪拌樁施工指標，如噴漿量、停漿標高、攪拌深度、鉆機水平位置等。要求在每米2kg以內控制水泥損耗量。終鉆標準為鉆機能夠由淤泥層穿透，并進入下臥土持力層內50cm。

根據設計要求進行水泥攪拌樁施工，要求連續不斷進行噴漿施工，如噴漿不達標，則不得提升鉆桿。如因故障中斷噴樁，需再次向斷漿點下1m以下位置進行鉆進施工，噴漿作業恢復后，可重新進行噴漿提升。如噴漿中斷時間在6h以上，需做好補樁作業。施工中，必須做好水泥噴入量記錄工作，且對漿池內水泥添加量、余量進行定期檢查，如噴漿量不夠，應及時做好補充，并復噴原樁。

2）軟土地基處理中，水泥攪拌樁的應用可有效提升加固效果。工程質量控制中必須做好施工質量檢驗工作，在檢驗時合理控制允許偏差。施工結束后，應做好開挖、樁體強度及復合地基荷載檢驗工作，具體如下：第一，開挖檢驗。水泥攪拌樁成樁2到4天內，需做好開挖檢驗工作，檢驗內容包含成樁狀態、樁徑偏差、樁位偏差等，且在0.5～2.0m之間控制開挖深度，2%到3%之間攪拌樁開挖檢測數量。第二，樁體強度檢驗。水泥攪拌樁成樁28d后即可進行樁體強度檢驗，主要檢驗方法以抽芯為主，檢驗目的為成樁均勻度、連續性是否符合設計要求。一般在室內進行芯樣無側限抗壓強度試驗，樁體取芯后，需填滿水泥砂漿，以5%作為攪拌樁樁體強度檢測數量。第三，復合地基靜載檢驗。局部大平板靜載試驗可在水泥攪拌樁成樁28d后進行，通過該試驗可對樁體單樁承載力、復合地基承載力進行檢測，根據設計要求確定檢測數量。

5 結束語

綜上所述，隨著公路建設規模的持續擴大，越來越多公路不得不修建在不良地基之上，如軟土地基，此類地基強度小、壓縮性高、穩定性低，無法直接用于路基施工。為此，可選擇水泥攪拌樁加固軟土路基，提高路基承載力及穩定性，更好地推進公路工程行業發展。