水泥攪拌樁在公路互通立交軟基處理中的應用

葉建飛

(福建磊鑫(集團)有限公司，福建 泉州 362000)

1 強度影響因素

1.1 水泥摻入比影響

水泥摻入比的表達式如公式(1)所示

αw=W1/W

(1)

式中：W1為水泥重。W為加固的軟土重。

不同型號水泥在摻量不同的情況下，強度變化如表1所示。

表1 強度變化表

由表1看出：水泥摻入比增大時，水泥土的抗壓強度也隨著增大，當αw的值為10%～15%范圍內，強度增大較大；因此水泥摻量控制在該范圍內可滿足強度要求，同時還可以節約成本。

1.2 齡期的影響

當齡期增長時，水泥土強度也增大。水泥的摻比為7%時，60 d的抗壓強度是28 d抗壓強度的1.4倍；通過試驗表明，水泥土的抗壓強度和齡期間存在以下函數關系

式中：T1、T2為水泥的不同摻比，qu1、qu2為對應水泥摻比下的水泥土抗壓強度。

1.3 外加劑的影響

當采用不同外加劑時，水泥土強度變化也不相同，通過試驗表明：外加劑可對水泥土抗壓強度起到提高的作用，其中硅粉效果最佳。在水泥土中分別摻入5%的硅粉、浮石粉、石膏，水泥土的強度提高百分比為121.5%、38%、39.7%。該現象說明：選用合理的外加劑可以提高水泥土強度，同時還可以降低水泥用量。

1.4 養護條件的影響

通過相關研究表明：受養護條件影響較大的是短齡期的水泥土，隨著養護齡期的增長，水泥土的抗壓強度的差值越來越小。變化規律見表2所示。

表2 水泥土強度變化值

2 案例分析

2.1 工程概況

依托工程為某地區的快速路，該工程互通交叉為苜蓿型和菱形的組合，該互通區有A、B、C、D四條匝道，共計1 504 m。其中路基長893 m，橋梁長為611 m。改快速路的主線設計速度為80 km/h，路基寬為29 m，單車道寬為8.5 m。

該工程互通區軟土處理方式為水泥攪拌樁，全部樁長為200 856 m，砂墊層用量為11 890 m3，雙向土工格柵用量為35 668 m2。樁徑為0.5 m，樁長設置為進入軟土0.5 m，樁的布置形式為三角形，樁間距設置為1.0～1.5 m。

2.2 施工技術分析

(1)樁機布設

樁基施工前應對施工場地進行平整，對樁位進行放線。對水泥攪拌機進行布設，同時檢查各部件之間的連接情況，管道的密封情況。施工前對裝置進行調整和緊固，防止施工時出現異常或施工狀況。

(2)材料選擇

水泥攪拌樁在進行施工前應進依據地勘資料進行水泥配比試驗，同時依據設計要求，確定水泥的最佳摻入比為15%，水泥的摻量為55 kg/m3，水泥攪拌樁的原料采用C32.5水泥，進場時提供相應的報告。施工時禁止使用過期、變質的水泥。水泥在進場前應進行抽樣檢查，同一批水泥應對其強度等性能進行檢查。

(3)施工工藝

①定位對中：驅動攪拌機液壓步履機構，然后鉆機進行微調，使鉆頭與樁位對齊，保持垂直的姿態。通過調平系統對鉆機進行水平調整，主要用到的工具為水平尺。對垂直度進行調整主要通過經緯儀進行。

②當鉆機定位以后，打開攪拌機的電動頭，進行送漿和鉆進工作。水泥攪拌機沒有灰漿泵裝置時，嚴禁使用。鉆孔深度主要通過鉆機的深度計進行控制。為防止鉆頭的噴口發生堵塞，保證鉆孔順利完成，應對鉆孔進行送氣。隨著水泥樁的鉆進，被加固土體強度增加。

③當達到設計深度時，應進行慢速鉆孔，保持1～2 min。然后提升鉆桿，同時進行噴漿。

④鉆孔機提升到設計標高后，應進行原地攪拌。保證軟土攪拌均勻，應下沉到設計深度，進行攪拌，然后再提升到地面。

⑤當鉆頭提升到距離地表時，送漿器即可停止噴漿，成樁結束。

(4)樁基質量檢驗

①允許偏差

樁基施工過程中各項允許偏差如表3所示。

表3 各項允許偏差表

②施工過程檢驗

樁基施工過程中，應對每根樁的水泥用量、漿液的均勻性、外加劑的用量、攪拌時間等參數進行檢查。如發現不合格現象，應根據現場情況和破損情況對其采取措施，如：進行水泥攪拌、補樁以及加強等。

③施工后檢驗

開挖檢驗。成樁后，在甲方監督下，進行樁體開挖自檢，開挖深度應控制在0.5～2.0 m范圍內。

樁體強度試驗。樁基施工28 d后，應對樁體進行取芯監測，通過無側限抗壓強度對樁體的強度和變形進行檢查，同時對樁體完成性進行檢查。

靜載試驗。對于橋梁樁基，成樁28 d后，應對樁基的單樁承載力和復合地基承載能力進行檢驗，主要通過靜載試驗進行。抽樣檢查的數量應按設計要求進行。

3 軟基監測

施工過程中通過控制填土速率來保證施工安全，防止發生過大沉降而引發病害。施工中常采用的保證措施為沉降監測。

3.1 監測方案

沉降觀測的沉降板為鋼筋混凝土板，規格為(500×500×50)mm，測桿為Φ40的鋼筋，套管材料為PVC管，沉降監測的布置如圖1所示。方案設計時，應對地表位移進行觀測。觀測的邊樁為混凝土樁，斷面為邊長15 cm的正方形，樁頂預埋鋼筋測頭，邊樁埋深設置在地表以下，深度為1.4 m。

圖1 觀測布置圖

3.2 路面鋪筑時間

鋪筑路面的時間應通過以下標準進行控制：(1)工后沉降量的推算值應小于設計容許值。(2)觀測沉降量小于2 mm，且持續幾個月以上。軟基段進行監測的重點為路堤填筑的速度，并通過沉降曲線對地基處理的效果進行預測，確定各個結構的施工時間。

4 結 語

(1)對于水泥攪拌樁而言，樁強的影響因素有：水泥摻入比、齡期、外加劑、養護條件。

(2)通過實際工程對施工技術進行了分析，主要包括樁基布設、材料選擇、施工工藝以及施工質量的監測項目進行了分析，最終通過對路基監測來確定路面鋪筑的時間。