簡析對雙向水泥攪拌樁施工的探究

王迪 王彬

關鍵詞 雙向水泥攪拌樁;成樁試驗;施工工藝;保證措施

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0120-04

0 引言

隨著國家高速公路“五縱七橫”的規劃建設，新建的道路工程越來越多，與之相應在道路工程建設中遇到軟基處理也是必不可少的。水泥攪拌樁作為軟基處理方法中的一種，與其他處理方法相比有著較短的施工工期、較高的功效及較低的成本，因而被廣泛應用于道路工程建設中。但是與傳統的單向水泥攪拌樁相比，雙向水泥攪拌樁的經濟效益遠遠高于傳統單向水泥攪拌樁。

1 雙向水泥攪拌樁和傳統單向水泥攪拌樁的區別

傳統單向水泥攪拌樁在施工過程中采用單向旋轉攪拌葉片和單軸鉆桿壓漿，由于土體和孔隙水以及噴漿壓力的作用，在鉆桿提升過程中，有一些水泥漿往往會溢出地面，因而使得水泥漿的垂直分布相對不夠均勻。單向旋轉攪拌葉片旋轉攪拌時，土體和水泥漿只得到同一方向的攪拌，在一定程度上容易形成土體和水泥漿的夾層[1]。

雙向水泥攪拌樁在施工過程中采用同心雙軸鉆桿和雙向旋轉攪拌葉片，且正向旋轉攪拌葉片和噴漿口設置在內鉆桿上，反向旋轉攪拌葉片設置在外鉆桿上。在旋轉攪拌時，土體和水泥漿得到正反兩個方向的攪拌，在一定程度上增加了攪拌的均勻性，為成樁質量提供了可靠的保證[2]。

2 雙向水泥攪拌樁的適用范圍

水泥攪拌樁可用于處理正常固結的淤泥、淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。對泥炭土、有機質含量高的淤泥質土、塑性指數大于25的黏性土，以及夾含有塊石、較大粒徑的碎石、卵石的地基，應在現場做試驗確定其是否適用。

3 雙向水泥攪拌樁施工前期工作

3.1 工藝性試驗樁施工的要求及目的

水泥攪拌樁施工前必須分區段進行工藝成樁試驗，以確定每區段成樁的各種施工參數，針對場地的不同特點采取相應的施工工藝。在成樁試驗時，應根據每個工點選擇不同的軟弱地層和不同的樁長地段分別進行，每種情況試樁應不小于5根。水泥攪拌樁工藝試驗主要進行單樁承載力試驗及全長抽芯試驗（2.0 m一個樣），來檢驗或修正設計配合比和承載力的設計值，通過試驗確定制樁工藝和參數，應使樁體連續、均勻、強度滿足設計要求。經過監理單位確認后，方可進行施工[3]。

雙向水泥攪拌樁進行工藝試驗的目的主要是檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術參數，其需確定的相關技術參數如下：

（1）確定灰漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間。

（2）確定攪拌下沉、提升速度和重復攪拌下沉、提升速度。

（3）確定最佳灰漿稠度。

（4）驗證攪拌均勻程度及成樁直徑。

（5）檢驗施工設備及選定的施工工藝。

（6）了解下鉆及提升的阻力情況。

（7）根據單樁承載力試驗確定施工摻入比。

（8）樁身質量檢測，進行樁身完整性檢測、樁身強度檢測，確定28 d無側限抗壓強度是否可達到設計強度。

（9）通過豎向抗壓靜荷載試驗，進行單樁承載力檢測，驗算樁側摩阻力、樁端阻力，了解樁的承載性能;通過抽芯及無側限抗壓強度檢測，對取芯率、芯樣的連續性及特性進行描述，采取芯樣樣本進行抗壓強度試驗，判斷樁身質量，如含灰量、攪拌均勻性、堅硬程度及強度等。

3.2 施工準備

（1）對地表雜草進行清除并對地下各種障礙物進行確認，邀請設備管理單位對施工有影響的地下電纜和管道采取可靠的預防措施或實施搬遷。

（2）對施工現場做到“三通一平”[4]。

（3）材料進場，進行現場取樣復檢，對已進場材料進行合理布局、規范存放。

（4）根據施工圖及線路軸線，確定樁位。測量現場地面標高，以確定水泥攪拌樁樁頂標高。

（5）完成室內配比試驗，確定水灰比確定。

（6）制定施工安全保證措施，提出應急預案。

4 雙向水泥攪拌樁施工工藝、方法

4.1 施工工藝流程

水泥攪拌樁施工工藝流程如圖1所示。

4.2.1 測量放樣

根據樁位布置圖，采用橫斷面測設法放出路基橫斷面，并確定路基中心線和邊樁，再由人工采用鋼尺從路基中線往兩邊根據樁位間距逐步使用竹簽確定樁位。樁位確定后使用白灰進行標記，來保證樁位布置的準確度。

4.2.2 設備進場

設備進場后應對樁機進行檢查維修養護，安裝動力頭、鉆桿及焊接鉆頭，確定自動記錄儀校定是否在有效期內。檢查維修養護完畢后，在紅線范圍施工工作面之外，樁機使用清水攪拌鉆進以檢驗各項設備是否能夠正常運轉施工。

4.2.3 樁機對位調平

樁機按測設的樁位就位，鉆頭對正樁位后，調平樁機機臺，保證鉆桿垂直，精確對位后允許偏差±5 cm，垂直度允許偏差≤1%。鉆機在施工中采用吊錘及鋼卷尺測量鉆桿兩個方向垂直度，采用水平尺測量機臺的調平情況。

4.2.4 制備水泥漿

固化劑材料采用抽檢合格的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，在制備灰漿前，檢查水泥是否受潮、結塊、變質。

根據試樁得出的水灰比0.5進行水泥漿液制備，壓漿前將水泥和水按比例倒入攪拌桶中，并用攪拌機攪拌均勻，在壓漿前將攪拌好的水泥漿液通過20目過濾網注入儲漿筒進行二次攪拌。制備好的漿液通過攪拌桶、儲漿筒攪拌均勻，不得離析。漿液隨攪拌隨用，不得停放時間過長。

檢驗方法：觀察并用漿液比重計檢測漿液密度，合格后方可使用。

4.2.5 攪拌施工

下鉆攪拌噴漿：開啟深層攪拌機主電機，按照鉆進速度鉆機鉆桿垂直下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時啟動灰漿泵，噴送漿液。下沉速度、攪拌速度、噴漿壓力根據每段試樁總結相關數據進行控制。根據鉆機塔身上的進尺標記，成孔到達設計標高時，電流明顯增大，說明鉆桿已經進入持力層，持力層電流為80～90 A時，停止鉆進。

提升攪拌：深層樁基機下沉到達設計深度，在樁端攪拌噴漿30 s后，使其充分與樁底端土充分拌合后關閉灰漿泵，按照提升速度勻速攪拌提升。

重復噴漿攪拌下沉：攪拌機提升至樁頂以上30 cm后打開灰漿泵，在樁端攪拌噴漿30 s后攪拌噴漿下沉至設計深度。

重復攪拌提升：水泥攪拌機下沉至設計深度后提升并重復攪拌，一直至地面。

移位：本樁施工完畢應立即打印電腦記錄小票，填寫完善施工記錄表，然后再將鉆機移位，進行下一循環施工[5]。

5 成樁試驗檢測

5.1 檢測前準備工作

（1）工程檢測前，先進行調查和資料收集工作。其中建設單位應提供工程的巖土工程勘察資料、樁基設計圖紙、施工記錄。了解施工工藝和施工中可能出現的異常情況等內容。

（2）試驗場地準備。檢測前，工程場地應達到“三通一平”的要求，吊裝設備可以靠近檢測點完成試驗設備的吊裝。

（3）檢測前的場地要。依據《鐵路工程基樁檢測技術規程》（TB10218—2008）規定，單樁靜載荷試驗時單樁的樁頂標高及地基土標高應與設計標高一致，根據規范要求該工程檢測前基坑需開挖至樁頂設計標高，進行檢測試驗。

5.2 檢測要求及方法示意

5.2.1 檢測要求

成樁7天后，可采用淺部開挖樁頭，深度宜超過停漿面以下0.5 m，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢驗數量為總樁數的2‰，且不少于3根。成樁28天后，在每根檢測樁樁徑方向1/4處，樁長范圍內垂直鉆孔取芯，觀察其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣的照片，取樁上、中、下不同深度的3個試樣做無側限抗壓強度試驗。鉆孔取芯抽檢數為樁總數2‰，且不少于3根，其無側限抗壓強度不得小于1.2 MPa。鉆芯后的孔洞應采用水泥砂漿封閉。

采用靜荷載試驗分別檢測單樁承載力和復合地基承載力，檢驗數量：單樁承載力試驗為樁總數的2‰，且不少于3根;復合地基承載力試驗為樁總數的1‰，且不少于1處。單樁承載力應滿足工點設計的要求，且沉降量不得超過40 mm。復合地基承載力不得小于160 kPa和工點設計要求值。

5.2.2 檢測設備及方法示意

如圖2、圖3所示。

試驗流程如下：基坑開挖至樁頂設計標高→清理樁頭及樁周土→鋪設100 mm厚粗砂墊層→安裝載荷板→安裝千斤頂→架設鋼梁→安裝檢驗用儀表→堆載壓重→加載檢測→整理檢驗資料→評定檢驗結果。

加載分級：由于所在場地地質條件相同，各點設計承載力相同，故采用同一加荷方案。分八級加荷，第一級加載值為單樁承載力極限值的1/8，以后每級為1/8。卸荷分四級。每加一級荷載前后均應各讀記承壓板沉降量一次，以后每0.5 h讀數一次。當1 h內沉降量小于0.1 mm時，即可加下一級荷載。

試驗加卸載方式應符合下列規定：

每級荷載施加后按第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min測讀樁頂沉降量，以后每隔30 min測讀一次;試樁沉降相對穩定標準：每1 h內的樁頂沉降量不超過0.1 mm，并連續出現兩次（從分級荷載施加后第30 min開始，按1.5 h連續三次每30 min的沉降觀測值計算）;當樁頂沉降速率達到相對穩定標準時，再施加下一級荷載;卸載時，每級荷載維持1 h，按第15 min、30 min、60 min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載。卸載至零后，應測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3 h，測讀時間為第15 min、30 min，以后每隔30 min測讀一次。試驗流程如下：清理樁頭→安裝千斤頂→安裝鋼梁裝置→安裝附屬裝置→堆載壓重→安裝試驗儀表→分級加、卸載試驗→整理試驗資料。

5.2.4 抽芯及無側限抗壓強度檢測

抽芯試驗一般在成樁齡期達28天后進行。遵循的規范與規程為《鐵路工程基樁檢測技術規程》（TB10218—2008）。

試驗方法與要求：

（1）抽芯檢測采用XY-100型工程鉆機，鉆進前檢查測量取芯鉆具;鉆機設備安裝周正、穩固、底座水平;鉆機立軸中心、天輪中心（天車前沿切點）與孔口中心在同一鉛垂線上，鉆進過程中確保鉆孔的垂直度，其誤差不大于1%。

（2）采用雙管取芯器，鉆孔位置在樁直徑1/4處，鉆進壓力、轉速、給要適中，提鉆、下鉆慢速均勻，清水鉆進。

（3）孔直徑不應小于108 mm，取芯直徑不應小于100 mm，每個回次進尺不大于1.0 m，總取芯率保證在80%以上。全樁長抽芯，每2 m取一個樣芯，樁底下取出20 cm原狀土，抽出的水泥土芯按深度擺放在一起，并拍照。

（4）對抽取的芯樣進行描述，包括鉆進回次進尺，芯樣的顏色、含灰量、攪拌均勻程度及軟硬程度，取樣編號及位置等。

（5）對芯樣和標有工程名稱樁號鉆芯孔號、樁長、孔深、檢測單位名稱的標示牌的全貌進行拍照。

（6）取出的芯樣應有效密封，防止水分散失，及時送試驗室進行抗壓強度試驗。

5.3 檢測資料分析整理

在取得現場檢測原始數據后，進入檢測數據分析整理工作。根據檢測原始數據并結合地質勘察測報告對所測樁進行全面分析研究，最后得出結論如表1所示。

6 結束語

雙向水泥攪拌樁施工技術的應用，不僅能提高施工效益、降低成本、縮短施工工期，還能有效地保證成樁的質量和地基的穩固。該文為研究雙向水泥攪拌樁施工技術要點，圍繞雙向水泥攪拌樁工程特性、使用范圍進行展開，重點研究了雙向水泥攪拌樁施工工藝，并選擇合適路段進行成樁試驗檢測，研究結果表明，水向水泥攪拌樁施工技術具備良好的施工效益、經濟性以及可行性。

參考文獻

[1]新建時速200公里客貨共線鐵路工程質量驗收暫行標準（鐵建設[2004]8號）[S]. 2004.

[2]鐵路工程地基處理技術規程： TB 10106—2010[J]. 北京：中國鐵道出版社， 2010.

[3]姜海清. 雙向水泥攪拌樁加固拓寬路基效果研究[J]. ?路基工程， 2012（5）： 97-101.

[4]李魯黑， 趙勇. 雙向雙軸水泥攪拌樁在漢宜鐵路路基施工中的應用[J]. 價值工程， 2010（32）： 128-129.

[5]《地基處理手冊》編寫委員會. 地基處理手冊[M]. 北京：中國建筑工業出版社， 1993.

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