市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝及質量控制探究

李強

［中設工程咨詢（重慶）股份有限公司，重慶 400000］

0 引言

從21世紀初開始，建筑業有了蓬勃發展的良好態勢，人們對建筑質量的要求也在逐年上升。軟土路基處理施工過程中，傳統的市政道路地基施工方案面臨很大的發展困境。如何走出困境，確保路基建設質量滿足要求，逐漸成為社會廣泛關注的一項重要內容。實踐表明，水泥攪拌樁作為一種較為成熟的技術，具有施工速度快、成本低、質量穩定、適用性廣、機械化程度高、安全隱患小等特點逐漸應用于市政道路軟土路基處理中。水泥攪拌樁施工工藝的推廣使用良好的彌補了傳統施工工藝的不足，已逐漸成為市政道路軟土路基處理的常用手段。本文將結合實際案例，探討如何做好水泥攪拌樁的施工工藝施工及質量控制。

1 工程概況

本次研究工作選擇的項目實例為某市政道路軟基處理項目（圖1）施工長度約為1500m。本項目除設計階段的地質勘查外，施工前，參建各方對該區域的地質情況再次進行了核查。勘察結果顯示，該區域軟土層較厚，需要進行處理的面積也較大，采用水泥攪拌樁進行地基處理的方式可有效提升該區域地基強度，減少路基沉降量。

圖1 市政道路軟土路基處理

水泥攪拌樁是應采用專用機械對軟土地基周邊范圍的軟土體運用加固材料改良，從而使其與樁間軟土構成復合地基。一般情況下，項目施工過程中會采用水泥當作加固料，經物理化學作用，然后在地基內會構成樁柱，這樣一來可以降低地下土的含水量，提升地基強度，減少地基沉降量。水泥攪拌樁主要適用處理淤泥、淤泥質土、粉土以及含水量高地基承載力標準值不大于120kPa的黏性土等地基。

2 市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝

水泥攪拌樁施工工藝原理：運用攪拌樁機（圖2）將地基土與水泥進行攪拌，形成固結性能較好，強度較高的穩定結構。在此過程中，地基土塑性明顯下降，同時其力學性能與地基強度也得到了提高。

圖2 水泥攪拌樁機

項目施工主要運用水泥攪拌樁施工工藝。具體施工過程如下：清理施工現場，確保施工現場平整、整潔。施工前做好最后的準備工作，確保施工所需的所有物品都已備齊。正式施工前準備好材料，確保樁位放樣，提前準備好水泥漿，滿足相應要求進行建筑施工。在目前的施工情況下，還應注意加固與檢查，以確保施工質量符合一定的要求[1]。

2.1 平整場地與測定樁位

（1）施工現場要及時進行平整和清理。清除雜草、雜物（包括石頭、樹根、垃圾等）后，應使用黏土或砂墊層換填低洼區域，以滿足樁基的承載力。

（2）在施工初期，要及時排出地表水，使路面保持硬化，確保路面通暢。確定洞口位置后，應嚴格遵守標準化設計規則，控制偏差在2cm以下，準確測量同時記錄施工現場的高度，以保證混凝土噴射的高度滿足施工要求。

（3）依據圖紙設計要求，利用全站儀準確測量并布置混凝土樁，且混凝土樁所處的位置與樁身位置要依據有關標準進行合理布置，且還要明確說明樁的安裝設置要求，在這個過程中施工人員必須對樁身進行檢查復審。

2.2 試樁

為了擁有良好的地基加固效果，施工前要收集道路各項具體的數據。整修地層，并加強實驗室測試，做好地基加固的設計，采用科學的施工工藝開展施工工程建設。項目建設應嚴格按照工藝設計和操作規程的要求進行科學控制。試樁用于確定最優水泥漿比、鉆進速度、泵送污泥壓力。水泥攪拌樁主要是水泥攪拌樁的混合時間以及單位時間的灌注量，這是對地基加固效果產生影響的重要因素。通過室內試驗結果，可根據現場試驗樁所具有的不同地質條件全面調整室內比例。根據實驗室試驗中選擇的配合比，試驗樁每延長或減少5kg，三種水泥的用量為每次試驗的10~15倍，每個水泥樁核試驗劑量為2根。依據試驗結果，人們可以確定施工建設的混合比。通過測試樁，可以控制鉆進速度，確定此時硬土層的大概位置，同時確定灰分泵的泵將壓力；控制鉆孔速度、打樁機的速度、打樁機的下沉情況、設計攪拌參數等。

2.3 整樁

精確定位后必須根據樁位合理布置水泥攪拌樁，同時對控制樁加以標記和定期檢查。攪拌樁機就位后，負責人應進行現場定位，同時在移動閘板前密切觀察現場的各項情況，以增加移動的安全性。同時，采用錘擊法測量并調整鉆桿與地面的垂直角度，并且要將垂直偏差合理控制在1%范圍以內，然后在樁架上以米為單位畫出長度標記，這樣一來，就便于鉆桿鉆進地面后對鉆孔深度進行觀察與記錄。依據施工要求，施工期間設計的停漿面應高于作業區0.5m。最后，在開挖過程中對施工質量較差的市政道路地段挖除，確保施工質量。

2.4 混合砂漿

嚴格控制水、水泥、外加劑等各種原材料的配比，確保配比的合理性與準確性。攪拌時間由工藝試驗來確定，水泥漿與混合料攪拌均勻，不采用初始水泥漿，且每次污泥量都要略大于前一次。

2.5 機械安裝與定位

組裝鉆機。電磁流量計、電流表、壓力計、回聲測深儀與打印機應做好校準工作。在施工過程中，要加強定期檢查，尤其是鉆頭磨損的刃口應及時修復，以確保樁身的直徑。平移鉆頭，準確鉆孔，水平校正鉆頭，使鉆桿軸線與鉆孔中心垂直，施工過程的中斷時間不得超過40min，否則要立即全面清理，以避免水泥在設備與管道中積聚，這會直接對施工產生很大影響[2]。

2.6 鉆孔現場

水泥攪拌機在現場就位后，對鉆孔位置做出適當調整，并對機械設備做全面測試，以確保機器的良好運行。為正確調整樁基，應確保機身處于平衡狀態，找到復合樁的設置，以確保樁位精度符合項目施工建設要求，然后由施工人員開展下一步施工工作。

2.7 攪拌噴涂

當鉆井開始工作，鉆桿就會沿著導向架不斷下沉，使泥漿泵開啟，多層螺旋葉片同時攪拌，前后旋轉到設計深度。為達到施工設計的深度，我們要使樁尖保持30s以上的時間。水泥漿標準水灰比通常控制在0.45~0.55之間。水泥漿攪拌、混合、過濾時間為5min左右。在特殊情況下，要添加適量添加劑以控制泵輸出壓力。依據具體情況選用對應的樁長，同時以相同的速度不斷推進并處理污泥泥漿。

2.8 提升和攪拌

攪拌裝置的目的是避免堵塞噴嘴，當葉片反向旋轉且底部仍處于攪拌狀態時容易堵塞噴嘴。上升、下降時，到樁頂部的噴霧量小于6~10L，攪拌時間不低于2min。關閉攪拌器并更換齒輪檔。鉆桿下沉前應確定好鉆桿的運輸量。啟動發動機后，應適當松開鋼絲繩。氣源通過空氣壓縮機執行，由導軌位置運行到施工位置。確保鉆孔速度滿足施工要求，并依據鉆井速度確定鉆孔是否接觸絕緣子，然后提起鉆桿進行噴射并進行攪拌。該泵符合相關規定，以確保漿液處于噴頭內，且攪拌與噴射速度相同。同時，不斷增加漿液，以確保其所處位置可以達到目標高度[3]。

3 水泥攪拌樁施工質量控制措施

3.1 施工質量控制要點

（1）加強施工組織管理，合理安排施工先后順序，確定構造物與路基間的銜接關系，對填方段較高的位置應優先安排施工，在施工當中重視施工組織建設，依據施工現場的具體情況，合理調配有關人員與設備，這是確保施工建設最重要的環節。

（2）原材料質量控制。對水泥攪拌樁施工過程中所需的水泥材料，要重視材料進場前的嚴格檢查，確保水泥材料有合格證和其他質量檢驗合格文件，并對不同批次的水泥做抽樣檢查，不合格水泥材料嚴禁進入施工現場。在施工過程中，施工人員要依據設計要求，對灰漿進行合理配置。如果砂漿有了明顯離析現象，則不可使用。砂漿倒入集料斗時，必須進行嚴格的過篩程序，防止漿料當中的塊狀物對泵體造成損壞。

（3）攪拌樁數量。樁間距的測量和放樣，要嚴格依據項目設計要求，嚴格控制樁間距誤差，確保達到驗收要求。在實際施工時，應保持場地清潔整潔，并且測量放樣用的樁位不得被有關物體所掩埋、遮蓋。嚴格現場施工質量管理，以保證水泥混合樁數量合理，具有準確的位置。

（4）樁身長度。在市政道路項目施工過程中，必須在軟土路基上充分體現水泥混合樁的加固作用，樁底必須深入承載層當中。對于完全風化的頁巖或頁巖，樁身伸長長度必須≥0.5m。當樁身進入基巖內部，鉆機會出現電流增加、鉆孔速度下降等變化，從而對樁底是否進到基巖層做出判斷。

（5）樁身水泥用量。當水泥攪拌樁在項目施工建設中，樁身強度會受水泥用量的影響，當水泥用量過多會造成材料浪費；水泥用量過少，會使樁身強度降低。對水泥用量加以控制時，確保各水泥樁的泵漿壓力、水灰比等施工參數同試驗參數的一致。另外，每個樁體的水泥用量大約是50kg。在市政道路地基項目施工當中，必須反復計算水泥用量，以確保其可以達到規定的要求。

（6）噴漿中斷。依據施工建設要求，水泥攪拌樁的施工必須是連續的。假如發生中斷，當重新開始噴射泥漿，一定要將攪拌頭下沉入停漿點0.5m處，等供漿恢復則繼續噴漿攪拌提升。假如停機時間超出3h，那么要先拆卸輸漿管并加以全面清洗。

3.2 特殊情況的處理措施

（1）鉆機掘進過程有可能會發生卡管現象，此時應降低鉆孔速度或提出鉆頭，然后適當調整鉆頭。假如鉆孔位置不深，可對土層疏松然后重新鉆進；假如鉆桿處于提升階段有卡鉆情況，則必須做出暫時停止噴漿的處理，直至卡鉆情況恢復正常，然后再繼續噴漿。

（2）在噴漿當中有可能會出現堵塞現象，此時應檢查砂漿泵的工作運行情況，并相應調整灌漿壓力或將鉆頭提出，清洗噴嘴，清除固化物內部的大顆粒和塊狀雜物；如果噴漿不流暢，可反復開關噴漿閥，直至噴漿正常。混合水泥樁施工完成后，要進行質量檢驗，這時要委托有資質的檢驗單位進行。

（3）成樁28d。用便攜式探頭3D進行N10檢驗；經過28d再進行抽芯檢驗試驗、單樁荷載試驗和復合地基荷載試驗。結果都符合規范和設計要求，合格率高達100 %[4]。

4 結語

綜上所述，市政道路工程建設項目的質量要求非常嚴格，加上水泥攪拌樁的施工非常復雜，要想掌控整個過程較為困難，但由于其在加固軟土路基方面有良好的效果，因而我們要重視水泥攪拌樁的施工，有必要加強對水泥攪拌樁施工相關的研究工作。通過加強市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁施工工藝及質量控制的深入研究分析，從而推動水泥攪拌樁的廣泛應用，促進市政道路軟土路基施工質量水平的提升[5]。