水泥攪拌樁技術在天眉樂高速公路軟基路段中的應用

摘要 在公路建設過程中，軟土地基處理是較常見的工程問題，水泥攪拌樁技術作為軟基處理的一種有效方式，逐漸成為公路軟基處理的高頻方法。文章基于對水泥攪拌樁技術的概括介紹，結合實際工程案例論述了水泥攪拌樁在公路軟基處理中的相關應用，通過對水泥攪拌樁技術的施工準備、技術工藝、具體應用以及施工質量控制等方面進行分析探討，研究成果可為同類工程施工提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞 水泥攪拌樁；軟土路基；天眉樂高速公路；施工工藝；質量控制

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號 2096-8949（2024）18-0123-03

0 引言

隨著國內高速公路建設的快速發展，軟基路段的處理已經成為高速公路建設施工中的一項重要挑戰，特別是在地質條件復雜、軟土分布廣泛的地區，軟基加固技術的選擇與應用顯得尤為重要。水泥攪拌樁技術是一種非常有效的軟基加固技術，通過特制的攪拌機械將水泥與軟土進行強制混合攪拌，具有加固深度大、施工效率高、成本相對較低等方面優點，特別適用于地質條件復雜、軟土厚度較大的高速公路路段[1]。在國內外相關研究中，水泥攪拌樁技術已經取得了顯著的成果，然而在實際應用中，仍然存在一些技術難題和施工質量問題，例如攪拌均勻性、固化劑摻量控制等。因此，文章結合天眉樂高速公路軟基路段工程的實際施工案例，分析了水泥攪拌樁技術的加固效果及存在的問題并提出相應的改進措施，通過分析其加固機理、施工工藝及實際效果，旨在為類似工程提供有益的參考。

1 工程概況

天眉樂高速公路項目起于成都市雙AHk2bA6iQyPSEQfA5EYCcA==流區正新街道（天府新區范圍），經成都市天府新區和成都市雙流區邊緣布設，經眉山市仁壽縣至東坡區，之后進入青神縣境內，接樂山繞城高速。路線全長約94.496 km，共設置1處平面分離式路線，工程項目無縱面分離式路線設置，其中整體式長98.746 km，分離式左線線長4.750 km。

2 水泥攪拌樁技術軟土路基中的應用分析

2.1 水泥攪拌樁技術種類

攪拌樁技術是一種常見的地基處理方法，其通過在地下注漿的同時旋轉攪拌，將原土與水泥混合，形成堅固的地基結構，根據不同的施工方式和應用領域，攪拌樁技術可以劃分為以下種類：

（1）根據攪拌方式的不同，攪拌樁可以分為旋挖攪拌樁、振動攪拌樁和壓力攪拌樁。旋挖攪拌樁采用旋挖機械進行攪拌，適用于較小直徑和淺層樁基；振動攪拌樁利用振動設備進行樁體攪拌，通常用于改良柔軟土壤，主要適用于深層樁基[2]。

（2）根據應用領域的不同，攪拌樁技術用于道路和橋梁建設、建筑領域以及水利工程中。在道路和橋梁建設中，攪拌樁用于增強基礎的地基承載能力；在建筑領域，用于處理承重墻、基礎和地下結構的地基。

（3）根據攪拌樁的結構不同，可以分為單一攪拌樁和連續壁攪拌樁。其中，單一攪拌樁是獨立的樁體，主要用于增強單個區域的地基承載力；而連續壁攪拌樁則是多根攪拌樁組成一個連續的壁體，適用于大面積的地基改良和擋土墻的構建[3]。

2.2 攪拌樁技術工藝及要求

攪拌樁施工工藝的核心包括準備工作、攪拌過程、注漿以及完成后的處理。在施工過程中，攪拌樁設備必須精確放樣并就位，確保樁的準確性和穩定性，此外制漿和注漿的過程要嚴格控制，確保水泥漿料充分均勻地與原土混合，以提高地基的強度和穩定性。在深層攪拌施工完成后，要對施工現場進行處理，確保工程的安全和環境保護。

2.3 攪拌樁技術強度與變形特性

攪拌樁技術通過混合原土與水泥漿料，形成堅實的地基結構，顯著提高地基強度，能夠應對不同荷載條件。攪拌樁施工過程中，樁體會形成垂直的均勻結構，樁體的形成增加了地基的整體剛度，能夠有效抵抗水平荷載和地震力，也減小了沉陷和變形的風險[4]。攪拌樁可以根據具體工程要求的深度和直徑進行調整，以滿足特定的地基改良需求，實現對地基變形特性的有效控制，有助于適應不同地質條件下的工程要求，提高了軟基處理的可行性，水泥攪拌樁施工技術參數要求如表1所示。

3 水泥攪拌樁技術施工方法

3.1 施工方法

首先進行樁位放樣，根據設計平面圖確定每個樁位，然后使鉆機定位，鉆頭要正對樁位中心，確保樁機主軸傾斜度符合要求。要根據設計要求布置樁的位置和間距，啟動鉆機鉆至設計深度，同時啟動噴漿泵，使水泥漿噴入被攪動的土中，以便進行充分拌和，再采用二噴四攪的工藝方法重復攪拌和提升至樁頂，完成后關閉噴漿泵，樁體即澆筑完成[5]。在攪拌過程中，要記錄讀數表的變化情況，確定持力層必須準確，樁體進入持力層的深度要適中，避免過深導致的問題，如底部壓力過大、水泥漿無法滲入、底部無法成樁等。施工開始之前，要做好施工場地的臨時截、排水設施的配備，對施工場地范圍內的管線進行整理，施工過程中，打樁位應高于定位水泥攪拌樁的位置和樁的高程，設置導向架以用于引導攪拌樁進入土層，安裝扭力頭到鉆桿上，調整其轉速和扭矩以滿足施工要求，攪拌樁機的鉆頭中心要對準樁位標記，偏差不得大于2 cm。

3.2 工藝要求

水泥攪拌樁施工工藝主要用于改善軟弱土地基的承載力和減少沉降，其工藝要求主要包括幾個方面：（1）要根據地質勘察報告和設計要求，確定攪拌樁的布置、直徑、長度和水泥摻量，并準備相應的施工設備，比如攪拌樁機、水泥供應系統、測量設備等。（2）要根據設計圖紙進行攪拌樁的精確定位，使用專用的攪拌樁機進行鉆孔，鉆孔速度應根據土質情況調整。（3）要按照設計要求配制水泥漿，確定漿液配置水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥標號為42.5級。（4）要嚴格控制水灰比，要求漿液不離析、泵送連續，使配制的水泥漿發生凝稠狀態時再更換，嚴防水泥漿結塊，確保漿體的均勻性和穩定性[6]。

在攪拌樁機的攪拌下，將水泥漿注入土中，同時攪拌樁機邊旋轉邊提升，使水泥漿與土充分混合，攪拌樁機在提升過程中應繼續攪拌，直至達到設計標高。施工過程中，應定期檢查攪拌樁的位置、直徑、長度等參數，對水泥漿的漿體比重和濃度應開展適時檢測，確保漿體質量。施工完成后，還應對攪拌樁的均勻性和強度等進行檢測，要詳細記錄施工過程中的各項參數，包括鉆孔深度、水泥漿用量、攪拌時間等，以便于后期對施工質量的分析和評估，具體施工時還需結合工程的實際情況和當地的規范要求進行調整。

4 水泥攪拌樁技術施工質量控制及問題處理

水泥攪拌樁質量控制要點包括水泥質量、樁位及垂直度、水灰比、樁長以及攪拌速度及每米水泥用量。

4.1 水泥攪拌樁技術施工質量控制

水泥攪拌樁成樁工藝一般為四攪兩噴，按照15 m樁長進行設置，每根樁成樁時間大概為90 min（攪拌樁的打入速度控制在1 m/min，噴漿速度在0.5 m/min，樁頂0.5 m進行復攪）。按照規定的施工配合比加注施工用水，標定上水位線（水位線可采用在攪拌桶內壁焊接鋼筋塊的方式標定），以便每次加水量清晰可控。按照施工水灰比加注水泥，制漿完成后用比重計測量水泥漿比重，水泥攪拌樁機對應技術放點并確定樁位編號，檢查鉆機樁位的偏差小于50 mm，水泥攪拌樁樁機所使用的鉆頭直徑不得小于設計樁徑，施工質量控制常見問題及處理方法如表2所示。

4.2 水泥攪拌樁技術施工常見問題與處理

（1）噴漿阻塞：漿液的黏度過高或過低，都會影響其流動性，如果管道內的漿液無法順暢傳輸，最終會導致堵塞。如果漿液中存在顆粒物質過大，例如未被充分分散的水泥顆粒，它們在管道內會聚集，形成堵塞點，使噴漿無法均勻噴灑，管道內部的雜質和殘留的混凝土塊也是潛在的堵塞因素。機械故障或設備磨損也可能誘發噴漿系統的運行異常，加劇了阻塞問題的發生，設備部件的損壞或不正常運行，如泵的失效或攪拌機的故障，導致漿液不能被有效傳送，進而引發管道的堵塞。

（2）噴漿不足：不適當的漿液配比或漿液供應系統的不穩定性導致漿液供應不足，容易引發噴漿不均勻，設備故障或泵的性能下降導致漿液輸送不足，機械設備的失效或不正常運行限制了漿液的供應，從而降低了施工效率。

（3）進尺受阻：復雜的地質條件，如堅硬的地層或巖石層，可能導致攪拌樁難以深入，從而限制進尺。設備性能限制是一個關鍵因素，如攪拌機功率不足或鉆頭強度不夠，都會導致進尺受阻，操作不當，如不合理的操作順序或施工速度過快，也對進尺產生負面影響。

（4）速度失穩：在深層攪拌施工中，速度失穩通常涉及不適當的操作、設備性能問題和地質條件的挑戰。操作不當，包括不合理的施工速度和操作順序，導致深層攪拌過程的不穩定性；設備性能問題，如不穩定的攪拌機性能或泵系統壓力波動，導致施工速度失穩；地質條件的變化，如遇到堅硬的地層或巖石，對深層攪拌速度產生負面影響。

5 施工質量檢測

水泥攪拌樁施工質量的檢測是一個重要的環節，以確保樁體的施工質量和安全性，目前采取的檢測方法主要有三種：（1）鉆芯取樣檢測法，通過鉆孔取芯來檢查樁身長度、樁身各部位水泥含量、水泥土的攪拌均勻程度以及樁身的抗壓強度等，以便直觀了解樁體的內部結構和材料分布。（2）靜載試驗檢測法，通過壓板加載測試地基承載力，能直接檢測出單樁或復合地基的承載力。（3）應力波反射檢測法，其以彈性體內的應力波傳播理論為依據，主要檢測水泥土攪拌樁的樁身質量是否符合設計標準和要求[7]。

在質量檢測過程中，施工員應密切關注施工中的各項指標參數，比如噴粉量、復攪深度等，可以通過觀察群樁樁頂的平齊度、間距均勻性以及樁體的圓勻度來判斷施工質量，隨機抽查的樁數應不少于樁數的0.2%，且不得少于3根，以保證檢測結果具有廣泛代表性，水泥攪拌樁施工質量檢測標準如表3所示。

6 結語

綜上所述，文章闡述了水泥攪拌樁技術在高速公路軟基路段的應用背景、技術原理和施工要點，通過在天眉樂高速公路軟基路段實際工程案例中的應用效果，說明了該技術在提高軟基路段承載力、減少沉降、縮短工期等方面具備的優勢。隨著科技的不斷進步和工程實踐的深入，水泥攪拌樁技術有望在材料性能、施工工藝、智能化等方面取得新的突破，在高速公路、鐵路、橋梁等工程領域的應用前景將更加廣闊，深入開展對水泥攪拌樁技術在公路軟基路段的應用研究，可以為該技術的進一步發展和應用提供有益參考。

參考文獻

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