李君

1 概述

水泥攪拌樁處理軟土是通過專用機(jī)械將固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，在原地基中形成強(qiáng)度、剛度較大的樁體，同時(shí)也使樁周土體性質(zhì)得以改善，達(dá)到樁體與樁間土體形成復(fù)合地基共同承擔(dān)外部荷載的作用。這種地基處理方法在施工過程中無振動(dòng)、無污染，對(duì)周圍環(huán)境無不良影響。由于水泥攪拌樁加固效果好、速度快，可以最大限度地減少地基工后沉降，特別是在減少橋頭跳車現(xiàn)象、減少地基不均勻沉降、防止路堤失穩(wěn)方面有著其他軟基處理無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此近年來在高速公路軟基處理工程中得以廣泛應(yīng)用。

2 水泥攪拌樁在工程中的應(yīng)用

三亞海棠灣出口路景觀大道位于海棠灣鎮(zhèn)，是建設(shè)中三亞海棠灣的主要交通要道，依據(jù)該項(xiàng)目《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》所提供的鉆探資料，其地質(zhì)主要為：耕植土、中砂、泥炭土、粘土質(zhì)粉砂、高液層粘土、中粗砂。通過設(shè)計(jì)方案比選，水泥攪拌樁方案在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)方面比換填片石、砂礫方案具有優(yōu)越性，因此該道路設(shè)計(jì)在泥炭質(zhì)土層夾層埋深小于3.5 m或填土高度大于4 m的情況下采取了水泥攪拌樁地基處理技術(shù)方案。其設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)樁徑為50 cm;樁距為1.3 m×1.3 m，呈等腰三角形布置;樁長(zhǎng)6 m～9 m;水泥噴入量平均為56.5 kg/m，摻入量15%;樁身28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.35 MPa;單樁容許承載力為130 kN;復(fù)合地基承載力為240 kN。

2.1 配合比設(shè)計(jì)

為了經(jīng)濟(jì)、合理地確定水泥攪拌樁加固地基的技術(shù)參數(shù)，確定與地基土加固相適應(yīng)的水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)和摻入量，在施工前應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)文件提供的地質(zhì)資料，選取典型地段鉆探取樣，現(xiàn)場(chǎng)原狀土試驗(yàn)成果見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)原狀土試驗(yàn)成果表

根據(jù)設(shè)計(jì)，固化劑選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5R級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為15%，水泥漿水灰比為0.5。本工程土質(zhì)含水量在30%～70%之間，現(xiàn)場(chǎng)原狀土每個(gè)土樣按照設(shè)計(jì)要求的水泥摻入量制備三組標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)試模規(guī)格為70.7 mm×70.7 mm× 70.7 mm，試塊成型后一天拆模，稱重后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件20℃±3℃，濕度為75%以上。在制件后7 d，28 d，90 d分別進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，得到其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值。以28 d強(qiáng)度平均值與設(shè)計(jì)值相比較，如果達(dá)不到要求，則增加水泥用量重新進(jìn)行驗(yàn)證，直到符合設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求后，把修正的配合比作為施工配合比。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

第一次試驗(yàn)中摻入水泥量為15%，其28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值1.0 MPa，因此將每延米摻灰量增加到18%，經(jīng)驗(yàn)證能滿足設(shè)計(jì)要求，故在實(shí)施過程中按18%的噴粉量進(jìn)行控制，換算成每延米用量為67.5 kg/m。根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，最后決定采用深層攪拌法進(jìn)行施工。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁

根據(jù)室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果，考慮到不同的地質(zhì)情況，施工前應(yīng)該按照室內(nèi)配合比進(jìn)行工藝性試樁，且每樁機(jī)不得少于2根。通過試樁，掌握下鉆、提升的困難程度;確定鉆頭進(jìn)入硬土層電流變化程度;確定水泥漿液密度;確定適合的輸漿泵的輸漿量;掌握水泥漿泵到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間、攪拌樁機(jī)提升速度、復(fù)攪下沉、復(fù)攪提升速度等施工參數(shù)，通過試驗(yàn)得出的施工參數(shù)見表3。

2.3 施工工藝控制

2.3.1 施工工藝流程

場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→鉆機(jī)安裝就位→對(duì)正樁位、調(diào)平機(jī)身→鉆進(jìn)→提升攪拌機(jī)同時(shí)噴漿→提升至地面以下0.25 m，停止噴漿、攪拌數(shù)秒→重復(fù)攪拌下沉、噴漿→重復(fù)攪拌提升→在離地面0.25 m處停鉆→打印、輸出數(shù)據(jù)→移機(jī)。

表2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果表

表3 試樁試驗(yàn)參數(shù)成果表

2.3.2 施工中的工藝要求

1)場(chǎng)地平整：施工前做好“三通一平”，清除地上地下一切障礙物。2)定位：由技術(shù)測(cè)量人員按設(shè)計(jì)梅花形樁位通過軸線控制點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)施放，做好標(biāo)記。3)漿液配制：根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)強(qiáng)度確定的配合比嚴(yán)格控制水灰比，加水?dāng)?shù)量應(yīng)經(jīng)過事先核準(zhǔn)的定量容器。水泥漿必須充分拌和均勻，使水泥漿攪拌機(jī)制漿時(shí)，每次投料后拌和時(shí)間不得少于3 min，檢測(cè)水泥漿液密度并記錄。4)鉆進(jìn)送漿：將制備好的水泥漿經(jīng)篩過濾后，倒入貯漿桶，開動(dòng)灰漿泵，將漿液送至攪拌頭。在鉆進(jìn)過程中不噴漿，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)或硬土層后，根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整灰漿泵壓力檔次，保證噴漿量滿足要求。5)復(fù)攪：鉆頭提升至地面25 cm，應(yīng)立即反向鉆進(jìn)復(fù)攪、噴漿，復(fù)攪深度原則上應(yīng)為樁身全長(zhǎng);在復(fù)攪過程中，應(yīng)對(duì)局部噴漿不足的樁身部位進(jìn)行補(bǔ)漿，并防止噴口堵塞。重復(fù)攪拌提升，直至離地面25 cm。6)資料打?。撼蓸逗?，在鉆機(jī)移動(dòng)前打印施工過程資料和成樁資料，嚴(yán)禁移機(jī)后補(bǔ)打資料。7)清理：攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口，樁機(jī)移機(jī)至另一樁位施工。

2.4 質(zhì)量控制手段

1)為保證漿噴樁的垂直度，應(yīng)保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1.0%，樁位偏差不得大于5 cm。2)嚴(yán)格控制鉆機(jī)下鉆深度、漿噴高程及停漿面，確保漿噴樁長(zhǎng)度和水泥漿液噴入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，樁長(zhǎng)不得短于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，每米用漿量誤差不得大于5%。3)水泥漿液應(yīng)按預(yù)定的配比拌制，加入緩凝劑防止初凝現(xiàn)象，保證每根樁所需漿液一次單獨(dú)拌制完成，應(yīng)有專人記錄每根樁的水泥用量，并與采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀電腦自動(dòng)記錄系統(tǒng)對(duì)照，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。4)攪拌機(jī)每次下沉或提升的時(shí)間必須有專人記錄，時(shí)間誤差不得大于5 s。5)當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后，應(yīng)噴漿攪拌30 s，在水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅匍_始提升攪拌頭。6)一般情況下，應(yīng)在全樁長(zhǎng)范圍內(nèi)重復(fù)攪拌一次，以增加水泥土的均勻性并且復(fù)攪宜一次完成。7)供漿必須連續(xù)，拌和必須均勻，一旦因故停漿，應(yīng)使攪拌鉆頭下沉至漿面以下0.5 m，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升，如因故停機(jī)超過3 h，應(yīng)先拆卸輸漿管清洗后備用，此根未完成樁應(yīng)采取補(bǔ)噴措施或重新打設(shè)。8)對(duì)輸漿管要經(jīng)常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長(zhǎng)度不大于60 m，對(duì)使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于1 cm，但也不宜用直徑過大的鉆頭。9)應(yīng)注意濕噴樁的樁位施工順序。在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，應(yīng)先打設(shè)路基兩側(cè)及該處理段兩頭的樁，以形成一個(gè)封閉的區(qū)域，再逐漸往中心打設(shè)，有利于整體的成樁質(zhì)量和軟基處理效果。10)漿液儲(chǔ)量應(yīng)不少于一根樁的用量，否則不得進(jìn)行下一根樁的施工。

2.5 質(zhì)量檢測(cè)

1)對(duì)于水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)足尺樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)本地區(qū)應(yīng)用較少，現(xiàn)場(chǎng)操作較為復(fù)雜，試驗(yàn)成本較高，故采用本地區(qū)常用且較成熟的鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)，即成樁28 d后用鉆芯機(jī)在樁體上部鉆取三個(gè)水泥土芯樣進(jìn)行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。其檢查頻率為2‰，每一工點(diǎn)不得少于2根。2)單樁荷載試驗(yàn)、單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)荷載條件，并宜在成樁28 d后進(jìn)行。檢驗(yàn)數(shù)量為樁總數(shù)的0.5%～1%，且每項(xiàng)單體工程不得少于3點(diǎn)。本工程最大荷載試驗(yàn)為300 kN，根據(jù)沉降隨荷載的變化特征和沉降量確定其極限承載力。a.試驗(yàn)加卸載方式：加載分8級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載量為最大試驗(yàn)荷載的1/8;卸載分4級(jí)等量進(jìn)行。b.試驗(yàn)方法：本次試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，每加一級(jí)荷載后，按10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后為30 min的時(shí)間間隔觀測(cè)承壓板沉降，相對(duì)穩(wěn)定后加下一級(jí)荷載。沉降相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為：連續(xù)24 h每小時(shí)的沉降量不大于0.1 mm。c.終止加載條件：出現(xiàn)下列情況之一終止加載：承壓板周圍明顯隆起或出現(xiàn)破壞性裂紋;荷載不變，連續(xù)24 h沉降呈等速或加速發(fā)展;加載量已達(dá)到最大試驗(yàn)荷載。d.分級(jí)卸荷，觀測(cè)回彈，分級(jí)卸荷增量一般為分級(jí)加荷增量的2倍。3)為了確保水泥攪拌樁工程質(zhì)量，在成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5%。

三亞海棠灣出口路景觀大道工程通過對(duì)施工工藝的嚴(yán)格控制以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制要點(diǎn)的嚴(yán)格實(shí)施，施工質(zhì)量控制良好。從檢測(cè)成果分析，樁身基本完整，拌和也較均勻，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于1.35 MPa;處理后水泥攪拌樁經(jīng)單樁荷載及單樁復(fù)合地基承載力靜載試驗(yàn)，其豎向承載力均能滿足設(shè)計(jì)要求。從樁體完成施工到通車一年以來，路基沒有明顯的沉降，實(shí)踐證明運(yùn)用水泥攪拌樁處理軟基段是成功的，達(dá)到加固軟土地基的作用。

3 結(jié)語

水泥攪拌樁屬地下隱蔽工程，其施工質(zhì)量不好，會(huì)造成極大的安全隱患和不可估算的損失，因而其質(zhì)量控制貫穿于施工的全過程。作為監(jiān)理人員應(yīng)堅(jiān)持全過程的施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并對(duì)照規(guī)定的施工工藝對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，確保工程質(zhì)量。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ 劉玉卓.公路工程軟基處理［M］.北京：人民交通出版社，2002：177-201.

［3］ TB 10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］ 郭討論.水泥深層攪拌樁施工技術(shù)［J］.山西建筑，2010，36 (16)：100-101.