楊海燕

(江蘇路翔交通工程有限公司，江蘇 如皋 226500)

隨著公路施工技術(shù)的發(fā)展，需要在濱海、湖沼、谷地、河灘等地開發(fā)公路工程，在各種軟土中修建公路，首先要解決的是軟土地基問題。軟土地基的地下水位高，其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且易發(fā)生沉降。而路基處理不好，則會(huì)造成路基開裂或路面起伏不平，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。因此，提出公路軟基的處理技術(shù)是一項(xiàng)重要課題。

1 水泥深層攪拌樁加固原理

水泥深層攪拌法是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。深層攪拌法加固軟土所形成的樁柱體是一種介于剛性樁與柔性樁之間具有一定壓縮性的樁，樁身強(qiáng)度越高，其特性越接近剛性樁；反之越接近柔性樁。樁越長(zhǎng)，對(duì)樁身強(qiáng)度要求越高，但過高的樁身強(qiáng)度對(duì)復(fù)合地基承載力的提高以及樁間土承載力的發(fā)揮是不利的。因此，為了充分發(fā)揮樁間土的承載力和復(fù)合地基的潛力，通常使土對(duì)樁的支承力近似相等或略小于樁身強(qiáng)度所確定的單樁承載力，這樣就可以使樁身強(qiáng)度與承載力相協(xié)調(diào)，使樁身強(qiáng)度充分發(fā)揮作用。

2 水泥深層攪拌樁在我市沿江地區(qū)的應(yīng)用

2.1 如皋市沿江地區(qū)地質(zhì)水文情況

如皋市沿江地區(qū)位于長(zhǎng)江北岸，是典型的長(zhǎng)江漫灘地區(qū)，地勢(shì)平坦低洼，軟土分布廣泛，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)成果表明，本地區(qū)地下水水質(zhì)良好，軟土為淤泥質(zhì)亞粘土及粘土，飽和，呈流塑狀，高壓縮性，高孔隙比，厚度較大，呈層狀分布，層厚 1.50～9.0m 不等，最大達(dá)約 20m。

2.2 應(yīng)用情況

近年來如皋市在沿江地區(qū)陸續(xù)新建了一批公路工程項(xiàng)目，對(duì)深、厚軟土地基的處理廣泛采用了水泥深層攪拌樁技術(shù)。一般來說，當(dāng)軟基處理深度大于15m，均采用深層攪拌樁，樁徑一般為50cm，呈梅花型布置，樁心間距根據(jù)置換率不同介于1.0～1.5m之間不等，水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值≥1.5MPa。

3 水泥深層攪拌樁的施工

深層攪拌樁是隱蔽工程，質(zhì)量管理難度很大，首先是有個(gè)別施工單位質(zhì)量意識(shí)薄弱，質(zhì)量保證體系不健全；其次因受地質(zhì)條件、施工工藝等技術(shù)因素的影響，有時(shí)成樁質(zhì)量不如人意。如何確保深層攪拌樁的施工質(zhì)量，使復(fù)合地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是我們?cè)诠こ虒?shí)踐中一直關(guān)注的問題。下文就水泥深層攪拌樁的施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行探討。

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)水泥深層攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先清表整平，清除樁處地上和地下的塊石、樹根、生活垃圾等障礙。使用全站儀測(cè)量放樣，現(xiàn)場(chǎng)打十字樁，放出中心點(diǎn)，并按設(shè)計(jì)圖紙布置樁位，等邊三角形梅花型排列，并用小木樁或竹片樁定位，做好醒目標(biāo)志。

(2)為了便于計(jì)算水泥用量，水泥深層攪拌樁采用32.5級(jí)硅酸鹽水泥。使用前，承包人將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室(主要檢驗(yàn)水泥標(biāo)號(hào)、凝結(jié)時(shí)間、安定性等)或監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn)，合格后方可使用。

(3)為了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度，承包人配備上海探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的PH-5C型單軸打深層攪拌機(jī)2臺(tái)，樁機(jī)機(jī)身應(yīng)用油漆顯著標(biāo)明進(jìn)尺刻度(1m一畫)，以便同深度計(jì)隨時(shí)校核，配套機(jī)械主要有灰漿拌制機(jī)、灰漿泵2臺(tái)、灰漿地2個(gè)，同時(shí)配有性能良好的能顯示鉆桿進(jìn)時(shí)電流變化的電流表、顯示管道壓力的壓力表、計(jì)量漿液噴入量的水泥漿量監(jiān)測(cè)記錄儀和水泥漿比重器，并配備相應(yīng)的電腦記錄儀和打印設(shè)備。以上機(jī)械設(shè)備性能良好、穩(wěn)定，在施工前經(jīng)過計(jì)量檢定合格，報(bào)監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)后準(zhǔn)予開工。

(4)室內(nèi)配方試驗(yàn)：在需要加固處理的軟基范圍內(nèi)，選擇有代表性的土層，鉆探取樣采集必要數(shù)量的試料土，試料土含水量必須在同一土層不同部位至少3處取樣判定。水泥用量應(yīng)按照設(shè)計(jì)文件要求取中值、+5kg·m-1和-5kg·m-13個(gè)水泥用量進(jìn)行試驗(yàn)，地質(zhì)情況復(fù)雜時(shí)可再適當(dāng)增加+10kg·m-1等水泥用量的試驗(yàn)；采用外摻劑時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇外摻劑的品種和用量。最終根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果來確定實(shí)際施工時(shí)的水泥用量以及外摻劑的品種和用量。本地區(qū)水泥用量一般在50～60kg·m-1之間。

(5)正式施工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行成樁試驗(yàn)，取得各種機(jī)械參數(shù)，以確保大面積施工質(zhì)量。成樁試驗(yàn)要求達(dá)到以下目的：①掌握滿足設(shè)計(jì)噴漿量(由水泥摻量及水泥漿水灰比換算得出)的各種技術(shù)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴漿壓力等；②掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施；③試驗(yàn)室所確定的水泥土配合比是否適用于現(xiàn)場(chǎng)；④檢測(cè)樁身的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求；⑤檢驗(yàn)加固劑分布的均勻性和有效加固長(zhǎng)度能否符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 施工工藝流程

水泥深層攪拌樁施工工藝為：原地面平整→樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→制漿、正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→鉆機(jī)移位至下一根樁。

根據(jù)本地區(qū)試樁結(jié)果，要高度重視復(fù)攪的作用。早期施工中，我們?cè)l(fā)現(xiàn)有樁體成型不理想的情況，最初我們?cè)噲D通過增加單位噴漿量來解決，但效果卻并不佳，后來在并未增加單位噴漿量的情況下，通過增加復(fù)攪次數(shù)，取得了較好的成樁效果。本地區(qū)復(fù)攪次數(shù)一般都達(dá)到超過3次，有些段落復(fù)攪次數(shù)甚至達(dá)到6次。一般來說全程復(fù)攪次數(shù)越多，拌和越均勻，成樁效果也越好。

3.3 施工中常見問題及質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的水泥應(yīng)具備出廠合格證、質(zhì)保書等質(zhì)量證明文件。水泥的堆放必須符合防雨、防潮的要求，不使用過期、受潮、結(jié)塊的水泥。

(2)開機(jī)前必須先檢查導(dǎo)向管的垂直度，施工中要隨時(shí)觀察和保持?jǐn)嚢铏C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直。攪拌樁垂直度偏差≯1%，樁位偏差≯50mm，樁徑偏差≯4%，攪拌頭的直徑應(yīng)每天檢查一次，確保樁頭磨損量不超過10mm，成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

(3)按已確定的施工工藝要求控制好水泥漿液，可采用泥漿比重計(jì)每臺(tái)班檢查4次。

(4)水泥漿制備：采用專用水泥漿攪拌機(jī)進(jìn)行制漿，把漿液臨時(shí)儲(chǔ)在儲(chǔ)蓄罐內(nèi)，且利于人工或機(jī)械進(jìn)行擺動(dòng)，防止離析或沉淀。水泥漿制備應(yīng)以單根樁儲(chǔ)料為單位，按設(shè)計(jì)配合比計(jì)量投料并有富余量，攪拌時(shí)間大于4min，以保證水泥漿攪拌的均勻和水泥的活化。泵送必須連續(xù)，控制漿液的罐數(shù)、水泥和外加劑的用量及噴送漿液的時(shí)間，并有專人記錄，形成技術(shù)資料歸檔。

(5)施工、監(jiān)理單位應(yīng)嚴(yán)格核查水泥、石膏等材料的入庫(kù)、消耗、剩余情況，并與當(dāng)日施工延米數(shù)和水泥等空袋子數(shù)目進(jìn)行復(fù)核，各項(xiàng)數(shù)目應(yīng)保持一致。

(6)正循環(huán)下沉鉆進(jìn)攪拌：第一次下鉆時(shí)為避免堵管應(yīng)帶漿下鉆，嚴(yán)禁帶水下鉆。采用低檔，下沉速度由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電流控制在70A以內(nèi)。攪拌桿有效長(zhǎng)度應(yīng)大于施工樁長(zhǎng)，葉片直徑不小于設(shè)計(jì)樁徑，以保證滿足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和樁徑的需要。

(7)反循環(huán)上提噴漿攪拌：第一次噴漿應(yīng)小于總漿量的1/2。嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間，為保證水泥攪拌樁樁底、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部、樁頂部分別停留30s，進(jìn)行坐漿攪拌，余漿上提過程中全部噴入樁體。噴漿壓力控制在0.5～0.7MPa。施工時(shí)應(yīng)連續(xù)噴漿，若因故停漿，應(yīng)將攪拌機(jī)下沉到停漿點(diǎn)以下0.5～0.8m處，等恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。

(8)重復(fù)攪拌：在水泥摻入比達(dá)到一定程度時(shí) (一般為10%～15%)，保證攪拌程度比增加水泥含量對(duì)承載力的提高更有效。為了保證水泥漿與土充分拌勻，在電動(dòng)機(jī)功率允許的前提下，應(yīng)盡量多裝幾把葉片。在水泥摻量、噴漿壓力和機(jī)具轉(zhuǎn)速相同時(shí)，提升速度慢的樁身強(qiáng)度較高。

(9)施工過程中若發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行整樁復(fù)打，復(fù)噴的漿液量仍應(yīng)不小于設(shè)計(jì)用量。

(10)深層攪拌樁施工完畢后需養(yǎng)生28d，達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能填筑路基和進(jìn)行構(gòu)造物的施工。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)

水泥深層攪拌樁施工后的質(zhì)量檢查一般常用以下幾種方法：

(1)對(duì)深層攪拌樁成樁7d后樁身質(zhì)量的檢查，可以及時(shí)反映成樁效果，便于調(diào)整施工方案，確保施工的整體質(zhì)量。具體的檢測(cè)方法有：①樁7d后外觀鑒定。柱體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象；攪拌均勻，凝體無松散；群樁樁頂齊，間距均勻。②成樁7d可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的鉆頭，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)。

觸探試驗(yàn)：根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)(N10)與水泥土強(qiáng)度對(duì)比關(guān)系(見表1)來判別樁身強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。輕便觸探器的深度一般不超過4m，水泥土7d強(qiáng)度一般為90d強(qiáng)度的0.25～0.5之間。

表1 輕便觸探擊數(shù)(N10)與水泥土強(qiáng)度對(duì)比關(guān)系

(2)全斷面鉆芯檢測(cè)樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。在檢測(cè)工作基礎(chǔ)上，按統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)分方法，結(jié)合地質(zhì)條件變化情況和樁身水泥土強(qiáng)度時(shí)間效應(yīng)及深度變化情況，分別按現(xiàn)場(chǎng)描述特征、軟硬情況、標(biāo)貫擊數(shù)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等特征參數(shù)，并將不同齡期統(tǒng)一換算成28d齡期抗壓強(qiáng)度進(jìn)行綜合評(píng)分。這種方法符合客觀實(shí)際，大大減少主觀因素，結(jié)論可靠，目前我省高等級(jí)公路均采用該方法對(duì)被檢測(cè)樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

5 結(jié)束語

從我市沿江地區(qū)高等級(jí)公路的施工和運(yùn)營(yíng)期間路基沉降觀測(cè)結(jié)果來看，水泥深層攪拌樁對(duì)我市沿江地區(qū)深、厚軟土地基的處理達(dá)到了預(yù)期效果，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在多年工程建設(shè)實(shí)踐中，通過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的施工管理，有如下幾點(diǎn)建議供工程界同行參考：

(1)軟土地基處理在公路建設(shè)中為首要環(huán)節(jié)，軟基處理屬于隱蔽工程，且被路堤等構(gòu)造物覆蓋，構(gòu)成隱患不便檢查與補(bǔ)救。水泥攪拌樁是一種有效處理軟基的辦法，對(duì)公路建成后降低工后不均勻沉降、路的側(cè)向移位和橋頭跳車等都有顯著的效果。

(2)根據(jù)水泥土反應(yīng)機(jī)理和施工的實(shí)踐結(jié)果來看，水泥摻入量達(dá)到一定值時(shí)，單純提高水泥用量對(duì)強(qiáng)度提高不顯著，提高攪拌的均勻性對(duì)樁的強(qiáng)度影響較大。對(duì)于不同的類型和不同性質(zhì)軟土，必須在現(xiàn)場(chǎng)采取有代表性芯樣進(jìn)行配合比試驗(yàn)，才可以達(dá)到設(shè)計(jì)的加固效果，如實(shí)反映設(shè)計(jì)要求。

(3)施工前做試驗(yàn)樁是必要的，以此確定的施工參數(shù)對(duì)大面積施工的質(zhì)量控制很關(guān)鍵。制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。拌制漿液的罐數(shù)、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人真實(shí)記錄。

(4)施工過程中的攪拌質(zhì)量(鉆桿轉(zhuǎn)速和復(fù)攪次數(shù))對(duì)成樁質(zhì)量影響大，作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵除了水泥用量以外，攪拌質(zhì)量應(yīng)作為重點(diǎn)來管理。因軟土地基在不同地段、不同土層土質(zhì)不同，為了能客觀有效地評(píng)價(jià)深層攪拌樁施工質(zhì)量和處理效果，質(zhì)量檢測(cè)宜采用多種方式綜合測(cè)定、綜合評(píng)分。

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