張建峰

前言

作為影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素，為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，必須重視交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大投資力度，特別是高速公路建設(shè)。在高速公路建設(shè)施工中，因涉及路線長(zhǎng)、范圍廣，往往存在較多軟土地基路段，為此，相關(guān)施工單位必須重視軟土地基加固技術(shù)的選擇，并有效結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，選擇與之相適應(yīng)的加固技術(shù)，如水泥攪拌樁技術(shù)，該技術(shù)具有良好的軟基加固效果，為此在高速公路軟基處理中得到了廣泛地應(yīng)用。本文主要對(duì)水泥攪拌樁加固機(jī)理、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工準(zhǔn)備、施工流程及質(zhì)量控制進(jìn)行了分析與探究。

一、水泥攪拌樁加固機(jī)理

相比混凝土硬化機(jī)理，水泥加固土物理化學(xué)反應(yīng)過程與其存在極大的區(qū)別?；炷劣不饧八磻?yīng)主要是在粗填充料內(nèi)進(jìn)行，因此具有較快的凝結(jié)速度。但水泥加固土中忙音具有較小水泥摻量，水泥水解與水化反應(yīng)可圍繞土進(jìn)行，因此，相比混凝土，水泥加固土具有較為緩慢的強(qiáng)度增長(zhǎng)過程。氧化鈣、二氧化鈣及三氧化二鋁等為普通硅酸鹽水泥的重要組成部分。軟土選用水泥加固時(shí)，水泥顆粒表面的礦物能夠和軟土內(nèi)的水及時(shí)產(chǎn)生水解與水化反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生能夠快速溶于水的氫氧化鈣及含水硅酸鈣，促使重新暴露出水泥顆粒表面，并和水再次產(chǎn)生反應(yīng)，以此保證附近水溶液出現(xiàn)飽和狀態(tài)，產(chǎn)生膠體。

作為軟基處理的一種有效形式，水泥攪拌樁的固化劑主要成分為水泥，其作業(yè)原理就是選用攪拌樁機(jī)箱土體內(nèi)進(jìn)行水泥噴射，并進(jìn)行均勻拌和，促使水泥和土之間產(chǎn)生各種反應(yīng)，以此達(dá)到硬結(jié)軟土及提升路基強(qiáng)度的作用。

二、工程案例

某高速公路具有較為復(fù)雜的地質(zhì)情況，具有較多深層軟基。按照設(shè)計(jì)規(guī)定，可選用水泥攪拌樁、塑料排水板及剛性預(yù)應(yīng)力管樁三種施工方式進(jìn)行深層軟基處理其中水泥攪拌樁具有較大的工程量，50厘米為設(shè)計(jì)樁徑，6到8米為處理深度，這也是軟基處理的重要內(nèi)容。

三、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工準(zhǔn)備

1、材料準(zhǔn)備

選用普通硅酸鹽水泥（32.5）作為水泥攪拌樁施工材料，為計(jì)量控制提供便利，可選用袋裝水泥。應(yīng)用前期，必須向中心實(shí)驗(yàn)室或監(jiān)理工程師選定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水泥樣品的檢驗(yàn)。加固料進(jìn)場(chǎng)后，必須進(jìn)行防雨料庫(kù)的設(shè)置，避免使用過程中出現(xiàn)受潮、結(jié)塊及變質(zhì)材料。

2、機(jī)械準(zhǔn)備

將電腦記錄儀與打印機(jī)等合理配置到水泥攪拌樁施工機(jī)械組合中，為水泥漿用量、均勻噴漿情況進(jìn)行有效控制。根據(jù)機(jī)械設(shè)備工作性能，進(jìn)行水泥攪拌樁機(jī)械的選定，在鉆機(jī)開啟前，必須經(jīng)監(jiān)理工程師等負(fù)責(zé)人對(duì)鉆機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行確定。鉆機(jī)、粉噴機(jī)與空壓機(jī)為水泥攪拌樁施工機(jī)械。鉆機(jī)必須具有較大動(dòng)力、能夠靈活操作。根據(jù)不同速度進(jìn)行正向均速鉆進(jìn)，反向提升，能夠靈活移動(dòng)。作為定量發(fā)送粉體材料的設(shè)備，噴漿機(jī)的組成部分包含儲(chǔ)灰池、發(fā)送裝置等。施工過程中完成樁機(jī)設(shè)備裝配后，可遵循相應(yīng)工作操作流程，對(duì)其樁位進(jìn)行確定。

四、高速公路深層軟基加固工程中水泥攪拌樁的施工流程

水泥攪拌樁技術(shù)作為高速公路深層軟基加固施工的重要組成部分，其技術(shù)水平的高低將直接影響到高速公路工程的整體質(zhì)量，甚至影響到公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，在高速公路深層軟基施工中，相關(guān)部門及施工單位必須重視水泥攪拌樁施工，規(guī)范施工流程，采取科學(xué)有效的措施，有效提升施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。其施工流程如圖1所示。

圖1 水泥攪拌樁軟基加固施工流程圖

1、場(chǎng)地清理

清理高速公路深層攪拌樁施工場(chǎng)地，選用較為平整的場(chǎng)地，選用質(zhì)量合格的黏土進(jìn)行低洼位置回填，其具有較少雜質(zhì)含量。地面積水在施工前期及時(shí)排出，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行路面雜物清理干凈，防止混合料內(nèi)摻入雜物，并確保工程便道的暢通性。

2、測(cè)量放樣

現(xiàn)場(chǎng)交接樁完成后，應(yīng)測(cè)量中線并進(jìn)行樁位放線。測(cè)量偏差應(yīng)與施工規(guī)定相符合。

3、鉆機(jī)就位

先進(jìn)行架立水泥攪拌樁機(jī)組裝，并對(duì)主機(jī)各部位聯(lián)接、噴漿系統(tǒng)等調(diào)試安裝工作進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)灰池管路密封性等進(jìn)行確定，在鉆機(jī)組裝就位后，應(yīng)調(diào)試及穩(wěn)固鉆機(jī)，灰池料滿后，必須密封進(jìn)料口，避免各種不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。按照測(cè)量結(jié)果進(jìn)行粉噴樁鉆孔對(duì)位施工，將其偏差控制在合理范圍內(nèi)。噴粉前對(duì)鉆孔施工中的鉆桿長(zhǎng)度進(jìn)行檢查，確保粉噴樁長(zhǎng)度符合施工規(guī)定，鉆桿傾斜度必須控制在1%以下。

4、噴粉、攪拌、提升

利用計(jì)量裝置進(jìn)行噴粉量有效控制的過程為噴粉。要求具體噴粉量在設(shè)計(jì)噴粉量以上，并對(duì)加固料質(zhì)量進(jìn)行隨時(shí)檢查，避免受潮、結(jié)塊等情況的出現(xiàn)。輸漿泵開啟后，當(dāng)漿液由噴嘴噴出時(shí)，應(yīng)及時(shí)將樁機(jī)啟動(dòng)?？赏瑫r(shí)進(jìn)行送漿與攪拌作業(yè)，并向土層鉆進(jìn)，確保其達(dá)到卵石層，隨后進(jìn)行1到2分鐘旋轉(zhuǎn)噴射，在均勻攪拌后，才能進(jìn)行提升作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格控制提升速度。應(yīng)進(jìn)行2次重復(fù)攪拌下沉及提升，每分鐘攪拌提升速度可控制在0.9到1.1米之間，每分鐘轉(zhuǎn)速可控制在60r到70r范圍內(nèi)，并在1到1.5Mpa范圍內(nèi)有效控制噴射壓力，每分鐘噴漿量則定為25到35升。水泥土混合料在配合比試驗(yàn)過程中，可選用多種土質(zhì)的水泥進(jìn)行制作，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)應(yīng)在圓柱型石堅(jiān)制成后進(jìn)行。通常在完成配合比試驗(yàn)后進(jìn)行，根據(jù)該工程施工情況，一般選用“兩攪一噴”與“四攪四噴”作為水泥攪拌樁施工的工藝性試樁方式，其中本工程設(shè)計(jì)工藝為“兩攪一噴”，在攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，進(jìn)行預(yù)攪拌下沉施工，分為4檔進(jìn)行下沉施工，每分鐘將其下沉速度控制在0.73米內(nèi)，沉至試樁深度確定后，可進(jìn)行提升施工。選用3檔進(jìn)行提升施工，每分鐘提升速度控制在0.45米左右，向地面位置提升后，再反復(fù)進(jìn)行該工序。其攪拌方式如圖2所示。

圖2 水泥土攪拌法施工工藝流程

5、成樁

噴粉成樁施工中，如出現(xiàn)意外必須及時(shí)停止噴粉作業(yè)，第二次噴粉接樁時(shí)，要求噴粉重疊長(zhǎng)度在1米以上，并隨時(shí)檢查成樁的直徑，保證成樁直徑在設(shè)計(jì)直徑以上。噴粉?；颐姹仨氝M(jìn)行標(biāo)高的嚴(yán)格控制，以此保證粉噴樁長(zhǎng)符合施工要求。

6、制漿打樁

樁點(diǎn)通過小木樁進(jìn)行定制，在鉆機(jī)調(diào)平后，應(yīng)確保鉆桿垂直度在1%以下。攪拌鉆機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行有效控制，確保每分鐘鉆進(jìn)速度在1.2米以下。粘土層穿越時(shí)，每分鐘鉆進(jìn)速度必須控制在0.8米以下，鉆進(jìn)50米后，開動(dòng)空壓機(jī)噴壓縮空氣，避免鉆進(jìn)時(shí)對(duì)噴漿口產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，并利用空氣壓縮對(duì)負(fù)載扭矩現(xiàn)象進(jìn)行有效降低，以提升鉆進(jìn)施工的質(zhì)量。制漿施工中，根據(jù)水泥攪拌樁單樁的需求，必須確保水泥漿量符合施工要求，為穩(wěn)定每根樁的摻合比及漿量充足，每根樁正常成樁時(shí)間必須控制在40分鐘以下，噴漿壓力必須控制在0.5mpa以下。

7、鉆機(jī)移位

施工人員通過對(duì)液壓操縱桿的控制，向指定樁位進(jìn)行鉆機(jī)移位，并對(duì)以上施工流程進(jìn)行重復(fù)，隨后順利施工下一樁。

四、高速公路深層軟基加固施工中水泥攪拌樁的質(zhì)量控制

1、施工前期遵循施工規(guī)定，通過小木樁標(biāo)定每根樁的樁位，施工過程中，要求鉆頭與定位小木樁對(duì)準(zhǔn)，確保在施工允許范圍內(nèi)合理控制樁位偏差。攪拌施工中，要求勻速進(jìn)行，一般遵循土層具體情況或施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行有效控制。成樁施工中，鉆頭提升速度應(yīng)結(jié)合噴灰量進(jìn)行有效控制，確保摻加水泥的量符合施工規(guī)定。并準(zhǔn)確標(biāo)定計(jì)量裝置，并定期校驗(yàn)其準(zhǔn)確性。

2、樁體質(zhì)量提升的主要方式就是復(fù)鉆攪拌，應(yīng)在允許范圍內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行合理復(fù)鉆攪拌，以此充分?jǐn)嚢杓皦簩?shí)水泥土。鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤在整個(gè)鉆進(jìn)及提升過程中，必須保持水平，垂直機(jī)架、平穩(wěn)機(jī)身，將樁體垂直度偏差控制在允許范圍內(nèi)。通過室內(nèi)試驗(yàn)確定水泥質(zhì)量符合施工要求后才能使用。應(yīng)連續(xù)進(jìn)行送灰作業(yè)，避免停斷情況的出現(xiàn)。要求鉆孔深度與直徑在設(shè)計(jì)要求以上。同時(shí)做好施工原始記錄工作，如出現(xiàn)任何問題，都應(yīng)在該記錄內(nèi)得到充分反映，如水泥攪拌樁施工不符合施工規(guī)定，必須及時(shí)選用合理方式進(jìn)行施工。

五、結(jié)束語

綜上所述，近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升對(duì)公路工程建設(shè)提出了新要求，要求通過創(chuàng)新體制、完善政策，進(jìn)一步提升基礎(chǔ)工程建設(shè)力度。水泥攪拌樁技術(shù)作為高速公路深層軟基加固工程施工的重要方式，其施工效果是否良好直接影響著高速公路工程的整體質(zhì)量，為此，施工單位必須重視水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用，在規(guī)范施工工藝的同時(shí)，不斷改進(jìn)技術(shù)，提高高速公路建設(shè)的整體質(zhì)量，推動(dòng)交通經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供一份力量。