阮芳朝

/中鐵四局集團(tuán)有限公司南京分公司

雙向水泥攪拌樁在軟土路基地基處理中的應(yīng)用

阮芳朝

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雙向水泥攪拌樁工藝具有明顯的成樁質(zhì)量優(yōu)勢，將其切實(shí)應(yīng)用到軟土路基地基處理中，能夠有效確保地基處理的工程質(zhì)量。據(jù)此，本文對雙向水泥攪拌樁在軟土路基地基處理中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

雙向；水泥攪拌樁；軟土路基；地基處理

一、工程概況

新建連云港至鹽城鐵路站前工程LYZQ-Ⅲ標(biāo)段，起訖里程為正線DK60+720-DK112+893.22，正線長47.062km。其中，軟基處理主要包含區(qū)間路基、站場路基及涵洞基底處理，路基軟基處理為：雙向/單向水泥攪拌樁、CFG樁、Φ0.5m鋼筋混凝土管樁、高壓旋噴樁、水泥砂漿樁共計(jì)318.2萬延米，其中雙向水泥攪拌樁212萬延米，占最大比重。

管段內(nèi)共有四段路基采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟基處理，其一，DK75+624.86-DK76+529.6，總長904.74m，前接薔薇河特大橋，后接框架涵，位于濱海平原，地勢平坦寬闊，區(qū)域內(nèi)灌溉溝渠較多，地表水豐富。其二，DK84+521.12-DK85+576.46，總長1055.34m，前接小顧莊中橋，后接中心河大溝大橋，位于濱海平原，地勢平坦寬闊，區(qū)域內(nèi)灌溉溝渠較多，地表水豐富。其三，DK85+699.54-DK86+569.4，總長869.86m，前接中心河大溝大橋，后接善后河特大橋，位于濱海平原，地勢平坦寬闊，區(qū)域內(nèi)灌溉溝渠較多，地表水豐富。其四，DK91+950-DK95+030段董集車站及區(qū)間路基，總長3080m，前接善后河特大橋至董集站區(qū)間路基，后接董集站至鹽河特大橋區(qū)間路基。

雙向水泥攪拌樁樁徑為500mm，正三角形布置，樁間距為1.2-1.3m，樁長7-11.5m。本標(biāo)段處理總長度212萬延米，具體范圍為大部分區(qū)間路基及董集車站。水泥攪拌樁樁頂設(shè)置厚度50cm的碎石墊層，墊層中夾鋪一層雙向土工格柵，土工格柵單向抗拉強(qiáng)度不小于200kN。水泥采用強(qiáng)度等級P.O42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量15%-20%，具體以實(shí)驗(yàn)配比為準(zhǔn)。試樁28d后樁身取芯檢測樁身完整性和均勻性，樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.5Mpa。單樁地基承載力97KN，復(fù)合地基承載力108KPa。根據(jù)現(xiàn)場圖紙中地質(zhì)條件及現(xiàn)場實(shí)際情況，試樁選取兩個(gè)代表性地段，分別在我標(biāo)段DK75+730薔薇河鹽城臺臺尾、DK93+970董集車站，該段雙向水泥攪拌樁設(shè)計(jì)樁長分別為8m、10m。

二、雙向水泥攪拌樁在軟土路基地基處理中的應(yīng)用

（一）試樁

雙向水泥攪拌樁以水泥干粉或水泥漿為加固料，與原狀軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，經(jīng)化學(xué)作用，水泥和原質(zhì)土形成一種混合柱體，從而達(dá)到提高軟基承載力，減少軟基沉降的目的。通過試樁確定雙向水泥攪拌樁施工方法、工藝參數(shù)，從取芯及承載力試驗(yàn)的結(jié)果得出施工最佳技術(shù)參數(shù)，以指導(dǎo)雙向水泥攪拌樁大面積施工。土的比重暫取1.8kg/cm3，按照圖紙要求，水泥摻入比15%-20%，水泥摻入量計(jì)算公式：0.25*0.25*3.14*1.8*0.15/4，相應(yīng)每米水泥用量為53.0kg-70.7kg。樁機(jī)上配置水泥電腦噴漿自動(dòng)記錄儀，自動(dòng)記錄每根樁的施工參數(shù)。為更確切的取得試樁參數(shù)，找到適合本標(biāo)段地質(zhì)情況施工方法，現(xiàn)場按照干法、濕法分別進(jìn)行試樁。

在地基處理開工前，進(jìn)行水泥攪拌樁試驗(yàn)，確定工藝參數(shù)。施工參數(shù)主要包括輸漿量、輸漿速度、走漿時(shí)間、來漿時(shí)間、停漿時(shí)間、攪拌軸提升與下沉速度等，同時(shí)確定采用何種工藝、復(fù)攪次數(shù)、復(fù)攪漿量等。通過試樁，確定攪拌樁加固料采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比15%，水泥漿水灰比采用0.5：1.0，外加劑木質(zhì)素磺酸鈣摻量為2%。每米噴漿量約44L。采用兩噴四攪工藝能夠在很大程度上滿足設(shè)計(jì)要求。

（二）雙向水泥攪拌樁施工

1、平整場地

清除表面青苗，平整碾壓。

2、測量放樣

有測量人員放出試樁單排樁位軸線，根據(jù)樁間距布設(shè)樁位。

3、樁機(jī)定位

根據(jù)測量員放出的控制點(diǎn)帶線，用鋼尺量距定出每根樁位，插上竹片樁并撒白灰點(diǎn)作為標(biāo)記；移至樁機(jī)指定樁位并對中、調(diào)整樁機(jī)水平，使鉆桿垂直度偏差不大于1%。

4、切土下沉噴漿（粉）

啟動(dòng)攪拌機(jī)，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，同時(shí)開啟泵送裝置向土體噴水泥漿（粉），兩組葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機(jī)持續(xù)下沉，直到設(shè)計(jì)深度。一次性將設(shè)計(jì)水泥量噴完。切土下沉速度根據(jù)試樁主要參數(shù)0.6m/min、0.8m/min、1.0m/min加以控制。

5、提升攪拌

關(guān)閉泵送裝置，提升攪拌機(jī)，兩組葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至樁頂標(biāo)高。提升速度按照0.8m/min、1m/min控制。

6、樁機(jī)移位

單根樁施工完畢，鉆機(jī)移至下根樁位。

三、施工質(zhì)量控制

（一）材料質(zhì)量控制

材料應(yīng)提前進(jìn)場，水泥必須有出廠合格證，水泥采用P.O42.5。水泥使用前，經(jīng)過中心試驗(yàn)室檢驗(yàn)合格后，及時(shí)上報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方能使用。

（二）質(zhì)量關(guān)鍵要求

1、做好技術(shù)交底和安全交底，確保每名施工人員掌握控制要點(diǎn)。

2、嚴(yán)格控制要點(diǎn)，確保施工質(zhì)量。

首先，保證垂直度。在設(shè)備就位后，必須平整，保證施工過程中，不會(huì)發(fā)生傾斜、移動(dòng)。同時(shí)，還要加強(qiáng)注意保證機(jī)架和鉆桿的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%。在施工過程中，采用吊錘觀測鉆桿的兩個(gè)方向垂直度和用平水尺測量機(jī)架的調(diào)平情況，一旦發(fā)現(xiàn)偏差過大，必須及時(shí)調(diào)整。

其次，樁位偏差。樁位偏差控制在50mm以內(nèi)，具體如表1所示。

表1 雙向水泥攪拌樁施工允許偏差

再次，樁體均勻性。雙向攪拌樁施工過程中，為確保攪拌充分，樁體重量均勻，攪拌機(jī)頭提速不宜過快。

3、做好原始施工記錄和及時(shí)收集記錄文件

在現(xiàn)場施工時(shí)，及時(shí)做好施工記錄，包括開鉆時(shí)間、鉆進(jìn)速度、送粉/噴漿壓力和持力層電流等，并及時(shí)收集現(xiàn)場施工記錄文件，切實(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

（三）質(zhì)量檢測方法及成樁檢測

1、質(zhì)量檢測方法

首先，取芯檢驗(yàn)。成樁28d后，在樁徑1/4處用雙管單動(dòng)取樣器在樁長范圍內(nèi)取芯，檢測樁體的完整性和均勻性，每組水泥摻量試驗(yàn)樁選取2根試樁，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，與設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行分析對比，本段設(shè)計(jì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.50MPa。

其次，荷載試驗(yàn)。成樁28d后，對每組水泥摻量試驗(yàn)樁選取1根作單樁地基承載力試驗(yàn)檢測，與設(shè)計(jì)單樁地基承載力進(jìn)行對比，設(shè)計(jì)單樁承載力為97kN。

再次，開挖檢驗(yàn)。根據(jù)施工質(zhì)量情況，經(jīng)鉆探取芯試驗(yàn)和荷載試驗(yàn)對樁身強(qiáng)度和樁身連續(xù)性有懷疑時(shí)，可以選取一定數(shù)量的樁體進(jìn)行開挖，檢查加固柱體的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量和整體性等。

2、成樁質(zhì)量檢測

首先，試驗(yàn)樁外觀質(zhì)量檢測。成樁7d后，采用淺部開挖樁頭，對試驗(yàn)樁外觀質(zhì)量進(jìn)行檢測，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，樁間距，均滿足設(shè)計(jì)要。

其次，身完整性及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測。成樁28d后，對工藝試驗(yàn)樁進(jìn)行了取芯無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測，每組水泥摻量試驗(yàn)樁選取2根，共選取8根，在樁徑方向1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀察樁體完整性，均勻性，在上、中、下各1/3范圍的中部分別取樣作無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

再次，單樁承載力檢測。對攪拌樁的豎向單樁承載力進(jìn)行檢測，試驗(yàn)段設(shè)計(jì)要求單樁承載力為97KN，每組檢測1根，共檢測16根。

四、結(jié)語

總而言之，雙向水泥攪拌樁能有效地阻止?jié){液上冒途徑，冒漿現(xiàn)象較少，樁頭質(zhì)量優(yōu)良，可以大大減少浪費(fèi)。在軟土工程性質(zhì)較差，尤其是存在地震液化層的軟土地基處理中，切實(shí)應(yīng)用雙向水泥攪拌樁，能夠確保水泥土攪拌樁體中的水泥摻入量，保證水泥土攪拌充分、樁身強(qiáng)度的均勻性，成樁質(zhì)量明顯較高。

[1]張啟順.雙向水泥攪拌樁在軟土路基地基處理中的應(yīng)用[J].鐵道建筑,2014(11).