錢小梅

[摘要]本文提出了對(duì)軟弱路基橋頭段采用濕噴樁進(jìn)行路基處理的方法，該方法對(duì)提高地基承載力、控制工后沉降、減少側(cè)向位移和解決橋頭“跳車”具有明顯的效果。另外介紹了濕噴樁路基處理的設(shè)計(jì)理論及施工工序、質(zhì)量控制要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]軟弱路基；橋頭填土；沉降；濕嘖樁施工；質(zhì)量控制

0引言

濕噴樁是加固軟土地基比較理想的加固方法，隨著該方法的推廣和改進(jìn)，越來越受到設(shè)計(jì)部門和建設(shè)單位的重視和歡迎。其應(yīng)用也日益廣泛。除用于深基坑支護(hù)和止水、河岸擋土、設(shè)備基礎(chǔ)、多層建筑的地基加固外，還應(yīng)用于道路軟土處理以及橋梁工程橋頭高填路基的處理。因此，濕噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)也成為工程界十分關(guān)注的問題，如何有效地控制濕噴樁的成樁質(zhì)量，確保軟基處理的效果是我們?cè)诠こ虒?shí)踐中探索的一個(gè)課題。

本文根據(jù)多年來從事工程技術(shù)管理的經(jīng)歷，以濕噴樁在某道路軟土和橋頭路基處理為例，就濕噴樁的設(shè)計(jì)施工和質(zhì)量檢驗(yàn)方面談一些體會(huì)與建議。

1概述

泰州地貌單元為長(zhǎng)江三角洲沖積平原與里下河沉積平原過渡段，地質(zhì)情況變化較大，在很多地區(qū)地表表層均有較厚的軟弱路基，對(duì)道路橋梁施工不利。特別對(duì)于橋頭高填土段，在遇到軟弱路基土層較厚的情況，采用常規(guī)的碎石換填工程代價(jià)較大，采用排水固結(jié)法達(dá)不到理想的效果，這時(shí)采用濕噴樁進(jìn)行處理，會(huì)起到較好的作用。根據(jù)公路工程實(shí)例及理正路基設(shè)計(jì)軟件計(jì)算證明，濕噴樁能有效地減少地基的總沉降量，與排水固結(jié)法相比總沉降量能減少25%-49%，這對(duì)控制工后沉降和解決橋頭“跳車”具有明顯的效果，具體表現(xiàn)在地基加固深度內(nèi)沉降量的大幅度減少。經(jīng)加固后路基在填筑過程中側(cè)向位移明顯減少。另外與排水固結(jié)法在相同條件下相比，側(cè)向位移減少60%-70%，而且在較短時(shí)間內(nèi)即趨穩(wěn)定。側(cè)向位移的減少，不僅能增加路基的穩(wěn)定，特別在橋涵與路堤連接處保護(hù)橋臺(tái)樁基不受過大的側(cè)向推力，而且也減少地基的沉降。

2濕噴樁路基處理設(shè)計(jì)理論

2.1濕噴樁加固軟土地基施工質(zhì)量控制

濕噴樁是深層攪拌法的一種，是近幾年用于加固軟粘土地基的一種新興常用方法，它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水泥漿強(qiáng)制攪拌，利用水泥和軟土產(chǎn)生的一系列物理一化學(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)復(fù)合地基。

2.2濕噴樁加固原理

濕噴樁加固軟土地基實(shí)際上就是水泥加固土的過程，即采用機(jī)械深層攪拌軟土與水泥漿進(jìn)而發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)形成復(fù)合地基的過程。

2.3水泥的水解和水化反應(yīng)

濕噴樁施工是首先將水泥拌和成水泥漿，水泥中各種鈣質(zhì)礦物和水完成部分水解和水化反應(yīng)后，再和軟土中的水繼續(xù)進(jìn)行水解和水化反應(yīng)，生成鈣質(zhì)化合物，這是形成復(fù)合地基強(qiáng)度的主導(dǎo)因素。

2.4粘土顆粒與水泥水化物的作用

當(dāng)水泥中的各種水化物生成后，一部分自身繼續(xù)硬化，形成水泥骨架：另一部分則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。離子交換和團(tuán)粒化作用粘土中的化合物表面帶有各種離子，它們和水泥水化生成的鈣離子進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，從而提高土體強(qiáng)度：又由于軟土本身具有膠凝性，再和水泥水化作用形成的凝膠粒子結(jié)合起來，形成水泥土堅(jiān)固聯(lián)結(jié)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使水泥土的強(qiáng)度大大提高。凝硬反應(yīng)，隨水泥水化作用生成的鈣離子超出交換所用的數(shù)量時(shí)，這部分鈣離子就與組成粘土的化合物反應(yīng)，生成許多不溶于水的結(jié)晶化合物并逐漸硬化，同樣大大的增強(qiáng)了水泥土的強(qiáng)度和水穩(wěn)性。從上述水泥加固土的原理可以看出。使水泥土保持足夠的強(qiáng)度，一要有相應(yīng)數(shù)量的水泥，二是必須使水泥與土充分接觸，即用機(jī)械充分拌和水泥和土。這為濕噴樁施工指明了控制要點(diǎn)。

濕噴樁復(fù)合地基的平均允許承載力公式為：

式中：

3濕噴樁在工程實(shí)踐中的應(yīng)用

某道路在橋頭和路基勘查中發(fā)現(xiàn)2-2層淤泥質(zhì)土，厚0-14.30m，設(shè)計(jì)采用濕噴樁進(jìn)行處理。

濕噴樁處理樁徑為50em，梅花形布置，間距1.1-1.3m不等，設(shè)計(jì)水泥用量55kg/m，實(shí)施用量由試驗(yàn)確定，樁長(zhǎng)根據(jù)沉降計(jì)算以及軟土層厚度等確定，樁身強(qiáng)度要求為：7d不小于0.6MPa，28d不小于1MPa，90d不小于1.8MPa。

1）進(jìn)行濕噴樁施工的場(chǎng)地，事先應(yīng)整平，整平高程見設(shè)計(jì)圖表，必須清除地面以下的一切障礙物（包括石塊、樹根和垃圾等），準(zhǔn)確地進(jìn)行樁位放樣，場(chǎng)地低洼或水塘地段應(yīng)先排水清淤后再回填黏性土（素土，不得回填雜填土）至整平高程，壓實(shí)度要求≥85%。

2）濕噴樁施工機(jī)械應(yīng)配有電腦記錄并打印噴漿量設(shè)備。

3）濕噴樁施工操作步驟如下：①濕噴樁機(jī)械就位；②預(yù)攪下鉆，速度≤1.0m/min：③到達(dá)硬層后提前噴漿，間歇一定時(shí)間再提升鉆具，速度≤0.8m/min，確保底部有足夠的灰量（也可在預(yù)攪下鉆時(shí)同時(shí)噴漿）；④噴漿攪拌提升至離地面0.3m（或規(guī)定標(biāo)高）處停噴；⑤重復(fù)攪拌下沉；⑥重復(fù)攪拌提升，直至離地面0.3m；⑦當(dāng)復(fù)攪發(fā)生空洞或意外事故（如停電、灰管堵塞等）影響樁身質(zhì)量，鉆具提升后應(yīng)立即回填素土，進(jìn)行重新噴漿復(fù)攪，在12h內(nèi)補(bǔ)救。搭接長(zhǎng)度不小于1.0m；⑧關(guān)閉攪拌機(jī)械；⑨移位；⑩回填石灰處治土或砂墊層并壓實(shí)。

4）濕噴樁樁徑50cm，設(shè)計(jì)水泥用量55kg/m。濕噴樁除固化劑采用水泥漿液外，還需加外摻劑（如木質(zhì)素、磺酸鈣和生石膏等，用量大約分別為水泥用量的0.2%和2.0%，起堿水作用和提高水泥強(qiáng)度作用），水泥漿制備必須有充分的時(shí)間（大于4min），以保證水泥漿液攪拌的均勻和水泥的活化。每延米水泥用量及水灰比應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和試樁的參數(shù)確定（水灰比一般為0.5左右），漿液進(jìn)入噴漿池中必須隨時(shí)攪拌以保證漿液不離析。施工結(jié)束時(shí)，水泥漿液必須全部用完。質(zhì)量檢驗(yàn)可采用鉆孔取芯做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的方法進(jìn)行。

5）幾個(gè)允許偏差值：①水泥用量的誤差不得大于1%；②為保證攪拌樁的垂直度，應(yīng)注意起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架對(duì)地面的垂直度，垂直度偏差不得大于1%；③樁位偏差不得大于5cm，深度誤差不得大于5cm；④攪拌機(jī)下沉或提升的時(shí)間應(yīng)有專人記錄。時(shí)間誤差不得大于5s；⑤成樁7d后，應(yīng)進(jìn)行開挖檢查。觀測(cè)樁體成型情況及攪拌均勻程度，檢查頻率為2%，且最少不得少于2根。樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（7d齡期）不低于0.6MPa：⑥成樁28d后進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，抽檢比例1-2%，取芯進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，并統(tǒng)一換算成90d抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。

6）注意事項(xiàng)：①樁機(jī)必須配置噴入計(jì)量裝置，并打印出噴漿量，嚴(yán)禁無噴入計(jì)量裝置的樁機(jī)投入使用，并記錄水泥漿液的瞬時(shí)噴入量和計(jì)噴入量。漿液罐容量應(yīng)不小于一根樁的用漿量加50kg，當(dāng)重量不足時(shí)，不得開始下一根樁的施工：②嚴(yán)格控制噴漿標(biāo)高，不得中斷噴漿，確保樁體長(zhǎng)度；嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)；③施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，實(shí)行整樁復(fù)打，復(fù)打的噴漿量仍應(yīng)不小于設(shè)計(jì)用量；④漿液的制備應(yīng)配備比重儀，以確保漿液的質(zhì)量；⑤普通硅酸鹽水泥應(yīng)確保質(zhì)量，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、劣質(zhì)水泥；⑥濕噴樁施工時(shí)，為確保濕噴樁的成樁質(zhì)量，應(yīng)在濕噴樁的全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)攪：當(dāng)施工過程中遇到停電、機(jī)械故障原因中斷噴漿時(shí)，應(yīng)在12h內(nèi)復(fù)攪復(fù)噴，保證二次復(fù)攪復(fù)噴搭接長(zhǎng)度不小于1.0m；⑦樁身施工時(shí)，應(yīng)采用中—低速鉆進(jìn)（或提升）；切勿采用高速擋快速鉆進(jìn)（或快速提升）。⑧箱涵底部濕噴樁處理時(shí)需先對(duì)河道進(jìn)行排水清淤，然后用素土回填至整平高程后再進(jìn)行濕噴樁施工。

7）樁長(zhǎng)控制原則：①設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)；②勘察報(bào)告中的土層情況；③鉆進(jìn)時(shí)電流變化，一般應(yīng)達(dá)電流明顯劇增處后下鉆50cm為止。

4施工控制要點(diǎn)

1）濕噴樁施工前必須進(jìn)行成樁試驗(yàn)。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，建議水灰比為0.4-0.5；②掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施；③檢驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)所確定的水泥土配合比是否適用于現(xiàn)場(chǎng)，建議一般情況下水泥摻入量為55-60kg/m，若含水量在60%以上、天然孔隙比在2.00以上水泥摻入量應(yīng)為70kg/m；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，即28d齡期的強(qiáng)度不得低于0.8MPa，90天齡期的強(qiáng)度不得低于1.2MPa：⑤檢驗(yàn)單樁允許承載力和雙樁允許復(fù)合地基承載力（28d）能否分別達(dá)到300kPa和130kPa；⑥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。

工藝性試驗(yàn)樁數(shù)量10-15根或根據(jù)需要確定。

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。

5質(zhì)量檢驗(yàn)

由于濕樁樁對(duì)施工工藝要求較高，在竣工驗(yàn)收時(shí)難以直觀的檢查樁的質(zhì)量，而只能借助其他手段進(jìn)行間接判定。目前，常用的檢查施工記錄、輕便觸探、靜力觸探試驗(yàn)、鉆孔取芯和靜載荷試驗(yàn)等問題是間接判斷的主要手段，也是質(zhì)量檢驗(yàn)的重點(diǎn)。

5.1施工記錄

施工記錄是現(xiàn)場(chǎng)隱蔽工程施工的實(shí)錄（現(xiàn)場(chǎng)記錄必須信息完整）。建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002）規(guī)定中的每一延米的施工情況必須如實(shí)記錄，不得事后回憶補(bǔ)錄。施工記錄項(xiàng)目眾多，但每一項(xiàng)都有其特殊意義。例如，預(yù)攪下沉?xí)r間反映了土層軟硬程度，可以驗(yàn)證地質(zhì)報(bào)告的準(zhǔn)確性，也是施工操作的依據(jù)。如對(duì)于下沉速度快的特軟土加強(qiáng)重復(fù)攪拌，保證均勻，保證噴漿量。一般重點(diǎn)檢查以下幾點(diǎn)：①工程材料用量，總噴漿時(shí)間是否符合規(guī)定工藝要求：②噴漿提升過程中發(fā)生故障的工程樁經(jīng)過處理有無缺漿、斷漿的可能性：③特殊地質(zhì)條件如暗塘、溝、渠是否采用相應(yīng)的工藝；④施工記錄上的樁的垂直偏差是否小于1.5%。抓住這幾個(gè)重點(diǎn)，結(jié)合施工開挖時(shí)的樁位、樁頭、樁體的外觀：一般都能得出比較客觀的質(zhì)量評(píng)定。

5.2輕便觸探試驗(yàn)

攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)，①檢驗(yàn)攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆。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)；②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)系來看，當(dāng)樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時(shí)，樁身強(qiáng)度已能滿足設(shè)計(jì)要求：或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時(shí)，樁身強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。輕便觸探的深度一般不超過4m，缺乏對(duì)深部強(qiáng)度和樁身完整性的判斷。

5.3觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)需在7d齡期內(nèi)進(jìn)行，水泥土強(qiáng)度不能太高，樁體周圍不易有溢漿，否則探險(xiǎn)頭貫入較困難。采用該方法工效較高，操作簡(jiǎn)易，能連續(xù)對(duì)樁體進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試深度不受限制，能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和處理。通過靜力觸探曲線分析能判定加固效果和成樁質(zhì)量。

5.4鉆孔取芯

攪拌樁成樁28d后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長(zhǎng)度，每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指定相對(duì)均勻部位，送試驗(yàn)室做（3個(gè)一組）28d齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，留一組試件做3個(gè)月齡期的無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，以測(cè)定樁身強(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為1%-1.5%，如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測(cè)結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)為該段水泥攪拌樁整體滿足要求：如果不合格率為10%-20%時(shí)，則應(yīng)在該段同等補(bǔ)樁：如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。對(duì)攪拌樁取芯后留下空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實(shí)。

5.5載荷試驗(yàn)

載荷試驗(yàn)可以比較準(zhǔn)確、直觀反映出樁的質(zhì)量，并可提供驗(yàn)證設(shè)計(jì)和必要修改的依據(jù)。但是，工程樁和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要等很長(zhǎng)時(shí)間和花費(fèi)較多費(fèi)用。對(duì)于工期緊迫、數(shù)量較多的道路橋梁工程，進(jìn)行載荷試驗(yàn)量為單樁或復(fù)合地基設(shè)計(jì)荷載的兩倍。

5.6外觀鑒定

1）樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象。

2）攪拌均勻，凝體無松散。

3）群樁樁頂齊，間距均勻。

對(duì)本道路濕噴樁軟基處理的質(zhì)量主要通過檢查施工記錄、開挖后外觀鑒定和鉆孔取芯三種方式進(jìn)行。通過檢驗(yàn)，該道路的軟基處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)過一年多的運(yùn)行，橋頭和路基均沒有發(fā)生較大的沉降。

6結(jié)束語

公路軟基處理方法有多種，攪拌樁作為一種加固軟土地基比較理想的加固方法，應(yīng)在道路和橋梁工程中積極推廣應(yīng)用，軟基處理都屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補(bǔ)救。因此，按設(shè)計(jì)要求，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴(yán)格控制才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求確保工程質(zhì)量。同時(shí)，施工后的質(zhì)量檢驗(yàn)方法多種多樣，要結(jié)合相應(yīng)的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的檢驗(yàn)措施，才能保證檢驗(yàn)質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)合理與公正、公平。

[責(zé)任編輯：王偉平]