熊強(qiáng)

摘要：本文介紹了采用水泥土攪拌樁法進(jìn)行軟土地基處理的設(shè)計(jì)方法和基本步驟，對水泥土攪拌樁的施工進(jìn)行了簡單闡述。

關(guān)鍵詞：單樁豎向承載力特征值；復(fù)合地基的承載力特征值；水泥土攪拌樁施工

1 前言

軟土含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性差、沉降穩(wěn)定時(shí)間長。由于軟基地質(zhì)條件較差，對路基沉降及穩(wěn)定性有較大影響，可采用水泥土攪拌法進(jìn)行處理。水泥土攪拌樁最適宜于加固各種成因的飽和軟粘土，但對于塑性指數(shù)Ip>25的粘土、泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、PH值小于4時(shí)，必須通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其運(yùn)用性。

2 設(shè)計(jì)要求及方法

固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥，水泥土攪拌樁法的水泥漿水灰比可選用0.45～0.55。水泥土攪拌樁法的設(shè)計(jì)，主要是確定攪拌樁的置換率和長度，豎向承載攪拌樁的長度應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對承載力和變形要求確定，并宜穿透軟弱土層到達(dá)承載力相對較高的土層。

2.1 單樁承載力計(jì)算

攪拌單樁的設(shè)計(jì)步驟一般可分為三種情況：

（1）當(dāng)擬加固場地的土質(zhì)條件、施工機(jī)械因素等限制攪拌樁施工深度時(shí)，應(yīng)先確定樁長，根據(jù)樁長計(jì)算單樁容許承載力，然后再確定樁身強(qiáng)度，并根據(jù)水泥室內(nèi)強(qiáng)度試驗(yàn)資料，選擇相應(yīng)的水泥摻入比；

（2）當(dāng)攪拌加固深度不受限制時(shí)，可根據(jù)室內(nèi)強(qiáng)度試驗(yàn)資料選擇水泥摻入比，確定樁身強(qiáng)度，再根據(jù)選定的強(qiáng)度，計(jì)算單樁承載力，然后求樁長；

（3）直接根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，先選定單樁承載力，即可求得樁長和樁身強(qiáng)度，然后根據(jù)室內(nèi)強(qiáng)度試驗(yàn)資料，確定水泥摻入比。

單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場荷載試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按公式（2-1）估算，并同時(shí)滿足公式（2-2）的要求。

（2-1）

（2-2）

2.2 攪拌樁復(fù)合地基承載力計(jì)算

豎向承載水泥土攪拌樁復(fù)合地基的承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按公式（2-1）估算。

（2-3）

2.3 樁數(shù)的計(jì)算

對于采用柱狀加固時(shí)，可采用正方形或者等邊三角形進(jìn)行布樁，總樁數(shù)可按公式（2-4）計(jì)算。

（2-4）

3 設(shè)計(jì)示例

某工程要求單樁復(fù)合地基承載力≥150kPa，樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度R90=2.0MPa。處理范圍為60m×40m，相關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示：

表3.1 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

3.1 單樁豎向承載力特征值及樁長計(jì)算

采用水泥土攪拌樁法進(jìn)行地基處理取η=0.3，取樁徑d=0.5m。

不考慮樁端土承載力，則有：

，可得 ，故取設(shè)計(jì)樁長為L=10m。

3.2 復(fù)合地基承載力特征值計(jì)算

取單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ=1，取樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β=0.7。取樁間距s=1.1m，按等邊三角形布樁，則一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效園直徑為dc=1.05s。

則面積置換率 =（0.5/（1.05×1.1））2=0.1874

則

樁數(shù)

4 水泥土攪拌樁施工

水泥土攪拌樁施工場地應(yīng)予以平整，清除地上和地下的障礙物。遇有池塘及洼地時(shí)應(yīng)抽水和清淤，回填粘性土，并壓實(shí)，不得回填雜填土和生活垃圾。攪拌頭翼片數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度相互匹配，以確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過20次以上的攪拌。豎向承載水泥土攪拌樁施工時(shí)，停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高300～500mm。在開挖基坑時(shí)，應(yīng)將水泥土攪拌樁頂端施工質(zhì)量較差的樁段用人工挖除。施工中應(yīng)保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)地盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，樁體垂直偏差不得超過1%，樁位偏差不得大于50mm，成樁直徑和樁長不小于設(shè)計(jì)值。

4.1 施工組織

（1）施工準(zhǔn)備

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，進(jìn)行室內(nèi)配合比實(shí)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，選擇最佳水泥插入比，確定施工工藝參數(shù)。清理施工現(xiàn)場地面、地下及空中障礙，場地低洼時(shí)應(yīng)抽干積水和挖除表面淤泥。按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場測量放線，定出施工樁位，并在施工樁位處打入小木樁。

（2）場地布置

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，要因地制宜搭設(shè)安裝灰漿拌制的操作棚。且考慮泵送距離不宜大于100m。

（3）勞動(dòng)組織

每臺(tái)攪拌樁機(jī)械由班長、機(jī)械操作手、泵送工、記錄員、拌漿工及供料工7人組成。此外還應(yīng)配置機(jī)修工和電工，保證施工的正?？焖龠M(jìn)行。

（4）正式施工前的工藝性試樁

工藝性試樁的目的是：確定滿足設(shè)計(jì)固化劑摻入量的各種操作參數(shù)；驗(yàn)證攪拌均勻程度及成樁直徑；了解下鉆阻力情況，并采取相應(yīng)措施。

因施工現(xiàn)場土質(zhì)、含水量、水泥品種及標(biāo)號(hào)不同，因而在正式施工前應(yīng)組織進(jìn)行工藝性試樁，再最后確定水泥摻入比、攪拌機(jī)鉆進(jìn)/提升速度、復(fù)攪深度、攪拌轉(zhuǎn)速及管道壓力等參數(shù)。

4.2 施工順序

（1）就位

攪拌機(jī)械運(yùn)至工地后，先安裝調(diào)試，待轉(zhuǎn)速、空氣壓力及計(jì)量設(shè)施正常后，攪拌機(jī)械到達(dá)指定樁位，使鉆頭中心對準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位。

（2）預(yù)攪下沉

鉆頭對準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位后，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，邊旋轉(zhuǎn)邊切土下沉，直至加固深度。

（3）制備水泥漿

待攪拌機(jī)下沉到一定深度時(shí)，即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，壓漿前將水泥漿倒入泥漿池。

（4）噴漿攪拌提升

待下沉到設(shè)計(jì)深度后，開始噴漿，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)攪拌鉆頭，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)確定參數(shù)控制攪拌機(jī)的提升速度。

（5）重復(fù)攪拌下沉和提升

為使軟土和水泥漿攪拌均與，可再次使攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計(jì)加固深度后再將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊提升至地面。

（6）移位

將攪拌機(jī)移至下一施工樁位，重復(fù)（1）～（5）的操作，進(jìn)行下一根樁施工。

5 質(zhì)量保證措施

（1）水泥漿液嚴(yán)格按配比控制。制備好的漿液不得離析，不得放置時(shí)間過長（時(shí)間不超過兩小時(shí)）。每個(gè)水泥漿拌制點(diǎn)配備水泥漿比重測定儀，便于隨時(shí)檢查水泥漿濃度是否符合要求。

（2）施工樁位處必須打入小木樁進(jìn)行標(biāo)記，確保按設(shè)計(jì)樁位施工。通過在鉆桿支架上懸掛吊錘的方式控制鉆桿垂直度，保證樁體豎直度。

（3）泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利于漿液的輸送。每臺(tái)漿泵必須配置壓力表，保證按確定的管道壓力參數(shù)進(jìn)行施工。

（4）根據(jù)工藝性試樁確定的時(shí)間參數(shù)進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度、提升速度及復(fù)攪速度。

（5）供漿必須連續(xù)，漿液拌和均勻。一旦因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)一下0.5處，待恢復(fù)供漿時(shí)再進(jìn)行施工。如停機(jī)超過三小時(shí)，應(yīng)先拆卸輸漿管路，并加以清洗。

（6）噴漿量及攪拌深度必須采用國家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

參考文獻(xiàn)：

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