馬千里

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

0 引言

作為一種常見(jiàn)的地基加固方法，水泥攪拌樁主要利用的是水泥的水化反應(yīng)。具體施工工藝主要有兩種：第一種是在地面制作水泥漿，然后將制作好的水泥漿送至到地下與地基土進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，等待地基固化；第二種是將干燥松散的水泥粉直接運(yùn)送到地下與地基土拌和，然后利用地基土中的孔隙水，使完成拌和的地基土發(fā)生水化反應(yīng)，狀態(tài)固結(jié)后達(dá)到地基改良的目的。在選擇施工工藝時(shí)，應(yīng)綜合考慮工程實(shí)際要求以及土質(zhì)情況。

1 工程概況

項(xiàng)目為滬寧城際鐵路，地處蘇北平原，河湖較多，存在一定的地勢(shì)起伏，地面高程處于13～29 m。該項(xiàng)目沿線土質(zhì)主要為沖積粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉土、老黏土，表層為素填土及種植土，其下1～2 m 均為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚5.7～20.6 m，該段淤泥質(zhì)土上部無(wú)硬殼層。

該項(xiàng)目所在區(qū)域的年平均降水量為1353 mm，路線地表水系主要為長(zhǎng)江，地下水主要有兩種：上層滯水和基巖裂隙水，前者的主要來(lái)源是大氣降雨下滲，主要存在于上淺表層填土層中，后者的主要來(lái)源是地下徑流，分布于下伏基巖裂隙中。

2 水泥攪拌樁作用原理

軟土地基的處理中，復(fù)合地基處理工藝最常用，具體就是在軟土中構(gòu)建強(qiáng)度較大的構(gòu)造物，進(jìn)而提高原有地基的承載能力。水泥攪拌樁的實(shí)質(zhì)就是在處理軟土地基時(shí)，構(gòu)建在軟土中的構(gòu)造物，其主要是利用深層攪拌設(shè)備將水泥（水泥砂漿）和原有的地基土攪拌在一起，最終凝結(jié)成水泥構(gòu)造物，這類構(gòu)造物因?yàn)榫哂辛己玫膹?qiáng)度和整體性，可以很好地改善軟土地基的承載能力。軟土地基中，水泥攪拌樁的主要作用體現(xiàn)在以下方面：①集中應(yīng)力的同時(shí)阻止地基下沉。和周圍土體相比，水泥攪拌樁的強(qiáng)度更強(qiáng)，剛度更大，所以，將水泥攪拌樁加入到地基中，可以很好地改善地基的承載能力，并且在路基填筑荷載及外部荷載的作用下，復(fù)合地基中應(yīng)力集中，荷載幾乎都集中作用于水泥攪拌樁樁體上，使得周圍土體的應(yīng)力作用大大降低，進(jìn)而有效降低地基沉降量；②墊層作用。在攪拌機(jī)的攪拌下，水泥將和路基土均勻融合在一起，取代原有的路基墊層，并且在地基深處形成了一個(gè)高強(qiáng)度復(fù)合地基，使地基的承載能力大大提升；③加筋作用。水泥攪拌樁豎立于軟土地基，在軟土路基中形成了一個(gè)加筋的作用，提高地基的抗剪切強(qiáng)度，降低路基土的水平位移，進(jìn)而提高軟土路基的整體穩(wěn)定性。

3 水泥攪拌樁的施工

3.1 施工準(zhǔn)備

先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行整平處理，清除雜物。如果場(chǎng)地處于低洼位置，應(yīng)抽水清淤，分層回填黏性土填料，適當(dāng)壓實(shí)，嚴(yán)禁回填雜土。水泥攪拌樁施工機(jī)械就位，在實(shí)際應(yīng)用前，需要檢查機(jī)械的性能，保證設(shè)備在施工中具有良好的穩(wěn)定性。

3.2 工藝性試樁

水泥攪拌樁施工是利用攪拌機(jī)械鉆頭的高效旋轉(zhuǎn)，將水泥漿和軟土充分拌，在地基中形成具有一定剛度和強(qiáng)度的水泥樁。一般來(lái)說(shuō)，攪拌的次數(shù)越多，拌和就越均勻，水泥樁的均勻性和整體性就越好，但同時(shí)，如果延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，施工效率就會(huì)下降，為了追求兩者之間的平衡，正式施工前，一般要進(jìn)行試樁，試樁的主要目的是確定最佳的水泥用量、攪拌速度、攪拌機(jī)提升速度、復(fù)攪深度等，通過(guò)試驗(yàn)確定這些參數(shù)后，給后續(xù)的正式施工提供指導(dǎo)。本項(xiàng)目選擇5 根試樁，應(yīng)用的水泥為R32.5 級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥，分別按照水泥摻量12%、13%、14%、15%、16%進(jìn)行試樁。成樁后28 d 將試樁挖出，以取芯的形式對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合施工工藝，對(duì)正式的水泥攪拌樁施工進(jìn)行指導(dǎo)。根據(jù)試樁檢測(cè)報(bào)告，決定本工程應(yīng)用4 次攪拌2 次噴漿的施工工藝；水泥摻量為14%，水泥水灰比為0.4。

3.3 水泥攪拌樁施工工藝流程

首先進(jìn)行樁位放樣，整平場(chǎng)地，鉆機(jī)就位，對(duì)鉆機(jī)的平整度進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)整；正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，開(kāi)啟高壓注漿泵，噴漿，循環(huán)攪拌提鉆，重復(fù)攪拌下鉆至設(shè)計(jì)深度，噴漿并反循環(huán)攪拌提鉆至地表，成樁結(jié)束，循環(huán)進(jìn)行下一跟樁的施工，水泥攪拌樁施工流程如圖1 所示。

圖1 水泥攪拌樁施工流程

3.4 施工控制措施

（1）正式施工前，將水泥運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，為了保證施工順利有序進(jìn)行，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備充足的水泥。

（2）水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前，清洗管道避免堵塞，管道水排凈后方可下鉆。

（3）攪拌機(jī)平臺(tái)上懸掛吊錘，控制水泥攪拌樁樁體的垂直度。

（4）為了保證樁體每米摻合量以及每米水泥用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所有的攪拌設(shè)備都應(yīng)該配備記錄儀，同時(shí)配備打印設(shè)備，方便實(shí)時(shí)查看攪拌效果。在施工現(xiàn)場(chǎng)，配備水泥漿比重測(cè)定儀，檢查水泥漿水灰比是否符合設(shè)計(jì)要求。

（5）為了保證樁體的垂直度，首次下鉆和提鉆時(shí)，都應(yīng)以低擋進(jìn)行，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)擋位。另外，為了保證成樁質(zhì)量，每根樁的成樁時(shí)間不能少于40 min，噴漿壓力不小于0.4 MPa。

（6）首次提鉆噴漿時(shí)，攪拌頭應(yīng)在樁底部停留30 s，并且保持噴漿狀態(tài)，在上提攪拌設(shè)備時(shí)，應(yīng)保證余漿全部噴入樁體。

（7）施工過(guò)程中嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間，成樁必須連續(xù)進(jìn)行，中間不得間斷，否則會(huì)影響成樁質(zhì)量。嚴(yán)格禁止在尚未噴漿的前提下提升鉆桿。

（8）施工過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整樁復(fù)攪，并且注意控制復(fù)噴的噴漿量必須超過(guò)設(shè)計(jì)用量。施工中一旦遇到停電或機(jī)械故障，中斷噴漿并記錄此時(shí)的深度。在12 h 內(nèi)及時(shí)采取補(bǔ)噴措施。如果時(shí)間超過(guò)12 h，應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

（9）施工記錄詳細(xì)完整，包括施工樁號(hào)、天氣情況、噴漿深度、管道壓力、鉆進(jìn)速度、漿液流量復(fù)攪深度等。

3.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目：①樁距。單位為mm，抽查總數(shù)的2%；②樁徑。單位為mm，抽查總數(shù)的2%；③樁長(zhǎng)。單位為m，通過(guò)施工記錄檢查；④豎直度（%）。通過(guò)施工記錄檢查；⑤單樁噴漿量。通過(guò)施工記錄檢查；⑥強(qiáng)度。單位為MPa，檢查頻率為總數(shù)的5%；⑦鉆芯試驗(yàn)，抽查總數(shù)的3‰；⑧單樁承載力試驗(yàn)，抽查總數(shù)的3‰，且不得少于2 根。水泥攪拌樁質(zhì)量檢要求見(jiàn)表1。

表1 水泥攪拌樁質(zhì)量檢查項(xiàng)目與要求

3.6 外觀鑒定

要求：①整個(gè)樁體均勻，不存在回陷或縮頸現(xiàn)象；②樁體整體不存在松散狀態(tài)；③樁頂平齊，相鄰樁之間的間距均勻。

3.7 水泥攪拌土強(qiáng)度

水泥樁成樁后28 d，利用鉆孔取芯的方法進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查水泥樁的完整性和樁體均勻度。利用取樣器鉆芯取樣，鉆芯取樣時(shí)應(yīng)每根樣樁取3 處芯樣，分別為樁體中部、距樁頂1 m 的位置和距樁底1 m 的位置，一般2～3 個(gè)試樣為一組，測(cè)試28 d 齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，抽查數(shù)量應(yīng)為總數(shù)的0.3%。取芯完成后，孔隙要用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌，并且注意保證密實(shí)度。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，如果某段水泥攪拌樁取芯檢測(cè)合格率超過(guò)90%，就可以認(rèn)定這段水泥攪拌樁的質(zhì)量滿足要求，如果合格率80%～90%，該段應(yīng)同等補(bǔ)樁；如果合格率不足70%，則認(rèn)定該段水泥樁質(zhì)量不合格。

4 結(jié)語(yǔ)

在高鐵工程施工中，水泥攪拌樁一種有效的軟土地基處理方式，其成樁質(zhì)量和軟土類別、含水量、施工工藝、水泥劑量、有機(jī)質(zhì)含量等諸多因素之間有著直接的關(guān)系。本項(xiàng)目施工所在地區(qū)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，不同地段地層的含水量差距較大，另外，土層強(qiáng)度和土層黏性也存在一定的差異，水泥攪拌樁施工中，經(jīng)常出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。為此，設(shè)計(jì)施工計(jì)劃時(shí)必須做好土質(zhì)分析，根據(jù)項(xiàng)目施工區(qū)域的軟土結(jié)構(gòu)，選擇合理的軟土地基治理方案，確保達(dá)到最佳處理效果。