孫志強(qiáng)

摘 要：水泥攪拌樁是一種常見(jiàn)的地基處理措施，可以用于提高地基承載力、降低地基沉降等。本文敘述了水泥攪拌樁的適用范圍和加固原理，并對(duì)水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)步驟、施工要點(diǎn)進(jìn)行了介紹，為水泥攪拌樁在公路軟基處理中的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;復(fù)合地基;設(shè)計(jì);施工

1 概述

（1）水泥攪拌樁的定義。通過(guò)特定的攪拌機(jī)器，將水泥與軟土進(jìn)行攪拌，利用水泥的膠凝固化作用，與軟土發(fā)生物理化學(xué)作用，這種物理化學(xué)作用使得軟土逐漸成為一個(gè)整體，并具有一定的強(qiáng)度，這種水泥與軟土形成的固結(jié)體被稱為水泥攪拌樁。

（2）水泥攪拌樁的適用范圍。水泥攪拌樁自引入我國(guó)以來(lái)，逐漸被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路等建設(shè)領(lǐng)域的地基處理中。在地基處理中，水泥攪拌樁主要用于提高地基的承載力，降低地基的沉降量，增強(qiáng)路堤或者邊坡的穩(wěn)定性等。

水泥攪拌樁適宜用于加固飽和的軟質(zhì)黏土，具體為抗剪強(qiáng)度（十字板）超過(guò)10 kPa，有機(jī)物質(zhì)的含量超過(guò)10%的軟土地基。當(dāng)軟土地基中的有機(jī)物質(zhì)的含量水平超過(guò)5%，或者塑性指數(shù)大于25，或者含有腐蝕性地下水時(shí)，在使用前應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)判斷是否能使用。

在公路路基工程中，若將水泥攪拌樁用于軟土地基處理時(shí)，其適用于填土高度小于8 m的軟基路段。如果該路段的含水率較高（超過(guò)70%）時(shí)，其適用的路基高度應(yīng)適當(dāng)降低。

（3）水泥攪拌樁的加固原理。水泥攪拌樁的加固機(jī)理是水泥、水、土這三者之間發(fā)生的一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。這些物理化學(xué)反應(yīng)主要有以下三個(gè)反應(yīng)過(guò)程：水泥的水化反應(yīng)、土與水泥水化產(chǎn)物之間的作用，以及水泥水化產(chǎn)物的碳酸化作用。通過(guò)這些物理化學(xué)作用，軟土中的水分、土顆粒、水泥共同組成一種復(fù)雜的立體的相互關(guān)聯(lián)的產(chǎn)物，組成一個(gè)整體。

2 水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，水泥攪拌樁在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算之初，應(yīng)先在不進(jìn)行處理的條件下，驗(yàn)算現(xiàn)狀地基的承載力和沉降是否能滿足規(guī)范要求。通過(guò)這一步的驗(yàn)算，來(lái)明確后面水泥攪拌樁設(shè)計(jì)的目的。如果現(xiàn)狀地基的承載能力不足，則后面進(jìn)行水泥攪拌樁時(shí)，應(yīng)圍繞著提高地基承載力的方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果現(xiàn)狀地基的沉降不能滿足要求，則后面應(yīng)圍繞著降低沉降量的方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

如果采用水泥攪拌樁來(lái)提高地基的承載力時(shí)，應(yīng)先明確地基所需的復(fù)合地基承載力，進(jìn)而結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長(zhǎng)，通過(guò)理正巖土或者其他計(jì)算軟件來(lái)驗(yàn)算是否能滿足規(guī)范要求。通過(guò)反復(fù)取值驗(yàn)算，得到最優(yōu)的水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長(zhǎng)。

如果采用水泥攪拌樁來(lái)減小地基沉降時(shí)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長(zhǎng)，通過(guò)理正巖土或者其他計(jì)算軟件來(lái)驗(yàn)算采用這一取值條件下的水泥攪拌樁復(fù)合地基的沉降是否能滿足規(guī)范要求。后面重復(fù)這一步驟，得到既滿足規(guī)范要求，又最具經(jīng)濟(jì)性的水泥攪拌樁設(shè)計(jì)參數(shù)。

3 水泥攪拌樁的施工要點(diǎn)

（1）施工前的準(zhǔn)備。施工前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：把施工現(xiàn)場(chǎng)清理出來(lái)，讓施工機(jī)械和相應(yīng)工人進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)行樁的位置的測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)按樁位平面布置圖進(jìn)行放點(diǎn)。給樁基的施工人員做好技術(shù)交接工作，保證攪拌樁的位置、樁頂高程、試樁得到的參數(shù)正確。施工前，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)地勘察，采用靜力觸探來(lái)進(jìn)行地質(zhì)初步的勘察，查明即將施工的場(chǎng)地區(qū)域中的軟土分布情況、以及性質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的地質(zhì)條件，與設(shè)計(jì)圖紙中的勘察資料，有較大的差異時(shí)，要及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位，讓設(shè)計(jì)單位對(duì)原圖紙進(jìn)行修改。購(gòu)買的水泥，在使用之前，應(yīng)由監(jiān)理對(duì)其要進(jìn)行抽樣檢測(cè)，保證其質(zhì)量滿足要求。

（2）施工工藝。水泥攪拌樁在正式實(shí)施之前，應(yīng)先進(jìn)行試樁，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工機(jī)具、土質(zhì)、含水率等情況，來(lái)獲取所用的設(shè)備運(yùn)行時(shí)的正常參數(shù)，從而在后期施工中按照這些參數(shù)來(lái)操作時(shí)可以取得良好的效果。試樁的根數(shù)一般取5～7根，試樁工作要求有以下內(nèi)容：

1）得到滿足設(shè)計(jì)圖紙中要求的噴漿量時(shí)所需要的各類參數(shù)，如機(jī)械下鉆速率、套管向上提升的速率、機(jī)械攪拌的速率、噴漿時(shí)所用的壓力值等。2）了解樁機(jī)向下鉆進(jìn)、向上提升時(shí)的受阻情況，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)作出判斷，并采取相應(yīng)的有效的解決措施。3）觀察現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)水泥攪拌樁的成樁效果，來(lái)判斷通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得出的配合比是否合適，是否需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。4）成型后水泥攪拌樁是否滿足設(shè)計(jì)圖紙要求的樁身強(qiáng)度。

在進(jìn)行完試樁后，根據(jù)試樁得到的參數(shù)，進(jìn)行大規(guī)模的水泥攪拌樁施工。其具體施工步驟一般為：清除表層土，平整場(chǎng)地;樁機(jī)運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)后，先進(jìn)行組裝，并試運(yùn)行一下，等到各類設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到正常水平后，再行進(jìn)至指定

的工作位置;將樁機(jī)的攪拌頭放置到指定的樁位處，啟動(dòng)機(jī)器，等到攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速率正常后，開(kāi)始向下鉆進(jìn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度;從底面開(kāi)始逐漸向上，一邊噴射水泥漿體，一邊不斷攪拌，一邊向上提升，直至到達(dá)距離地面50 cm的位置，再重新向下鉆進(jìn)，同時(shí)一邊噴漿，一邊攪拌，直至回到原設(shè)計(jì)樁底位置，這時(shí)到達(dá)樁底后，持續(xù)噴漿、攪拌1分鐘，然后再緩慢提升，回到地面;最后關(guān)閉設(shè)備的電源，將機(jī)械移動(dòng)到下一個(gè)施工位置，繼續(xù)上述操作步驟。

（3）施工注意事項(xiàng)。在實(shí)施過(guò)程中，為了使水泥攪拌樁取得良好的質(zhì)量， 應(yīng)當(dāng)注意以下的事項(xiàng)：

1）在進(jìn)行水泥攪拌樁施工之前，用水將樁機(jī)的套管清洗干凈，使其沒(méi)有雜物堵塞。2）水泥攪拌樁在施工過(guò)程中，應(yīng)該裝置有記錄設(shè)備和顯示設(shè)備，隨時(shí)可以觀察到攪拌樁實(shí)施的長(zhǎng)度、水泥用量等。同時(shí)，每天的記錄文件需打印出來(lái)，提交給監(jiān)理單位進(jìn)行核查。3）監(jiān)理應(yīng)該在施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，時(shí)刻關(guān)注施工過(guò)程，做到對(duì)施工質(zhì)量的全過(guò)程掌握，并按相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)打設(shè)的樁體進(jìn)行檢驗(yàn)。4）監(jiān)理應(yīng)該注意隨時(shí)抽查施工過(guò)程中的水泥漿含量是否滿足要求。5）水泥攪拌樁施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意在樁體硬化之前，在樁頂位置處標(biāo)注記號(hào)，方便后面抽芯，檢測(cè)樁體的強(qiáng)度。6）水泥攪拌樁在攪拌和噴漿時(shí)，每次輸送水泥漿液、或者停止供應(yīng)漿液時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知施工操作人員，使其及時(shí)知道情況，進(jìn)而采取正確的操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泥攪拌樁作為一種常見(jiàn)的地基處理措施，適用于加固飽和的軟質(zhì)黏土，有助于提高地基承載力和降低沉降。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)先根據(jù)現(xiàn)狀地基的承載力和沉降驗(yàn)算結(jié)果來(lái)明確后面水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)目的，進(jìn)而進(jìn)行水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)。在施工中，應(yīng)做好施工前的主備，并進(jìn)行工藝性試樁，進(jìn)而進(jìn)行大規(guī)模的水泥攪拌樁施工，以保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。

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