凌毅

摘 要：水泥攪拌樁作為成熟的地基處理工藝已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，由于施工工藝成熟，造價(jià)低廉，設(shè)計(jì)單位及業(yè)主方均未對(duì)其有足夠的重視。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中普遍仍存在較多的誤區(qū)，最終導(dǎo)致處理效果不佳或造成不必要的浪費(fèi)。本文梳理設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)中常見(jiàn)誤區(qū)，逐個(gè)分析設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的錯(cuò)誤，并給出自己的意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;設(shè)計(jì);施工;檢測(cè);誤區(qū)

1 概述

水泥攪拌樁作為較為經(jīng)濟(jì)的地基處理方式，自20世紀(jì)70年代引入中國(guó)以來(lái)，得到了迅速的推廣，特別是對(duì)于承載能力要求較低的道路工程當(dāng)中，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。但是，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中仍然有較多的設(shè)計(jì)人員，對(duì)水泥攪拌樁的性質(zhì)理解出現(xiàn)偏差，設(shè)計(jì)過(guò)于保守或考慮不周、檢測(cè)指標(biāo)不清晰等問(wèn)題，或?qū)傂詷兜脑O(shè)計(jì)理論盲目套用到水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)當(dāng)中，許多出現(xiàn)了道路花費(fèi)大量資金進(jìn)行處理，但最終未能達(dá)到控制工后沉降目標(biāo)的情況。

下面我將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)中存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。

2 存在的問(wèn)題

2.1 以承載力作為主要控制指標(biāo)

路基的工后沉降及施工和運(yùn)營(yíng)期間的路堤穩(wěn)定性是路基設(shè)計(jì)的兩大指標(biāo)，相關(guān)規(guī)范中并未對(duì)承載力做出要求。許多的設(shè)計(jì)單位盲目套用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中相關(guān)參數(shù)或橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思路，采用120 kPa作為地基檢測(cè)的指標(biāo)，做為地基處理檢測(cè)指標(biāo)。如在滿(mǎn)足工后沉降及路堤穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上再追求地基承載力提升會(huì)造成浪費(fèi)。

規(guī)范中要求水泥攪拌樁的質(zhì)量檢查中采用輕型動(dòng)力觸探檢查樁身上部的均勻性。采用淺部開(kāi)挖檢查攪拌的均勻性和成樁直徑。這兩個(gè)最簡(jiǎn)單常用的方法反而在實(shí)踐中很少用到。

2.2 不區(qū)分PO42.5和PO32.5水泥

在規(guī)范中推薦選用32.5水泥作為固化劑，在型鋼水泥土攪拌樁中建議采用42.5級(jí)水泥。按0.5 m樁基，水泥摻量18%計(jì)算，每米摻入水泥250 kg。PO32.5水泥和PO42.5水泥市場(chǎng)價(jià)格相差約40元/噸，每1萬(wàn)米價(jià)格相差約10萬(wàn)元。按道路紅線(xiàn)寬度50 m，長(zhǎng)度1 km，樁長(zhǎng)10 m計(jì)算水泥攪拌樁總長(zhǎng)約25.5萬(wàn)米，采用PO32.5水泥相對(duì)于PO42.5水泥能節(jié)約255萬(wàn)。

水泥土的抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著水泥強(qiáng)度標(biāo)號(hào)提高而提高，水泥標(biāo)號(hào)從PO32.5提高到PO42.5，水泥土的強(qiáng)度可以提高30%～50%[1]。采用28天單樁和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，往往能達(dá)到或超過(guò)PO32.5水泥土90天的抗壓強(qiáng)度。28天地基承載力檢測(cè)值普遍已大于設(shè)計(jì)要求，28天后的抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)則被浪費(fèi)掉了。

2.3 忽略了汽車(chē)荷載對(duì)路基沉降的影響

路基處理設(shè)計(jì)中對(duì)于汽車(chē)荷載對(duì)于路基沉降的影響并無(wú)明確取值方式，根據(jù)規(guī)范當(dāng)填土厚度小于2.5 m時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮汽車(chē)荷載對(duì)于沉降的影響。在一些新建城區(qū)普遍路基填方較低，施工車(chē)輛超載嚴(yán)重，車(chē)輛對(duì)于軟基沉降的影響十分明顯。尤其是在路面發(fā)生不均勻沉降后，車(chē)輛的沖擊作用更是加大了路基的變形，根據(jù)相關(guān)研究，超載汽車(chē)沖擊作用深度可達(dá)到12 m[1]。所以在進(jìn)行沉降計(jì)算的過(guò)程中應(yīng)結(jié)合填土高度及道路的功能定位適當(dāng)考慮車(chē)輛荷載對(duì)于路基沉降的作用。

2.4 未區(qū)分路基不同部位的需求

道路包括路基、橋梁、涵洞、給排水管線(xiàn)等結(jié)構(gòu)物。設(shè)計(jì)中往往忽略了不同元素對(duì)于路基的不同要求，簡(jiǎn)化處理，采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行處理，最終顧此失彼。在路基中央附加應(yīng)力最大，沉降最明顯，需要地基能有較好的抗沉降能力;路基邊緣則穩(wěn)定性最差，需要路基有較好的抗滑移能力。地下管線(xiàn)，特別是接頭較多的水泥管，在不均勻沉降狀態(tài)下，容易發(fā)生斷裂脫節(jié)等病害，最終造成水流沖刷路基造成路面坍塌。在一般的設(shè)計(jì)中，管道部分落在水泥攪拌樁上，部分落在水泥攪拌樁外，剛度不一的基礎(chǔ)反而加劇了管道的脫節(jié)[2]。

橋頭跳車(chē)是一個(gè)長(zhǎng)期難以解決的問(wèn)題，在軟基路段更為突出。橋梁與路基之間的沉降難以協(xié)調(diào)是造成這一現(xiàn)象的主要因素。在很多設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單地采用統(tǒng)一樁長(zhǎng)的方式進(jìn)行處理是不科學(xué)的。對(duì)于橋頭路基應(yīng)在橋頭與正常設(shè)置過(guò)渡段，通過(guò)樁長(zhǎng)遞增的方式逐步增加對(duì)路基沉降的控制，避免橋頭發(fā)生斷崖式沉降，保證車(chē)輛行駛的平順性[3]。

2.5 不重視試配

常規(guī)設(shè)計(jì)中一般只對(duì)水泥的用量進(jìn)行了范圍或最小水泥用量的確定。根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)根據(jù)軟土的性質(zhì)采用室內(nèi)配合比方式確定用于加固的固化劑和外摻劑的用量，且對(duì)試驗(yàn)的用土的采取有著嚴(yán)格的要求。

一些施工單位或檢測(cè)公司不重視配合比設(shè)計(jì)，直接按照最高或最低水泥用量進(jìn)行施工。水泥用量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致樁土應(yīng)力比過(guò)大，未充分發(fā)揮樁土的協(xié)同作用，而水泥用量過(guò)低則很有可能導(dǎo)致水泥攪拌樁承載力過(guò)低，達(dá)不到處理效果，需要重復(fù)試樁調(diào)整水泥用量。

在水泥土強(qiáng)度的形成當(dāng)中，土的性質(zhì)也是一大影響因素。土中的含水量、有機(jī)物含量、可溶鹽的含量、pH值、硫酸鹽等含量都對(duì)水泥土的強(qiáng)度有影響，只有按要求完成室內(nèi)的試配才能真正達(dá)到因地制宜指導(dǎo)施工的目的。

2.6 按建筑基樁檢測(cè)要求對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行評(píng)定

部分檢測(cè)機(jī)構(gòu)根據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范 JGJ 106-2014》按抽芯的完整程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，將水泥攪拌樁評(píng)價(jià)為Ⅳ類(lèi)樁，進(jìn)而判定水泥攪拌的樁身存在嚴(yán)重缺陷或斷樁。該檢測(cè)方法未考慮水泥攪拌樁的特殊性。水泥攪拌樁雖然稱(chēng)為樁，但是與常規(guī)剛性樁基存在極大的區(qū)別。水泥攪拌樁單樁承載力的計(jì)算根據(jù)施工方法的不同進(jìn)行折減，干法為0.20～0.25，濕法為0.25。計(jì)算公式已經(jīng)考慮水泥攪拌樁的成樁效果難以控制，故將按實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)試配的得出的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行折減。如仍按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范 JGJ 106-2014》進(jìn)行評(píng)價(jià)是十分不科學(xué)的，更不能以此作為判定水泥攪拌樁不合格的標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 地基承載力指標(biāo)未與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)不統(tǒng)一

通常設(shè)計(jì)公司對(duì)于水泥攪拌樁的檢測(cè)要求按照地基處理規(guī)范采用靜載荷實(shí)驗(yàn)，對(duì)單樁和復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間為施工后28天。

由于水泥攪拌樁的強(qiáng)度增長(zhǎng)比較緩慢，在28天后仍有較大的增加潛力，故規(guī)范上采用90天抗壓強(qiáng)度作為水泥攪拌樁的計(jì)算強(qiáng)度。28天抗壓強(qiáng)度與90天抗壓強(qiáng)度有1.64～2.63倍的關(guān)系。按照規(guī)范公式計(jì)算，單樁的承載力相差1.64～2.63倍。以地基承載力為50 kPa，樁徑0.5 m，等邊三角形布置，樁間距1.5 m，置換率0.1，單樁承載力為120 kN為例，按28天強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算的復(fù)合地基承載力只有設(shè)計(jì)值90天強(qiáng)度的0.64～0.77倍。按規(guī)范一般28天進(jìn)行復(fù)合地基承載力檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)普遍均采用90天抗壓強(qiáng)度計(jì)算而得。這就造成了檢測(cè)的復(fù)合地基承載力偏低，表面上無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。部分施工單位因此通過(guò)增加水泥用量來(lái)提高復(fù)合地基承載力，使其滿(mǎn)足檢測(cè)要求，但實(shí)際造成了浪費(fèi)。

3 總結(jié)

水泥攪拌樁具有經(jīng)濟(jì)，安全可靠的特點(diǎn)，是道路軟基處理中最常見(jiàn)的處理方式。正因?yàn)樗鄶嚢铇兜陌踩煽克栽谠O(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)的過(guò)程相關(guān)的指標(biāo)和考慮的因素未引起足夠的重視，造成了一系列的浪費(fèi)。從處理的目的出發(fā)，針對(duì)不同的目的采用合理的指標(biāo)，從設(shè)計(jì)源頭出發(fā)，做細(xì)施工，合理檢測(cè)指標(biāo)和方法，對(duì)于發(fā)揮水泥攪拌樁的優(yōu)勢(shì)具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]高玉峰，黎冰，劉漢龍.車(chē)輛荷載作用下公路軟基沉降的擬靜力計(jì)算方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005（S2）：5470-5477.

[3]高志偉.基于行駛平順性的公路軟基過(guò)渡段均衡沉降控制研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[4]周華.軟黏土中市政道路管線(xiàn)及構(gòu)筑物的地基處理技術(shù)及應(yīng)用[D].浙江大學(xué)，2016.