楊開放 周星宇 耿志華 江 帆

（中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100000）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，城市交通網(wǎng)修建越趨完善。以廣東為主的快速發(fā)展城市，正大力敷設(shè)全省各道路建設(shè)。主干交通網(wǎng)建設(shè)所必要條件就是公路路基應(yīng)當(dāng)擁有充分的強度及安全性。而廣東沿海地區(qū)地處軟土地基和地質(zhì)土層較為復(fù)雜的區(qū)域，深入探究軟土地基下地基處理施工技術(shù)意義重大。本文結(jié)合廣東江門市蓬江區(qū)某道路建設(shè)工程為例，分析在軟基地質(zhì)的水泥攪拌樁施工技術(shù)要點。

1 軟基處理目的及常見措施

1.1 軟基處理目的

地質(zhì)條件的好壞直接影響道路施工質(zhì)量，對不良地質(zhì)條件即軟弱基礎(chǔ)進(jìn)行處理改良，既是保證施工安全，也保障了運營使用安全；長遠(yuǎn)來看，是為道路修建完成后，路基能持續(xù)承載而不變形、塌陷[1]，應(yīng)當(dāng)達(dá)到設(shè)計中的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性要求，并且在正式運營階段不發(fā)生其他安全質(zhì)量問題。

1.2 軟基處理常見措施

按軟弱地基深淺不同，軟基分為深層和淺層兩種類型。

淺層軟土因填土埋設(shè)較淺，通長采用換填的方法已到達(dá)軟基處理的目的，通過挖除施工范圍內(nèi)的軟土，換填具有較大強度的骨料或其他填筑材料并壓實。

深層軟土常常采用補強法進(jìn)行處理，即在軟弱土層部位增加剛性支護(hù)體系，通常為灌注樁、攪拌樁、預(yù)制管樁等[2]。

2 水泥攪拌樁施工技術(shù)案例研究

2.1 項目概況

2.1.1 工程簡介

工程項目地處江門市蓬江區(qū)，由東向西延伸，起點相接現(xiàn)狀新昌路，終點相接濱江大道，道路長度3.34km，寬30m。

2.1.2 項目地形、地質(zhì)情況

場地原始地貌為丘陵地貌。場地主要為空地，受周邊山坡、崩塌堆積體及池塘等影響，地勢起伏較大。

參考工程勘察報告，項目地質(zhì)情況主要包含以下地層：第四系人工碎石填土層及表層種植土(Q4ml)及下伏基巖加里東期奧陶紀(jì)中世二長花崗巖（O2ηγ）共3 大層，相應(yīng)地層序號為：含碎石、碎石填土①1；表層種植土①2；全風(fēng)化二長花崗巖③1；強風(fēng)化二長花崗巖③2。各地層統(tǒng)計表如表1 所示。

表1 各類地層信息統(tǒng)計表

2.2 水泥攪拌樁設(shè)計方案

2.2.1 水泥攪拌樁概述

在眾多軟土基礎(chǔ)治理工藝中，水泥攪拌樁是一項重要的工藝，具有縮短施工工期、施工成本低、對周圍土質(zhì)及建構(gòu)筑物擾動小等優(yōu)點[3]，其缺點主要受限于施工單位管理水平與施工經(jīng)驗。當(dāng)下，水泥攪拌樁施工工藝已普遍在治理軟基中進(jìn)行運用，并收獲顯著成果。因此，對水泥攪拌樁的施工方法、關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)場驗收等方面的進(jìn)行研究顯得尤為重要。

2.2.2 軟基處理設(shè)計方案

案例工程軟基處理方案設(shè)計選用水泥攪拌樁，直徑Φ600mm，樁距1.3m，梅花型布置。水泥攪拌樁應(yīng)穿過軟土層，水泥選用P.O 42.5 級水泥，水灰比控制范圍為0.5～0.55，水泥摻量取值可按不同天然含水量與孔隙比參考表2 所示。

表2 水泥摻量參考值表

2.3 水泥漿配合比實驗

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合設(shè)計要求，采用3 中不同配合比進(jìn)行對比實驗，水灰比分別采用0.5 與0.55。

經(jīng)過計算，水泥攪拌樁的水泥用量采用14%、15%、16%三個級別。不同水泥摻量配比實驗參數(shù)見表3。

表3 配合比實驗參數(shù)

3 水泥攪拌樁施工

3.1 施工參數(shù)選擇

a. 鉆進(jìn)速度，V=0.5、0.6m/min；

b.提升速度，V=0.5、0.6m/min；

c.攪拌速度，P=40 轉(zhuǎn)/min；

d.噴漿壓力：0.25MPa＜P＜0.4MPa。

3.2 施工準(zhǔn)備

3.2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

圖紙會審：由項目總工牽頭組織，技術(shù)管理人員參與，對設(shè)計圖紙進(jìn)行查漏補缺，查找圖紙中存在的問題以及確定施工重難點，同時根據(jù)設(shè)計圖紙做出修改方向，報送相關(guān)單位協(xié)調(diào)解決。

施工技術(shù)交底：由總工程師組織，技術(shù)部門根據(jù)通過審核的方案進(jìn)行現(xiàn)場交底，具體應(yīng)包括進(jìn)度安排、操作要點及難點、工序銜接要求、質(zhì)量與安全措施等，接受交底的人員應(yīng)為現(xiàn)場技術(shù)員、施工員、各作業(yè)班組，作業(yè)班組同時需將交底內(nèi)容向現(xiàn)場工人進(jìn)行再次交底。

3.2.2 施工材料準(zhǔn)備

水泥應(yīng)使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的袋裝水泥，散裝水泥不得用于工程施工，擬定水泥含量為17～19%，水泥用量不少于90kg/m。外加劑需符合設(shè)計要求。所有材料投入使用前，需報送至工地試驗室檢驗?，F(xiàn)場布置儲存間用于水泥儲存，同時做好防水防潮工作。

3.3 施工工藝

3.3.1 工藝流程

水泥攪拌樁工藝原理為通過鉆頭攪動地下土層，使水泥與地下軟土充分混合，并利用水泥的化學(xué)變化，使之形成整體。主要工藝為①樁基定位→②機械鉆進(jìn)→③噴漿提升→④原位鉆進(jìn)→⑤原位提升→⑥施工完成。具體流程如圖1 所示。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝圖

3.3.2 樁位放樣

首先復(fù)核建設(shè)單位提供的測量控制點坐標(biāo)，準(zhǔn)確無誤后由測量人員建立控制網(wǎng)，根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行樁位放樣。每一樁位放樣完成后，應(yīng)采用便捷顯眼的物品（如竹片或鋼筋頭等）對樁位進(jìn)行標(biāo)識。

3.3.3 鉆機就位

鉆機使用前應(yīng)保證其構(gòu)配件完整且運行狀況良好，樁機就位時，不得損壞樁位標(biāo)識。鉆機組裝完成后需進(jìn)行垂直度調(diào)整，使其控制在1%以內(nèi)。

3.3.4 漿液制作

水泥漿的制作應(yīng)根據(jù)試驗確定其參數(shù)，現(xiàn)場配置的水泥漿應(yīng)當(dāng)具有較好的流動性，并應(yīng)在開鉆之前配置完成。水泥漿應(yīng)經(jīng)過攪拌過篩，不得提前制作[4]。水泥漿避免長期閑置，一旦長于2h 后，嚴(yán)禁投入使用。泵送水泥漿之前，應(yīng)當(dāng)持續(xù)對水泥漿進(jìn)行攪拌，防止離析或硬結(jié)。

3.3.5 攪拌下沉

攪拌機正式工作前，應(yīng)判斷其冷卻水是否已經(jīng)正常循環(huán)運行，正常循環(huán)工作后方可啟動攪拌機，開鉆時可配合噴入空氣，應(yīng)當(dāng)在鉆頭進(jìn)行土層500mm 后開啟開關(guān)。鉆進(jìn)期間需對下沉速率進(jìn)行嚴(yán)格控制，下沉期間需結(jié)合前期探查的地下管網(wǎng)布置情況，避免破壞既有管網(wǎng)。

3.3.6 提升噴漿攪拌

當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到控制標(biāo)高后，不得立即提鉆或注漿，應(yīng)當(dāng)使鉆頭在孔內(nèi)停留至少30s。之后方可按照現(xiàn)場情況進(jìn)行提升注漿，待提升至樁位控制高程時，停止噴漿。

3.3.7 復(fù)攪（噴）

待上述步驟完成后，需重復(fù)進(jìn)行一次，以達(dá)到復(fù)攪目的，后續(xù)所有攪拌機均如此。

3.4 施工驗收標(biāo)準(zhǔn)

3.4.1 樁身強度檢驗[5]

檢測方法：鉆芯取樣；

檢測數(shù)量：攪拌樁總數(shù)×0.5%，且≥3 根；

檢測標(biāo)準(zhǔn)：強度≥1.0MPa。

3.4.2 荷載試驗

檢測方法：復(fù)合地基載荷試驗；

檢測數(shù)量：攪拌樁總數(shù)×0.5%，且監(jiān)測點≥3 點；

檢測標(biāo)準(zhǔn)：復(fù)合地基承載力≥110KPa。

3.5 成樁質(zhì)量檢測

攪拌樁齡期到達(dá)28d，委托項目所在地的第三方單位進(jìn)行鉆芯取樣及載荷試驗，結(jié)果如下。

3.5.1 鉆芯取樣檢測

樁身強度檢驗結(jié)果及評定見表4。

表4 鉆芯取樣試驗成果綜合評價表

a.總體情況來看，樁身完整與連續(xù)性、強度均符合規(guī)范要求。

b.檢測3 根樁中，1-b16、1-b21 多處芯樣或較大范圍內(nèi)的芯樣松散或水泥含量相對較少；1-b22 芯樣大多呈柱狀、短柱狀，大多數(shù)芯樣膠結(jié)良好、堅硬。

3.5.2 復(fù)合地基載荷試驗

載荷試驗結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合地基平板載荷試驗檢測結(jié)果匯總表

a.1-b15 檢測點

試驗加載達(dá)到最大荷載時，最大沉降量為4.81mm，殘余沉降量為1.23mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達(dá)到復(fù)合地基設(shè)計承載力特征值。小結(jié)：滿足要求。

b.1-b18 檢測點

試驗荷載達(dá)到最大荷載時，最大沉降量為12.21mm，殘余沉降量為8.51mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達(dá)到復(fù)合地基設(shè)計承載力特征值。小結(jié)：滿足要求。

c.1-b23 檢測點

試驗荷載達(dá)到最大荷載時，最大沉降量為14.83mm，殘余沉降量為10.44mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達(dá)到復(fù)合地基設(shè)計承載力特征值。小結(jié)：滿足要求。

4 結(jié)論

綜合本文所述，水泥攪拌樁作為軟基處理重要技術(shù)之一，不僅是一種高效快速的施工工藝，更能提高地基承載力、降低沉降量、使路基具有更好的安全與穩(wěn)定性[6]。其適用范圍廣，水泥攪拌樁可有效針對各類工程項目軟基處理，市政道路、高速公路、濱海地區(qū)軟弱地基均可采用該工藝進(jìn)行施工。

通過本文簡要分析，總結(jié)提出了軟基處理中水泥攪拌樁施工試驗、參數(shù)選擇、機械、材料、工藝等指標(biāo)，可為建筑行業(yè)中水泥攪拌樁更具體研究提供借鑒。