文／相肖娟、林建 中鐵華鐵工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 北京 100071

引言：

路基的質(zhì)量保證是高鐵道路施工的基礎(chǔ)，在建設(shè)過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)路基的重視程度，施工不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致路面塌陷或者使用年限較短的問(wèn)題，對(duì)使用者和公司都存在一定隱患，因此在路基建設(shè)的過(guò)程中要鞏固和加強(qiáng)軟土路基的技術(shù)，水泥攪拌樁的應(yīng)用就可以很好地解決以上問(wèn)題，論文從以下幾個(gè)方面闡述，水泥攪拌樁的軟土路基在高鐵中的應(yīng)用。

1、處理層下路床深淤泥層

1.1 水泥攪拌樁應(yīng)提升軟土路基質(zhì)量的原理

軟土路基是指有黏土和粉塵等細(xì)微顆粒的松軟土或者空隙大的有機(jī)土以及泥炭、松沙等結(jié)構(gòu)，軟土的水成分含量較高，具有脫水性差，并且承載能力差的缺點(diǎn)，在軟土的使用過(guò)程中，可以通過(guò)施加外界壓力的方法剔除軟土中的水分，當(dāng)水分含量降低到一定程度時(shí)，軟土組織會(huì)逐步地進(jìn)行固化，由于這個(gè)時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以在實(shí)際的高鐵道路修建過(guò)程中會(huì)采用水泥樁攪拌的技術(shù)針對(duì)性解決這一問(wèn)題。水泥攪拌樁的基本原理是在預(yù)期地點(diǎn)把加固漿液與軟土進(jìn)行攪拌混合，逐漸地形成固結(jié)體，水泥攪拌樁將地基深處的軟土和水泥進(jìn)行攪拌，把水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)水泥和軟土之間的化學(xué)反應(yīng)把物質(zhì)進(jìn)行凝固，水泥水解過(guò)程中會(huì)把軟土中的水分吸收，水泥水化生成硅膠離子，具有比較強(qiáng)的吸附能力，這種硅膠離子可以使軟土顆粒進(jìn)一步的結(jié)合，從而把軟體的結(jié)構(gòu)變得更具有整體性和穩(wěn)定性，地基也就有了更好的承載能力。在高鐵工程的施工過(guò)程中，水泥攪拌樁的作用非常多，作為一種有效的軟土地基處理方式，成樁的質(zhì)量和軟土的類別，以及軟土的含水量、水泥攪拌樁的施工工藝等諸多因素都會(huì)影響高鐵最終的施工質(zhì)量。

1.2 水泥攪拌樁在施工中的使用

在施工過(guò)程中，首先要注意測(cè)試的放樣環(huán)節(jié)。在現(xiàn)場(chǎng)交接完裝之后要進(jìn)行測(cè)量工作，合理地控制誤差值的大小。根據(jù)設(shè)計(jì)圖的結(jié)構(gòu)，把竹片樁定位，一般規(guī)定的誤差應(yīng)小于5cm。之后要進(jìn)行試樁操作，在水泥攪拌樁工作之前要確保機(jī)器能夠正常的進(jìn)行工作，在供漿時(shí)需要連續(xù)和均勻?qū)嶋H的施工，工作過(guò)程中也要把攪拌樁工作時(shí)間、供漿、停漿的時(shí)間以及氣體流量和攪拌速度等數(shù)值進(jìn)行記錄，在以后的大規(guī)模施工過(guò)程中可以作為數(shù)據(jù)指導(dǎo)。水泥攪拌機(jī)在實(shí)際的施工過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）攪拌機(jī)需要放到指定位置，能夠確保施工過(guò)程中水泥攪拌樁的位置準(zhǔn)確。

（2）在開(kāi)啟攪拌時(shí)，儀器上的鋼絲繩向下旋轉(zhuǎn)可以調(diào)制到標(biāo)高。

（3）在施工過(guò)程中如果遇到土質(zhì)較硬的情況，可以用泵水潤(rùn)滑，降低鉆頭的前進(jìn)難度。

（4）攪拌過(guò)程中如果需要加快攪拌速度，需要嚴(yán)格按照之前設(shè)定的程序進(jìn)行，確保水泥墻能夠發(fā)揮正確的作用。

層下路床身淤泥層的處理也可以采用灌漿法或者排水固結(jié)法，灌漿法的方法多種多樣，采用水泥漿或者水泥砂漿等化學(xué)漿料利用壓力或者電化學(xué)原理把漿液注入到淤泥層中，從而改善軟土基層。排水固結(jié)法就是把淤泥層的水進(jìn)行排出，施工過(guò)程中可以利用加載頂壓的方式，讓淤泥層中的水分沿空氣流出，從而淤泥層會(huì)慢慢枯竭，地基也就會(huì)沉降，強(qiáng)度隨之提高，排水固結(jié)法可以針對(duì)性地解決地基沉降的問(wèn)題。

1.3 水泥攪拌樁應(yīng)用于水泥構(gòu)造物的形成

滿足承載力的要求之下，高鐵道路的施工特點(diǎn)也需要進(jìn)行考慮，有關(guān)于施工條件以及造價(jià)方面也同樣需要關(guān)注，軟土路基的處理方法要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。常用的軟土地基的處理方式就是在軟土的結(jié)構(gòu)中構(gòu)建強(qiáng)度較大的構(gòu)造物，提高原有的地基承受能力，水泥攪拌樁就是構(gòu)建軟土中的構(gòu)造物，利用深層攪拌器把原有的基土和水泥砂漿進(jìn)行攪拌，形成水泥構(gòu)造物。水泥攪拌樁具有強(qiáng)度大、剛度大的特點(diǎn)，把水泥攪拌樁加入到地基的過(guò)程可以使地基的承載能力提高，并且周圍的土體也能夠分散作用力，從而可以把地基的承載的作用力有效地進(jìn)行降低，水泥攪拌樁也提供了墊層的作用，在攪拌機(jī)的攪拌過(guò)程中，水泥和基礎(chǔ)混合在一起，把原有的路基墊層取代，在地基深處形成了復(fù)合的地方基體，這種地基體的高度較強(qiáng)，所以地基的強(qiáng)度也會(huì)隨之提升，在水泥攪拌樁工作的過(guò)程中，可以提供加筋的作用，軟土中把水泥攪拌樁樹(shù)立起來(lái)就類似于加筋，水平位移的問(wèn)題也可以得到解決。

2、處理軟土基礎(chǔ)

2.1 攪拌樁水泥處理軟土基礎(chǔ)的準(zhǔn)備

在對(duì)軟土基礎(chǔ)處理的過(guò)程中要進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備，首先要把場(chǎng)地的雜物進(jìn)行清除和處理，施工場(chǎng)地需要進(jìn)行平整處理，如果施工場(chǎng)地處于低洼地段，應(yīng)該把清淤進(jìn)行抽除，可以適當(dāng)?shù)匕逊謱踊靥铕ば酝撂盍蠅簩?shí)。除此之外還要注意水泥攪拌中的位置，機(jī)械的性能保障是施工的基礎(chǔ)，設(shè)備在施工中要具有穩(wěn)定性。在實(shí)際的施工過(guò)程中也要進(jìn)行控制措施的采取，正式施工前要將水泥運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)，施工順序要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，在施工之前準(zhǔn)備好充足的原料水泥樁，開(kāi)鉆之前需要把管道進(jìn)行清理以免堵塞，管道內(nèi)的水也需要檢查是否排凈。攪拌機(jī)上懸掛的吊錘是用來(lái)調(diào)整水泥攪拌樁的垂直度。施工前要仔細(xì)地檢查垂直度是否合格，并且要將這制度進(jìn)行記錄。水泥的用量要和設(shè)計(jì)的用量吻合，嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)的規(guī)范進(jìn)行操作，攪拌設(shè)備需要配備記錄儀，同時(shí)應(yīng)該配備打印設(shè)備，方便管理人員查看攪拌效果，在施工現(xiàn)場(chǎng)水泥漿的比重測(cè)量?jī)x十分重要，是檢查水泥灰比是否符合規(guī)定的重要儀器。中體垂直度的保持應(yīng)該在每次下算和提算時(shí)進(jìn)行調(diào)整，提高一個(gè)檔位或者低檔進(jìn)程，都需要嚴(yán)格地按照規(guī)定完成，例如在下算時(shí)應(yīng)該以低檔進(jìn)行，負(fù)角時(shí)可以采用高檔，成樁的質(zhì)量保證需要每根樁的時(shí)間控制得當(dāng)，一般時(shí)間控制在40min以上，噴漿的壓力應(yīng)該大于0.4MPa。提倡噴漿時(shí)需要在樁底的部位停留30s 以上，攪拌頭保持噴漿的狀態(tài)，持續(xù)的停留時(shí)間可以保證漿料噴入到樁體之內(nèi)。為了保持成樁的連續(xù)性，在施工過(guò)程中應(yīng)該嚴(yán)格的對(duì)成樁的時(shí)間進(jìn)行控制，成樁的質(zhì)量和成樁是否連續(xù)具有非常大的關(guān)聯(lián)，在生活當(dāng)中應(yīng)該禁止為噴槍提升鉆干的行為。如果發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)料不足或者噴染量不足的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)整體的攪拌樁進(jìn)行附角控制復(fù)噴的潘長(zhǎng)亮超過(guò)設(shè)計(jì)用量，施工過(guò)程中如果停電或者機(jī)械出現(xiàn)故障，應(yīng)該用記錄儀記錄此時(shí)噴漿的深度在12h 之內(nèi)采取補(bǔ)救的措施。在處理軟土基礎(chǔ)過(guò)程中，常用到以下6 種方法。

2.2 水泥攪拌樁處理軟土基礎(chǔ)的方法

2.2.1 表層處理法

表層處理法分為表層排水法、穩(wěn)固計(jì)表層處理法和電磁法。表層排水法是針對(duì)地基表面的水分進(jìn)行排除，在路基填筑之前把水分排出，使路基慢慢地固結(jié)，在后期的施工過(guò)程中也就更加順利在排水過(guò)程中需要控制一定的水溝，利用透水性比較好的沙礫填補(bǔ)水溝，穩(wěn)固劑表層處理的方法是把穩(wěn)固劑拌入到軟土地基中，例如石灰水泥，這種穩(wěn)定的材料可以提高地基的壓縮性和穩(wěn)定性。電磁法是為了縮短固結(jié)時(shí)間，在軟土地基的頂層鋪上穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)作為排水層。表層處理的方法可以有效地預(yù)防軟土地基的下沉和穩(wěn)定性差的問(wèn)題，改善地基的承受能力。

2.2.2 強(qiáng)夯法

利用沖擊對(duì)軟土層的表層進(jìn)行壓力的施加，使地基的密度提高，在實(shí)際的使用過(guò)程中，可以利用重錘自由落體產(chǎn)生的沖擊增加地基的強(qiáng)度，使地基的壓縮性得到降低，并且也能夠改善震動(dòng)液化的能力，在處理可液化砂土地基的時(shí)候也可以采用強(qiáng)夯法。在不同的土質(zhì)類型中夯實(shí)的過(guò)程也可有所選擇，例如對(duì)于飽和無(wú)黏性土在夯實(shí)過(guò)程中由于土體會(huì)液化，這種過(guò)程與爆破的致密過(guò)程具有相似性，而對(duì)于飽和細(xì)膩黏土，就可以選擇其他的夯實(shí)方法。

2.2.3 拋石擠淤法

將一定大小的石塊填補(bǔ)到淤泥和淤泥的土質(zhì)當(dāng)中，把原有的淤泥土質(zhì)帶走，以此進(jìn)行加固。這種方法在軟土及道路施工過(guò)程中應(yīng)用較多，是因?yàn)槭瘔K不易風(fēng)化，大小合適的石塊也較為容易選擇，但是在使用過(guò)程中要進(jìn)行選料和拋石角度的問(wèn)題考慮。拋石機(jī)具有技術(shù)簡(jiǎn)單成本低的特點(diǎn)，因此在實(shí)際的軟土基處理過(guò)程中廣為應(yīng)用。

2.2.4 指碎石法

這種方法應(yīng)用于建筑方面較多，在鐵路方面也時(shí)常應(yīng)用，高鐵建設(shè)過(guò)程中，地基的承載能力和形變都要有很明確的要求，碎石樁可以加大地基的密度使地基具備更良好的性能，地基的抗壓能力也能夠有所增強(qiáng)，地基均勻的同時(shí)也提升了質(zhì)量。在進(jìn)行碎石樁方法的應(yīng)用過(guò)程中，一定要把軟土地基進(jìn)行預(yù)壓，如圖1。

圖1 預(yù)壓地基準(zhǔn)備

2.2.5 指碎石樁處理方法

這種方法是較為傳統(tǒng)的施工技術(shù)，在實(shí)踐的過(guò)程中的施工效果比較符合現(xiàn)在的需求，因此碎石樁的處理技術(shù)得到了充分的認(rèn)可，但是在這一技術(shù)的實(shí)際使用過(guò)程中，施工人員需要利用到?jīng)_擊和震動(dòng)的能量，促使基土表面出現(xiàn)孔徑點(diǎn)，才能把碎石填充到這些空間點(diǎn)之中，再通過(guò)粘結(jié)劑把碎石進(jìn)行粘合，促進(jìn)碎石樁的形成，這種處理方式可以把高鐵路基的承載能力極大地進(jìn)行提升。這種處理方法對(duì)于施工人員有一些技術(shù)性的要求，他們需要根據(jù)軟土的面積和性質(zhì)確定碎石樁所需要的位置和密度，這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于碎石樁較為穩(wěn)定，受到外界環(huán)境因素的影響較小，并且對(duì)于路基下沉的情況可以有效地阻止，施工成本相對(duì)較低，但是它的適用范圍有局限性，例如路堤較寬的情況就不太適合。

2.2.6 換填技術(shù)

通過(guò)填補(bǔ)的方式把軟土路基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，施工人員可以利用器械將軟土中的部分挖掉，然后填入碎石或者強(qiáng)度較高的物質(zhì)在進(jìn)行夯實(shí)，這一技術(shù)物料的填充是關(guān)鍵部分，首先對(duì)于物料的選擇就有所要求，需要硬度較高、強(qiáng)度較大的物質(zhì)，其次對(duì)于位置也有所要求，在物料填充過(guò)程中應(yīng)該把軟土空間的最下方的位置進(jìn)行填充，這一技術(shù)在縱向深度較為明顯的軟土路基中使用更加具備優(yōu)勢(shì)。注漿技術(shù)的應(yīng)用需要有高壓力的助推，施工人員對(duì)于作業(yè)區(qū)域的土質(zhì)要有所檢測(cè)，然后利用高壓噴嘴把軟土切割，使泥漿和軟土充分地進(jìn)行混合均勻，等到凝固之后，高鐵的路基也就會(huì)變得更加堅(jiān)硬。注漿技術(shù)具有提高路基強(qiáng)度、防止軟土下沉的作用。對(duì)于團(tuán)結(jié)處理技術(shù)，施工人員要在化學(xué)設(shè)計(jì)上進(jìn)行一定量的添加，軟土的結(jié)構(gòu)需要化學(xué)試劑進(jìn)行改變，以提升軟土路基的穩(wěn)定性，在高鐵道路的施工過(guò)程中，旋噴的方式可以使得固化劑和軟土的接觸面積較為寬大，這對(duì)固化劑的粘連效果有所提高，也能夠提高軟土的穩(wěn)定性。在排水過(guò)程中要應(yīng)用排水處理技術(shù)。軟性較低的地基中可以利用沙井團(tuán)結(jié)，把軟土中的水分進(jìn)行剔除，在軟土排水的過(guò)程中，施工人員應(yīng)該鋪設(shè)沙井通過(guò)預(yù)壓沙井使得排水速度提高，并且對(duì)于預(yù)壓的速度，施工人員也要有所關(guān)注，防止地基沉降。

3、軟土路基水泥攪拌中在高鐵施工中的處理措施

高鐵建設(shè)區(qū)別于其他道路建設(shè)，在高鐵建設(shè)的過(guò)程中，路基的質(zhì)量尤為重要，高效的教程處理技術(shù)才能符合高鐵平整和穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。在建立高鐵道路的時(shí)候，也需要考慮外部施工環(huán)境的因素，例如地質(zhì)、地下水等地方，一般情況下高鐵道路較長(zhǎng)，需要經(jīng)過(guò)的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，周圍的路徑容易被破壞，導(dǎo)致地基的下沉和隆起。因此在實(shí)際過(guò)程中需要考慮到道路周圍的地質(zhì)情況和自然因素的影響。

3.1 水泥攪拌樁的控制量化

3.1.1 水泥攪拌樁樁頭的控制

在水泥攪拌樁施工的過(guò)程中，攪拌頭的選擇對(duì)后續(xù)的施工順利程度具有非常大的影響，攪拌頭的選擇可以解決噴漿過(guò)程中攪拌不勻的問(wèn)題，因此在施工過(guò)程中要注意水泥攪拌中的樁頭選擇鉆機(jī)反復(fù)提鉆并且噴漿的過(guò)程如果低于地面基準(zhǔn)的30cm 到50cm 時(shí)，可以進(jìn)行30 秒的持續(xù)噴漿，這么做的目的是保證了上層部位的密度和強(qiáng)度。考慮到傳遞原理在水泥樁上部的密度和強(qiáng)度方面都應(yīng)該進(jìn)行加強(qiáng)攪拌樁的頂部設(shè)計(jì)，接近設(shè)計(jì)的標(biāo)高時(shí)，可以在1.5m的范圍內(nèi)增加噴漿的攪拌。

3.1.2 樁長(zhǎng)、樁位、樁徑的控制

對(duì)于樁長(zhǎng)的控制，要做到看表和標(biāo)記二合一，在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的深度位置和沒(méi)進(jìn)鉆的斷點(diǎn)位置上要標(biāo)記出明顯的痕跡，例如寫上數(shù)字。樁位的控制是指在測(cè)量放樣時(shí)應(yīng)該利用算白灰時(shí)點(diǎn)的方法，控制樁位的垂直度，垂直度會(huì)影響到重裝的承載力，最好用吊錘頭的方法把水泥攪拌樁的垂直度進(jìn)行控制，攪拌樁的垂直度偏差不能超過(guò)1.5%。樁位的控制就是把樁位的偏差控制在5cm 之內(nèi)，通過(guò)鉆桿上掛吊錘，這項(xiàng)措施可以實(shí)現(xiàn)以上的控制。對(duì)于樁徑的控制要求，就是不得小于設(shè)計(jì)的直徑，實(shí)際的施工過(guò)程中鉆頭的檢查也十分重要，發(fā)現(xiàn)磨損時(shí)要及時(shí)的修補(bǔ)，按照設(shè)計(jì)好的樁位、樁長(zhǎng)和樁徑控制噴氣量和實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在水泥攪拌中工作的過(guò)程中，要記錄工作日的天氣日期以及水泥漿的泵壓力等條件。

3.1.3 成樁的控制

在制裝工作完成后，需要達(dá)到規(guī)定的時(shí)期后進(jìn)行，開(kāi)挖樁頭的清理和養(yǎng)護(hù)十分重要。在清理過(guò)程中應(yīng)該使用較輕型的機(jī)械，避免使用重錘或者重型機(jī)械，這些儀器容易對(duì)樁頭造成一定的損傷。水泥攪拌樁成樁后的一個(gè)月左右時(shí)間，需要對(duì)樁的完整性、均勻性、長(zhǎng)度都予以檢查，采用鉆孔取樣的方法取出樣片進(jìn)行攪拌，如果呈現(xiàn)出的顏色較為均勻和一致就可以停止攪拌。在鉆心取樣的環(huán)節(jié)中應(yīng)該把位置選在樁的外側(cè)。整個(gè)操作過(guò)程中要避免水泥漿的聚集，以防出現(xiàn)結(jié)合的現(xiàn)象，除此之外也要注意填土工作應(yīng)該在成樁后一個(gè)月后再進(jìn)行，如圖2。

圖2 成樁過(guò)程

3.2 水泥攪拌樁的使用

目前高鐵工程的軟基處理工作基本都采用水泥攪拌樁進(jìn)行噴漿的處理方式，軟基處理是否合格和多種因素都有所關(guān)聯(lián)。水泥攪拌樁工作之前應(yīng)該進(jìn)行水洗，并且逐個(gè)檢查管道中是否有堵塞的現(xiàn)象。吊錘和吊桿的控制可以從上到下、從左到右，通過(guò)距離相等進(jìn)行控制，對(duì)于成型的攪拌樁檢查的重點(diǎn)就是水泥的用量和壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象，水泥的水解反應(yīng)和水化反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)水泥的水化物生成之后，一部分繼續(xù)硬化，形成石灰骨架，一部分與周圍的黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)，形成膠體。

3.3 注意外部環(huán)境因素的影響。

在高鐵公路建設(shè)的過(guò)程中需要考慮到環(huán)境因素，由于目前大部分公路都是混凝土結(jié)構(gòu)，容易受到溫度變化的影響，而高鐵在運(yùn)輸過(guò)程中溫度的變化又十分大，容易受到熱脹冷縮的影響產(chǎn)生裂縫，并且隨著高鐵道路的使用延長(zhǎng)的增加，混凝土的堿性也會(huì)有所降低，氯化物就會(huì)隨之加入到氛圍中，這種情況下混凝土的保護(hù)層也就會(huì)影響到高鐵道路的質(zhì)量，所以在軟土地基處理技術(shù)過(guò)程中，要對(duì)外部的環(huán)境因素進(jìn)行充分的考量，通過(guò)與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的合理和科學(xué)性的設(shè)計(jì)，減少外界環(huán)境對(duì)于高鐵道路的損毀。

在軟土路基處理的過(guò)程中影響因素非常多，例如道路的形狀是以及施工的要求和周圍的環(huán)境等，施工過(guò)程中，路堤所需要的高度和寬度是高鐵建設(shè)首先要考慮的因素，這對(duì)施工過(guò)程中采用的技術(shù)和方法都有所影響。針對(duì)不同的目的采用不同的方式才能對(duì)應(yīng)地基的強(qiáng)度，根據(jù)道路的形狀選擇合適的施工技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)：

在高鐵的施工過(guò)程中，由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性，不同地段的軟基礎(chǔ)情況也就有所不同，有關(guān)于土質(zhì)層的含水量差距也逐漸增大，涂層的強(qiáng)度和黏度也有所差異，水泥攪拌樁在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象，因此在施工過(guò)程中一定要做好土質(zhì)分析，并且根據(jù)軟土的實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇合適的治理方案，確保在施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，對(duì)地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性有效提升。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，處于軟土地基的方法逐漸增多，但是在選擇過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)地的考察，聯(lián)合具體的情況選擇最好的處理方法才能有較好的施工效果。確保施工方案的合理性和可行性，施工過(guò)程中的細(xì)節(jié)要進(jìn)行嚴(yán)格的把控，確保施工過(guò)程中的質(zhì)量。