淺談多向多軸攪拌水泥土樁在軟土地基中的應(yīng)用

摘要:本文結(jié)合工程實例，介紹了多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁的施工方法，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞:軟土地基多向多軸攪拌水泥土樁施工方法

1 工程概況

廣珠鐵路第五標段DK170+563～DK182+660段路基表層為人工填土，以下依次為淤泥、淤泥質(zhì)黏土、一般粘性土，基巖為花崗巖。路基基底處理設(shè)計采用常規(guī)水泥攪拌樁、旋噴樁加固，樁徑均為0.5m，樁間距1.1～1.5m，攪拌樁樁長7～18m，旋噴樁樁長16～35m，攪拌樁要求28天無側(cè)限擠壓強度不小于1.2Mpa，單樁承載力78KN，旋噴樁要求28天無側(cè)限擠壓強度不小于2.0Mpa，單樁承載力130KN。由于本段臨海，大多為水塘和水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，地基土大多為海相沉積流塑狀淤泥、淤泥質(zhì)土，具有含水量高、孔隙比大、液性指數(shù)大、有機質(zhì)含量高，前期按常規(guī)攪拌樁試樁驗證本場地淤泥常規(guī)水泥土攪拌工藝不易攪拌均勻，樁體無側(cè)限抗壓強度、單樁承載力達不到設(shè)計要求。需采用多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁進行處理。

2 工藝原理

多向多軸攪拌水泥土樁也是采用水泥漿作為固化劑，加固原理與常規(guī)水泥土攪拌樁相同，在地基深處將軟土和水泥強制攪拌后，水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)改性，從而改善軟土地基物理力學(xué)性質(zhì)，提高復(fù)合地基承載力。優(yōu)點是克服了常規(guī)水泥土攪拌樁施工中攪拌不均勻、漿液上冒的缺陷，樁身強度有較大提高。經(jīng)室內(nèi)實驗室配合比試驗樁身90天水泥土樁無側(cè)限抗壓強度可達1.2～2.0Mpa。

多向多軸攪拌水泥砂漿樁是采用水泥砂漿作為固化劑，即在純水泥漿中摻入一定比例的粉細、中砂，增加地基土中的粗顆粒含量，降低地基土的塑性指數(shù)，改良土的物理力學(xué)性質(zhì)指標，明顯提高樁體無側(cè)限抗壓強度。該工藝攻克了常規(guī)水泥土攪拌樁在塑性指數(shù)高的粘性土層中成樁強度低的難題，可適用于塑性指數(shù)大于25的粘土(規(guī)范規(guī)定粘土塑性指數(shù)大于25時不宜采用水泥土攪拌樁)，同時在淤泥質(zhì)土、淤泥層中成樁強度明顯提高，經(jīng)室內(nèi)實驗室配合比試驗水泥砂漿攪拌樁樁身90天水泥土無側(cè)限抗壓強度可達1.5～5Mpa，成樁深度可達25m，因此可替代旋噴樁、低強度CFG樁，用于軟土地基加固處理。

施工可利用現(xiàn)有的PH—5型粉噴樁成樁機械作為機架，由位于鉆機底部操作臺的動力系統(tǒng)，通過外鉆桿轉(zhuǎn)遞動力，再通過鉆桿頂部配備的專用傳動箱，采用同心多軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設(shè)置噴漿口，在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片，通過外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和內(nèi)桿正向旋轉(zhuǎn)葉片同時攪拌水泥土的作用，阻斷水泥漿上冒途徑，把水泥漿控制在最上、最下兩組葉片之間，保證水泥漿液在樁體中均勻分布和攪拌均勻，確保成樁質(zhì)量的施工方法。

3 施工方法及工藝

3.1 施工工藝流程

3.1.1 柱形樁工藝流程 多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁進入已整平的場地和測放了樁位的地段準備施鉆，施鉆程序如下:①攪拌樁機就位、調(diào)平，鉆頭對準樁位;②攪拌、噴漿下沉:啟動攪拌機，使其鉆桿沿導(dǎo)向架向下攪拌切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，此時雙軸上的多層葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌直到設(shè)計深度;③達到預(yù)定設(shè)計深度后，在樁端就地持續(xù)噴漿攪拌30秒以上，使樁端水泥土充分攪拌均勻(下沉噴漿為總漿量的90%以上);④攪拌、噴漿提升:此時噴漿目的是為了避免噴漿口被堵塞，同時多向、多軸攪拌樁機鉆桿上葉片正、反向旋轉(zhuǎn)，繼續(xù)攪拌水泥土;⑤攪拌完畢:攪拌、噴漿提升到地表或設(shè)計標高(提升噴漿量為總漿量的10%以下)，完成單根多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁的施工。

3.1.2 T形樁工藝流程 ①攪拌樁機就位、調(diào)平，鉆頭對準樁位;②攪拌噴漿下沉:啟動攪拌機，使其鉆桿沿導(dǎo)向架向下攪拌切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，此時雙軸上的多層葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌直到設(shè)計深度;③達到預(yù)定設(shè)計深度后，在樁端就地持續(xù)噴漿攪拌30秒以上，使樁端水泥土充分攪拌均勻(下沉噴漿為總漿量的90～95%以上);④攪拌、噴漿提升:此時噴漿目的是為了避免噴漿口被堵塞，同時多向、多軸攪拌樁機鉆桿上葉片正、反向旋轉(zhuǎn)，繼續(xù)攪拌水泥土，直到擴大頭設(shè)計深度;⑤攪拌提升擴孔:改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將外鉆桿攪拌葉片伸展至擴大頭直徑，繼續(xù)攪拌、噴漿提升;⑥攪拌完畢:攪拌、噴漿提升到地表或設(shè)計標高(提升噴漿量為總漿量的5～10%以下)，完成單根多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁的施工。

3.2 試驗參數(shù)選擇

下鉆鉆進速度:鉆進速度1.0～1.2m/min，轉(zhuǎn)速60r～100r/min;

噴漿量不小于30L/m，下鉆噴漿量占總漿量的90～95%以上;

提升速度1.5～1.8m/min;轉(zhuǎn)速80r～120r/min;

噴漿量不大于10L/m，提鉆噴漿量占總漿量的10%以下;

漿噴壓力:0.4～1.0Mpa，噴水泥漿采用泥漿泵，漿噴壓力采用0.4～0.6Mpa，噴水泥砂漿采用砂漿泵，漿噴壓力采用0.6～1.0Mpa;

配合比:嚴格按設(shè)計配合比拌制漿液，施工應(yīng)根據(jù)漿液濃度、泵送情況實時調(diào)整配合比。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 鉆機就位必須正確，其孔位偏差不得大于50mm，鉆桿垂直度偏差不得大于1%。鉆機開鉆前，現(xiàn)場施工員必須進行檢查，及時調(diào)整。

4.2 施工前應(yīng)認真檢查相關(guān)設(shè)備及管路系統(tǒng)。設(shè)備的性能應(yīng)滿足設(shè)計要求。管路系統(tǒng)的密封必須良好，管道必須暢通。

4.3 漿液的拌制嚴格按設(shè)計配合比控制，嚴格監(jiān)督漿液的制作，攪拌時間必須達到要求，漿液的密度采用漿液比重計檢測，不得采用一只桶邊拌邊抽的方式施工，在噴漿過程中漿液應(yīng)連續(xù)攪動，防止?jié){液發(fā)生離析，確保成樁質(zhì)量，每根樁檢驗的次數(shù)不得少于2次。

4.4 攪拌機鉆頭下沉和提升速度、供漿與停漿時間，下鉆深度、噴漿高程及停漿面、單樁噴漿量應(yīng)符合施工工藝的要求，并應(yīng)有專人記錄。多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁到達樁端時，應(yīng)原位噴漿攪拌30s，樁底水泥漿與土體充分攪拌均勻，再開始提升攪拌頭，確保成樁質(zhì)量。

4.5 成樁過程中，如因故停漿，繼續(xù)施工時必須重疊接樁，接樁長度不小于0.5m。接樁時間不得大于24小時，否則應(yīng)重打該樁。

4.6 施工中若發(fā)現(xiàn)噴漿量不足時，應(yīng)按要求復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計用量。

4.7 現(xiàn)場各項原始記錄必須真實、齊全。

5 成樁效果質(zhì)量檢驗

5.1 輕型動力觸探(N10)檢驗 成樁后3天內(nèi)，采用輕型動力觸探(N10)檢查樁頭每米樁身的均勻性和強度。

5.2 淺部開挖樁頭質(zhì)量檢查 成樁7天后，采用淺部開挖樁頭(深度宜超過停漿面下0.5m)，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。

5.3 完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強度 試樁完成28天以后，選擇2～3根樁于樁徑1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直取芯，觀察其完整性、均勻性并拍攝照片，判斷成樁效果，每根樁在不同深度處取3組試驗樣品作無側(cè)限抗壓強度試驗。

5.4 單樁承載力檢測 試樁完成28天以后，在樁身強度滿足荷載試驗條件時，采用單樁載荷試驗驗證單樁承載力能否滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

采用多向多軸攪拌水泥土(水泥砂漿)樁，通過多向多軸、多層葉片同時攪拌，可以克服常規(guī)水泥土攪拌樁的缺陷，成樁均勻性好，樁身強度明顯提高。但對施工工藝要求較高，掌握不好容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。施工過程中，現(xiàn)場技術(shù)員，質(zhì)檢員、現(xiàn)場監(jiān)理員要切實發(fā)揮出應(yīng)有的作用，施工人員應(yīng)具有高度的責(zé)任感，保證按施工規(guī)范施工，層層把關(guān)，并成立質(zhì)量管理小組，貫穿整個施工過程，確保工程質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

參考文獻:

[1]淺談水泥土攪拌樁加固軟土地基[J].路基工程.2006.1.