水泥攪拌樁在市政道路軟基加固中的應(yīng)用

謝鵬輝

（佛山市順德區(qū)新景建筑工程有限公司，廣東 佛山 528000）

水泥攪拌樁法將水泥、石灰等材料作為固化劑主劑，在深層攪拌機械中通過就地將軟土和固化劑（漿液狀或粉體狀）強制攪拌于地基深處，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基，從而提高地基承載力，減少地基沉降。該技術(shù)適用范圍廣，處理可靠、滲透系數(shù)小，施工機具簡單；能充分利用軟土，土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降；加固過程中對周圍土體無擾動，不會使地基側(cè)向擠出，施工時無振動、無噪聲，對周圍環(huán)境無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進行施工；與常用的混凝土地下連續(xù)墻、地下噴漿等防滲技術(shù)相比，降低了成本，節(jié)省了工期。

1 工程地質(zhì)概況

佛山某市政道路地形平坦，海拔高程一般在3～5 m左右，上部軟土層厚度較大，基巖埋深大，一般大于50 m。擬建道路沿線路段多為農(nóng)田、河塘。

1.1 地層巖性

本地區(qū)第四紀(jì)地層，主要以海積、湖海積、沖海積、沖洪積沉積層為主。自上而下為：表層耕植土：黃褐色黏土與粉質(zhì)黏土；局部分布洪積的礫砂、中粗砂與砂混黏性土。上部為海相的淤泥、淤泥質(zhì)黏土，夾有砂質(zhì)。淤泥質(zhì)土厚度最大可達40～60 m。下部為湖海相的黏土，粉質(zhì)黏土及沖洪積相砂、礫、卵石層厚度變化較大。底部為洪積成因的碎石土、風(fēng)化程度大的巖層。

1.2 不良工程地質(zhì)問題

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，道路沿線地基主要為沿海不良地質(zhì)，深厚飽和軟黏土。該層軟土含水量大、孔隙比大、滲透性差、壓縮性高、強度低，易引起差異性沉降，且沉降量大，極易引起地基失穩(wěn)。根據(jù)溫州市機場路、城南大道等運營5 a后，2000年實測數(shù)據(jù)顯示，軟土地基未經(jīng)處理，填土高度1 m，沉降量達到30 cm。本次道路路面標(biāo)高比現(xiàn)狀地坪平均高出1.5 m，若在天然地基上填筑路基，最終沉降可達60 cm以上，橋臺后填土大于3 m的沉降可達1 m以上。為保證工程質(zhì)量，需審慎地選擇軟基處理方法，對橋頭及高填方路基進行處理。

2 水泥攪拌樁軟基處理設(shè)計

設(shè)計結(jié)合工程場地的實際情況和幾種地基處理方案的比較，選用水泥攪拌樁對橋頭路基及高填方路基進行地基處理，見圖1。

圖1 軟基處理立面圖

2.1 強度控制標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計要求樁身28 d無側(cè)限抗壓強度不小于1.3 MPa，單樁復(fù)合地基承載力不小于130 kPa。

2.2 材料及配合比設(shè)計

設(shè)計要求采用 425號普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不小于15%，水灰比為0.5～0.55，木質(zhì)素為水泥重的0.2%，生石膏粉為水泥含量的2%。土工格柵采用經(jīng)編高強滌綸絲土工格柵，縱向拉伸強度不小于80 kN/m，橫向拉伸強度不小于50 kN/m，延伸率不大于15%；材料搭接寬度均不小于30 cm。現(xiàn)場實際采用42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥用量根據(jù)室內(nèi)配比試驗，按50 kg/m、55 kg/m、60 kg/m現(xiàn)場試樁9根，最后確定施工配合比55 kg/m、水灰比0.5。

2.3 孔位布置

按梅花形布置樁位，樁直徑50 cm，樁間距1.3 m。

2.4 樁長設(shè)計

根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料，設(shè)計暫定樁長10 m，實際樁長以打到砂礫持力層為準(zhǔn)。實際施工中，樁長在 8.5～11.5 m之間，以10 m左右最多。

2.5 工后沉降要求

路基與橋頭銜接沉降差異S＜10 cm，一般路基S＜20 cm。

2.6 施工參數(shù)選擇

設(shè)計要求施工參數(shù)通過工藝性試樁確定。現(xiàn)場試樁9根，取得以下施工參數(shù)：鉆進速度V≤1.5 m/min；提升速度Vp≤0.8 m/min；攪拌轉(zhuǎn)速R≈30 r/min；噴漿管道壓力0.4～0.7 MPa；鉆進復(fù)攪與提升時管道壓力0.1 MPa≤P≤0.2 MPa；攪拌鉆頭穿越淤泥層時電流表讀數(shù)為15～25 A，進入砂礫層時突變?yōu)?0～75 A。

3 水泥攪拌樁施工

3.1 施工技術(shù)要點

水泥攪拌機就位時，應(yīng)調(diào)整鉆機平臺、導(dǎo)向桿，使鉆機傾斜小于1.0%，鉆頭對中樁位誤差不大于1 cm，同時檢查鉆頭直徑，測定鉆桿長度，記錄集料斗中水泥漿初始讀數(shù)及鉆桿初始標(biāo)高。下鉆時使鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進，保持速度1.5 m/min，轉(zhuǎn)速30 r/min，下鉆到離樁底1 m時，調(diào)整鉆速，保持0.3 m/min，使壓漿前的土體充分松動、粉碎，有利于第一次壓漿。鉆桿提升過程必須保持與噴漿一致，噴漿過程中，如發(fā)現(xiàn)套管漏漿或堵管則應(yīng)立即停止噴漿。經(jīng)常觀察供漿計量儀的數(shù)字變化，若發(fā)現(xiàn)明顯減少或突然停止，要立即記錄，以利于補漿或復(fù)攪。供漿必須連續(xù)，拌和必須均勻。保證水泥用量，控制鉆頭提升速度，并保證鉆桿轉(zhuǎn)速，同時噴漿管道壓力應(yīng)保持在0.4～0.7 MPa之間。每打完一根樁后，及時計算該樁實際所用水泥量是否與55 kg/m的水泥用量標(biāo)準(zhǔn)相符。水泥攪拌樁必須確保進入砂礫持力層。成樁后，必須用人工鑿樁頭以免損壞樁身。

3.2 特殊情況下的處理措施

鉆進過程中，卡管時，采取慢速鉆進；提出鉆頭，改進鉆頭；鉆進位置較淺時，改用其他方法疏松土層后再鉆；如果是提升鉆桿時卡鉆，則暫停噴漿，待正常后再復(fù)噴。噴漿過程中，噴漿不暢或堵塞時，應(yīng)檢查灰漿泵運行情況，調(diào)整噴漿壓力；提出鉆頭清理噴嘴；清除固化料中的雜物和大顆粒；噴漿不暢時，操縱噴漿閥門由關(guān)到開、由開到關(guān)，反復(fù)多次處理。

3.3 效果檢驗與評價

工程段試驗樁數(shù)為28根。水泥攪拌樁齡期達28 d后，監(jiān)理在施工段范圍內(nèi)選擇28根樁，由質(zhì)量安全檢測中心做單樁復(fù)合地基載荷試驗。在試驗過程中，隨著荷載的逐級增加，壓板的沉降量逐漸遞增，沒有出現(xiàn)突變現(xiàn)象。在各級荷載作用下，沉降均能達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計要求鉆芯數(shù)量為樁總量的0.5%。施工結(jié)束20 d后，監(jiān)理在施工段范圍內(nèi)選擇50個鉆芯樁點，由勘察設(shè)計院進行鉆孔取芯。

從現(xiàn)場開挖水泥攪拌樁剖面可見：水泥攪拌樁整體性較好，水泥分布較均勻，樁身直徑、樁位符合設(shè)計要求。本軟基處理段在進行路基填土施工前，按照《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》對路基的沉降與穩(wěn)定觀測的要求布設(shè)觀測站，對處理后的軟土地基的下沉量進行觀測。軟土地基開始填筑到路基填土完成，時間約42 d，測得的平均沉降量約45.6 mm，填土完成后，再每20 d觀測一次，共觀測3次，沉降量分別為：9.3 mm、5.8 mm、2.4 mm。從測得的數(shù)據(jù)看，下沉量累計只有63.1 mm，并在填土100 d后，基本不再下沉。工后沉降量完全滿足設(shè)計要求（路基與橋頭銜接沉降差異S＜10 cm，一般路基S＜20 cm），表明水泥攪拌樁加固處理對控制沉降效果良好。

從上述效果檢驗分析可見，經(jīng)水泥攪拌樁加固處理后，地基土強度和變形模量提高，地基穩(wěn)定性增強，復(fù)合地基承載力明顯提高，達到了控制沉降、穩(wěn)定路基的目的。

4 結(jié)束語

當(dāng)公路軟基施工質(zhì)量不合格時，易構(gòu)成隱患且不好檢查及補救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質(zhì)量。