淺談道路軟基處理中水泥深層攪拌樁的設計與施工①

摘 要:文章對道路地質情況和軟土地基物理力學特點，闡述水泥深層攪拌樁在高等級道路軟基處理中的設計、施工，在城市道路軟基加固中的運用。

關鍵詞:高等級道路 水泥深層攪拌樁軟基處理質量控制

中圖分類號:U2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0065-01

某市中心區公路，沿線穿越的地貌單元為園緩低丘陵和沖海積平原，地形稍有起伏，高程為1.14～8.15m。且經鐵路、北渠、水稻田積水區(水深為0.2～0.6m)、多處有池塘(水深為0.8～3.0m)。該道路為該市最寬的市政道路，60m寬，八車道，施工工期短，根據實際情況決定采用水泥攪拌樁進行地基處理，并在樁頂設置50cm土工格柵加筋砂石墊層。下面主要對該路段水泥攪拌樁的設計、施工及檢測控制作一系統的闡述，以供同行參考。

1 工程地質條件

(1)根據鉆探揭露，該段地質由上自下依次為:人工填土層:依次為耕植土、素填土、雜填土，總厚度一般為0.50～6.50m，呈灰色、松散狀，稍濕，成分由粘粒、粉粒、砂礫、建筑垃圾、磚塊及碎石組成。近期回填，欠固結。

(2)粉質粘土:灰黃色，可塑～硬塑，稍濕，厚度1.7～6.3m。中等韌性，切面稍光滑，坡積形成。

(3)淤泥:深灰色，飽和，流塑，厚度1.3～9.1m。韌性高，無搖振反應，較光滑，海積成因。

(4)粗砂:淺灰、灰黃色，飽和，松散～中密，厚度0～1.9m。顆粒級配不均勻，分選性較差，沖積形成。

(5)粉質粘土:灰黃色，可塑～硬塑，稍濕，厚度0.5～5.3m。中等韌性，切面稍光滑，沖洪積形成。

(6)粗砂:淺灰、灰黃色，飽和，松散～中密，厚度0.4～3.8m。顆粒級配不均勻，分選性較差，少量粘性土，沖洪積形成。

(7)殘積礫質粘土層:灰黃色、淺黃色，可塑～硬塑，稍濕，厚度1.8～16.1m。為花崗巖風化殘積而成。

2軟基加固原理

水泥深層攪拌法是采用專用深層拌和機械，將預先制備好的水泥漿等固化劑注入軟土中，并與軟土就地強制攪拌均勻形成拌和土，利用水泥的水化及其與土粒的化學反應獲得強度，而使地基得到加固的方法。

3施工控制

3.1 施工前準備工作

施工前在現場取有代表性土樣，進行室內配合比試驗，由于施工工期緊，設計要求樁身的7d抗壓強度不小于413KPa，水灰比0.4～0.5之間經試配7d強度達到610kPa。由于本段軟基土體的物理力學性質偏差較大，為了確保樁身質量，開工前根據地質剖面圖進行分段分區進行試樁。因該場地有多處池塘，這些地方已先行抽水和清淤，回填土并予以壓實處理。

通過試樁，確定采用四攪四噴的施工工藝，鉆機的鉆進、提升速度控制在0.5～0.8m/mim為了保證地面以下0.5～1.0m范圍內加固土的密實程度及樁頭水泥均勻性，攪拌頭提升至地面原地噴漿10～15s，并適當加大噴漿壓力。

3.2 施工過程中的質量監控。

根據本工程攪拌樁數量大，工期緊，地質復雜的特點，實際施工按試樁時分區分段確定的樁長，并根據施工時樁機電流表變化，確定進入持力層情況，做好施工記錄。現場監理在現場記錄攪拌機進尺深度，嚴格控制好水泥漿液密度，經常檢查噴頭和輸漿管以防堵塞。每根樁施工時間不少于40min。

3.3 施工質量控制總結。

結合試樁獲得的技術參數和專題會中專家的意見，大面積施工前和施工過程中應重點控制好以下幾點:

(1)用品質優良的水泥品種，原則上采用旋窖水泥，為了使攪拌樁質量得到保證，水泥品牌應相對固定，若需更換，必須先進行試驗，以分析確定水泥品種與地下水和有機質的固結效果。

(2)外摻劑的選配，考慮外摻劑是否會對強度造成影響，與水泥是否搭配，與地下水質和有機質是否起很好的化學固結作用。

(3)水泥摻入量，應通過試樁確定，原則是既合理又能滿足設計強度要求。如本工程原設計50cm樁徑水泥摻量15%，不小于55kg/m，經試樁確定，水泥用量按65kg/m控制，效果理想，且控制在15%摻入量范圍內。

(4)施工工藝控制，通過試樁掌握相關的工藝參數和工藝流程，如水泥漿液量與鉆進、提升速度、噴漿壓力等，另外最重要是控制好樁身土體的有效均勻環切和攪拌，達到樁身攪拌和水泥漿含量均勻的目的。

(5)大面積施工前，對試樁獲得的成熟工藝及參數向施工班組進行詳細的技術交底。應盡可能采用熟練的施工操作手，且人員要固定，不能隨意更換，如實作好相關施工記錄。

(6)對原材料需加強檢驗，水泥攪拌樁屬露天作業，線路長，流動性大，水泥應采用經標定的計量稱計量，不能按包數計量，需防潮防雨，且存放不超過三周。

4 質量檢測

4.1 輕型觸探。

在成樁3d后，采用輕型觸探儀進行檢測，N10貫入30cm錘擊數大于等于20擊，作為判斷水泥土早期強度的合格標準，并通過試樁現場檢測，與28d抽芯結果比較，表明樁身強度是滿足設計要求的。此方法操作簡單，有利于盡早判斷樁身強度，從而為后序施工提供保障，是監理和施工單位常采用的檢測和施工控制的方法。本工程要求施工單位按照20%的檢測頻率進行控制。

4.2 靜載試驗。

單樁復合地基承載力檢測頻率為5‰～10‰，結合本工程實際，經采用慢速維持荷載法和快速維持荷載法，單樁豎向承載力均大于200KN，滿足設計要求。還進行了水泥攪拌樁復合地基載荷板測試，最大測試荷載均為346KN/m2，測試均未達到極限承載狀態。

4.3 抽芯檢驗。

采用J-50型鉆機，開孔用110口徑鉆頭，下部采用90鉆頭鉆進取芯，根據相關規范的要求，經觸探和載荷試驗檢驗后對樁身質量有懷疑時，應在成樁28天后，用雙管單動取樣器鉆取芯樣作抗壓強度檢驗，檢驗數量為施工總樁數的5‰，通過抽出芯樣的長度與施工記錄進行比較，確定樁長偏差。由于本工程觸探和載荷試驗效果良好，僅對試打樁部分進行取芯，根據樁身28d抽芯芯樣無側限抗壓強度大于1.35MPa，作為判定樁身強度合格標準。經實際抽芯檢測，樁長偏差、樁身強度均滿足設計要求。

5 結語

水泥攪拌樁處理軟土地基能有效地使樁、土體形成復合地基，大大降低了樁間土的應力，提高了地基的強度和承載力。實施過程中必須結合工程的實際地質條件與經驗數據，通過試樁對設計參數進行驗證和必要的修正，大面積施工的質量監控是水泥攪拌樁處理軟基成敗的關鍵，檢測則是作為一種對設計、施工質量的評定手段。

參考文獻

[1]《地基處理技術》鄭俊杰編著2004-9-1華中科技大學出版社.

[2]《建筑地基處理技術規范》GB50007-2002.

[3]《地基處理技術發展與展望》龔曉南編著2004-10-01 中國水利水電出版社.