關于軟基處理新工藝釘形水泥土雙向攪拌樁試樁方案的探討

嚴漢東

江蘇東南交通咨詢監理有限公司 210018

關于軟基處理新工藝釘形水泥土雙向攪拌樁試樁方案的探討

嚴漢東

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1 工程概況

軟土地基需根據其性質、厚度等，主要采取塑料排水板、釘形水泥土雙向攪拌樁、淺層換填等不同的方式進行處理。釘形水泥土雙向攪拌樁其施工機械相對傳統的水泥土攪拌樁施工機械在動力傳動、鉆頭、鉆桿做了改進，具有就地攪拌均勻、擾動小、受力合理、工后沉降小、經濟性強等優點，在徐明高速，這一新工藝得到了推廣使用。下面重點針對釘形水泥土雙向攪拌樁試樁方案做一個重點闡述和探討。

2 試樁目的及相關數據

為了科學的指導施工，獲取地質條件的施工參數，嚴格控制釘形水泥土雙向攪拌樁的施工質量，在施工前，將根據設計要求進行現場工藝性試樁，應確定以下一些性能：

A、試驗所確定的配合比、水灰比是否合適；同時合理選擇噴漿口的位置及大小（供參考的噴嘴口的位置在葉片的2/3處，噴漿口大小按現場測定）；

B、掌握下鉆、提升的困難程度，確定下鉆、提升速度；

C、掌握鉆頭進入硬土層電流變化情況；

D、確定水泥漿液密度；

E、確定合適的輸漿泵的輸漿量；

F、掌握水泥漿到達噴漿口的時間、攪拌機提升、下沉、復攪提升速度等參數。

G、驗證鉆頭葉片的角度設置；

試樁的根數和地點根據施工設計圖和設計相關要求確定，試樁的施工技術參數應滿足下表要求：

相鉆進速度：≤1.5m/min；平均提升速度：0．8m/min～1.2m/min；攪拌速度:30r/min～50r/min；鉆進時噴漿壓力:0.2Mpa～0.4Mpa；葉片間距:250mm（若粘性土的Ip過大，可適當增加間距）；葉片寬度:20mm;葉片厚度,30mm葉片傾角：12°；試樁漿液配比（水泥摻量）：13%、13.5%、14%、14.5%。試樁數量為每種配比各3根。

3 釘形水泥土雙向攪拌樁施工工藝

3.1 施工前準備工作

考慮到受工期及路基季節性施工的影響，盡快開始對軟土地基進行處理，尤其是攪拌樁的施工，可邊進行試樁，邊進行試驗。

A、水泥土攪拌樁樁基施工前，還需在施工現場搭建水泥漿拌漿施工平臺，并在平臺附近搭建水泥庫，做好計量設備標定和拌漿工作人員的交底工作，在開機鉆進前按設計水泥漿參數進行漿液拌制。根據我公司多年的施工經驗，本次試樁水灰比控制在0.50～0.60，試樁水泥漿摻灰量按照13%、13.5%、14%、14.5%。具體計算結果見附后所示。

B、試樁之前應對所涉及機械設備進行驗收，合格后方可使用；對于計量設備應按規定進行標定，合格后方可投入使用；原材料（水泥）必須經檢驗合格后方可使用。

3.2 釘形雙向攪拌水泥土攪拌施工

根據設計要求釘型雙向攪拌樁施工的各項參數通過試樁來確定，一般情況下，鉆進速度V<1.5m/min，平均提升速度0.8m/min～1.2m/min，攪拌速度R=30-50r/min，鉆進噴漿、復攪時管道壓力0.2Mpa

a、步驟一：釘形雙向攪拌機樁機定位，移動到指定樁位并對中；

b、步驟二：啟動雙向攪拌樁施工機械，調整攪拌葉片完全展開至擴大頭直徑，機械沿導向架向下觸土，下面一組葉輪旋轉強制切土，同時開啟送漿泵，通過固連在葉片上的噴嘴向土體中噴水泥漿，促使固化材料就地黏附在旋轉產生空隙的土中旋轉到半周，上面一組葉輪旋轉攪拌，把土與漿體固化材料攪拌混合一起，保證噴漿均勻。這樣兩組葉片同時正反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌樁機持續下沉完成擴大頭端的“攪、噴、拌”過程。

c、在擴大頭底面位置處，通過反向旋轉外鉆桿，調整攪拌機葉輪工作半徑，攪拌葉片調整為樁下部直徑，攪拌樁機沿導向架再次向下觸土，葉輪被帶動反向旋轉強制切土，調整噴漿速度和噴漿量，向土體中旋噴水泥漿。下面葉輪旋轉切土并噴漿，上面葉輪旋轉攪拌保證噴漿均勻，攪拌樁機持續下沉至根部樁底設計標高，完成根部樁的“攪、噴、拌”過程。

d、步驟四：關閉送漿泵、準備樁機提升，攪拌葉片保持下部樁成樁時的旋轉方向，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直到下部的外鉆桿葉片位于擴大頭端標高以下0.5m左右處，開啟送漿泵，固連在葉片上的噴嘴向該處土體中復噴水泥漿，逐步提升至擴大頭端，保證應力集中作用下變截面薄弱環節的安全。

e、步驟五：保持送漿泵開啟狀態，改變外鉆桿的旋轉方向，將外鉆桿攪拌葉片打開到擴大頭端樁體直徑，噴嘴復噴水泥漿，攪拌樁機提升，兩組葉片同時旋轉攪拌水泥土，直到內鉆桿下面的一組葉片位于大樁樁頂。

f、步驟六：關閉送漿泵、停止噴嘴噴漿，保持葉片展開大樁直徑狀態，攪拌樁機沿導向架再次向下觸土，上下兩組葉輪旋轉復攪到大樁樁底面保證噴漿均勻，完成“復攪”過程。

g、步驟七：保持旋轉方向，在大樁樁底面處提升攪拌樁機的導向架，再次提升“復攪”，攪拌樁機提升至地表，完成單樁施工。

h、步驟八：關閉攪拌機械移位至下一樁位。

4 雙向水泥土攪拌樁質量控制措施

4.1 攪拌樁施工前，應進行試樁工藝試驗（可利用工程樁），以掌握對該場地的成樁工藝及各項技術參數，在確認原定施工工藝和水泥配合比可以滿足設計要求時，試樁完畢，否則應將再試，直至達到要求。成樁工藝試驗應達到下列要求：

A、成樁工藝試驗樁數量12根（設計要求不少于10根）滿足要求。

B、滿足設計要求的摻灰量和工藝要求的各項參數。

C、采用2噴4次攪拌的施工工藝，以保證攪拌的均勻程度。

D、掌握各種土質條件下：鉆進下沉、鉆桿提升的速度及困難程度情況，以確保合適的技術措施。

4.2 成樁后七天后采用淺部開挖觀察樁體成型和攪拌均勻程度，并可檢驗樁身直徑，作好記錄，檢查頻率為1‰。同時可采用輕便觸探器鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度，根據輕便觸探擊數用對比法判斷樁身強度。成樁28天后在監理工程師指定樁體的不同部位（樁頭、樁身及樁底）鉆孔取芯，為保證試塊的尺寸，鉆孔直徑不小于108mm,檢驗樁數應隨機抽取5‰，且不少于3根，對于擴大頭部分宜在小直徑樁外取芯，通過芯樣對樁長、擴大頭長度、強度、均勻性等綜合評價。

4.3 雙向攪拌樁復合地基承載力檢測應采用復合地基靜載試驗和單樁載荷試驗。載荷試驗必須在樁身強度滿足荷載試驗條件，并宜在成樁28天后進行。檢測數量為總樁數的1‰～2‰，且每個單項工程不少于3點。復合地基承載力基本值根據置換率、地質條件、單樁承載力等計算，一般應不小于150Kpa,其他質量檢測標準應符合以下規定：

a、樁徑不小于設計值，采用鋼尺量測，檢查頻率≥2%。

b、樁長不小于設計值或電流、鉆進速度控制值，采用鉆芯取樣結合施工記錄檢查，檢查頻率100%。

c、擴大頭高度不小于設計值，采用鉆芯取樣結合施工記錄檢查，檢查頻率0.5%。

d、水泥摻入量不小于設計值，采用施工記錄檢查，檢查頻率100%。

e、水灰比采用測水泥漿比重檢測，比重偏差小于5%，每臺班檢測不小于1次。

f、噴漿量控制，每臺泵應標定一次，宜采用相關儀器記錄。水泥質量須符合國家標準，采用送檢方式，每2000m3檢測一次。

g、根據設計圖紙進行樁位放樣。樁位定位平面偏差<50mm。

h、為保證樁體的垂直度，應將鉆機平面調平以使鉆桿導向對地面保持垂直。使其垂直度偏差<1%，鉆頭直徑磨損量小于1cm。

4.4 雙向攪拌樁施工時可能發生的問題（切土困難）及解決措施

主要可能發生在擴大頭部分原地面以下2m～3m部位，分析原因主要可能有以下幾個方面：

1）地質條件顯示在該部位存在含砂黏土層，對攪拌頭下攪產生阻力；

2）攪拌頭雙層葉片使下攪阻力增大；

3）電機功率不足。

5 小結

通過本次釘形水泥土雙向攪拌樁試樁方案，總結掌握了該工藝相關的工藝參數及質量控制參數，這些參數得到了業主、設計、監理方認可，也為大面積施工提供了指導。

[1]軟土地基攪拌樁加固法技術規范（YBJ225-91）

[2]公路工程地質勘察規范（JTJ064-98）等相關規范規定

[3]公路軟土地基路堤設計與施工技術規范（JTJ017-96）

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.029