水泥土攪拌樁在鐵路地基處理中的應用

萬廣臣 朱 琦

(1.中鐵工程設計咨詢集團濟南設計院，山東濟南 250022;2.山東省交通規劃設計院，山東濟南 250022)

1 加固機理

水泥土攪拌樁是利用水泥(或水泥砂漿)等材料作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將地基土和固化劑強制攪拌，使地基土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。

2 適用條件

水泥土攪拌樁適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土為符合以下條件之一時，應慎用:

(1)天然含水量小于30%(黃土含水量小于25%)、大于70%;

(2)地下水pH值小于4;

(3)泥炭土、有機質土以及塑性指數大于25%的黏土。

3 工程概況

3.1 工程簡介

該工程為一段路基處理，位于魯西南沖積平原，地形平坦開闊，高程32.0～35.0m，攪拌樁加固長度約120m，寬4.4～16.5m，設計樁長8m，水泥土攪拌樁加固地基橫斷面和平面布置分別見圖1和圖2。

圖1 水泥土攪拌樁加固地基橫斷面

圖2 水泥攪拌樁平面布置

3.2 工程地質和水文地質條件

表1 物理力學指標

4 參數選用及室內配合比試驗

4.1 參數選取

現場擬處理的土層為第②層淤泥質粉質黏土和第③層粉土，環境類別為硫酸鹽侵蝕，進行室內配比試驗時選取的設計參數見表2。

表2 設計參數

4.2 室內配合比試驗

水泥土攪拌樁施工前應進行室內配合比試驗，并進行現場試驗。主要流程如下:

現場鉆孔采集軟弱土樣→土樣密封送到實驗室→按設計參數配制水泥漿→按設計參數攪拌水泥、土樣→攪拌均勻的拌和土裝入試模→試模放入振動臺振動密實成型→2d內拆模養護→達到齡期后進行抗壓強度試驗。

5 工藝性試樁

5.1 試樁布置

水泥土試塊達到要求后，為了確定水泥攪拌樁的各種技術參數，需進行現場試樁，以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。此次試樁6根，排成2行，三角形布置，間距1.2m，樁長8.0m，樁底穿透軟弱地層，進入持力層0.5m，將軟弱地層全部加固，試樁布置見圖3。

圖3 試樁布置(單位:m)

5.2 施工工藝流程

施工采用SP-5型水泥土攪拌機，采取四噴四攪的施工工藝，施工流程如下:

樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→噴漿攪拌下鉆至樁底→原位旋噴30 s→噴漿攪拌提升至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至樁底→噴漿攪拌提升至地表→成樁結束→施工下一根樁。

5.3 成樁檢驗

(1)輕型動力觸探(N10)檢驗

在6根樁中3根樁按照7 d齡期的輕便觸探擊數做檢驗，輕便觸探的深度一般不超過4m，測試位置一般不在樁中心，表3為輕型動力觸探(N10)數成果統計，由實測數據知，均大于40擊，樁身強度滿足設計要求。

表3 輕型動力觸探(N10)數統計

(2)現場取芯試驗

取芯強度檢測是在攪拌樁達到28 d齡期后，通過地質鉆機，連續鉆取全樁長范圍內的樁芯，并對取樣點芯樣進行無側限抗壓強度試驗，確定是否達到要求的1.2 MPa。本次取芯選用XY-100型鉆機，鉆機洗液為清水，金剛石鉆頭，雙管單動巖芯管，巖芯管內外徑分別為89 mm和108 mm。表4為檢查項目結果。

表4 檢查結果

通過試樁記錄結果分析，成樁質量良好，滿足設計要求。

6 竣工檢驗

水泥攪拌樁的大規模施工28 d后，按照規范及設計要求，需進行復合地基檢測，本工程設計復合地基承載力不小于150 kPa。本次檢測委托一家專業檢測機構進行，從檢測報告來看，水泥土攪拌樁的單樁載荷試驗和復合地基載荷試驗承載力全部滿足設計要求。

7 結論

本工程經使用檢驗，采用水泥土攪拌樁處理地基對地基土的加固效果良好，達到了預期的質量、經濟效益。

在該地質條件下施工的水泥土攪拌樁無側限抗壓強度、單樁載荷試驗和復合地基承載力指標均符合設計要求，可供類似工程參考。

施工工藝及參數見表5。

表5 施工工藝及參數

［1］JGJ106—2003 建筑基樁檢測技術規范［S］

［2］JGJ79—2002 建筑地基處理技術規范［S］

［3］TB10106—2010 鐵路工程地基處理技術規程［S］

［4］GB50007—2002 建筑地基基礎設計規范［S］

［5］CECS03.88 鉆芯法檢測混凝土強度技術規程［S］