水泥砂漿樁加固軟土地基施工技術

辛德才

（中鐵三局六公司，山西 晉中 030600）

1 引言

近年來，復合地基理論的研究和應用技術發展較快，一些新的樁型、施工設備和施工工藝應運而生。水泥砂漿樁復合地基是首次使用在客運專線的一種新型地基處理技術。水泥砂漿樁是由水泥、細砂、水按一定的配合比拌和，與樁、土體攪拌而成，具有一定的黏結強度，它與樁間土一起，通過褥墊層形成水泥砂漿樁復合地基，而且適用范圍較廣，可用于處理黏性土、粉土、砂土、人工填土、淤泥質土等地基。

2 水泥砂漿樁的加固原理

水泥砂漿樁是利用鉆機將帶噴頭的鉆桿在鉆進過程中，將預先配制好的漿液通過高壓泵使液流獲得巨大能量后，液流從鉆桿鉆頭的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，在鉆進過程中與攪拌破壞土體充分攪拌混合，在土中形成一定直徑的柱狀固結體，從而使地基得到加固。

3 工程概況

以石武客專SWZQ-1標安東站水泥砂漿樁施工為例。石武客專安陽東站路基工程地層土為粉質黏土，屬松軟土地基。安全線及站臺區無砟軌道應力影響線以外非正線路堤填筑段，采用水泥砂漿樁進行地基加固處理，處理深度大于25m，樁徑設計為50 cm，樁間距沿線路縱向1.50m，橫向1.5～2.0m，按矩形布置。

4 水泥砂漿樁復合地基的作用機理

水泥砂漿樁復合地基加固主要有：樁體作用、擠密作用、褥墊層作用。當基礎承受豎向荷載作用時，樁與樁間土都要發生沉降變形，由于樁的模量遠大于樁間土，故樁比土的變形小，且會產生荷載逐漸向樁頂集中現象。基礎下設置了褥墊層，樁可以向上刺入，樁項上的墊層材料在受壓的同時會擠向周圍樁間土，以保證在任一荷載下，樁與樁間土始終參與工作。

5 水泥砂漿樁樁體材料及配合比

水泥砂漿樁樁體由水泥、細砂加水在攪拌機中強制攪拌而成。

（1）水泥：32.5級礦渣硅酸鹽水泥（地下水具侵蝕性時），水泥摻入比不小于18%，水泥砂漿水灰比選用0.45～0.7。

（2）細骨料：選用干凈細砂，灰砂比采用：0.3～0.5。

（3）水：水質檢驗符合施工用水標準。

（4）試驗配合比：1（水泥）∶0.5（砂）∶0.6（水）。

6 兩噴四攪水泥砂漿樁施工工藝

6.1 施工準備

（1）場地施工前，應挖除地表植物根系并將場地整平。

（2）對場地內地表水、地下水及施工用水水質進行取樣檢驗。

（3）施工場地應具備“三通一平”條件。

6.2 測量放線

根據設計圖紙，施放出線路的橫縱軸線及樁位的準確位置，要定鐵釘標記，撒白灰標識，向監理工程師報檢。

6.3 鉆機就位

鉆機就位需平整、穩固，在施工中不發生傾斜、移動。就位后，校正好鉆桿的位置和垂直度，并在鉆架上標記控制鉆孔深度的標尺。

6.4 水泥砂漿的拌制

砂漿采用二次攪拌工藝，攪拌順序為：先向攪拌桶里注水；邊攪拌邊摻入水泥；水泥漿攪拌均勻后，逐量加入細砂；攪拌均勻后，放入二次攪拌桶內進行二次攪拌，待用。在控制好漿液各組成部分的重量外，還應控制好漿液的比重，從而控制好水泥砂漿的配置。每盤料每次拌和時間不小于60 s。

6.5 鉆進攪拌成樁

（1）噴漿攪拌下沉：樁機就位后啟動電機，待轉速正常后，邊旋轉切土邊下沉，將預先配制好的漿液通過高壓發生裝置使液流獲得巨大能量后，從鉆桿鉆頭的噴嘴中高速噴射出來，與鉆進過程中的攪拌破壞土體充分攪拌混合。樁機鉆桿下沉，下沉速度為1.6～2.0m/min，噴漿壓力為0.3～0.5MPa，至設計加固深度以下0.2m，繼續攪拌30 s。

（2）攪拌提升：攪拌勻速提升，攪拌提升速度0.8～1.8m，攪拌速度57轉/min，攪拌頭尖部距預定停漿面1.6～1.8m時（即攪拌頭的長度）停止提升，繼續攪拌30 s后再提出鉆頭。

（3）重復噴漿攪拌下沉：為保證水泥漿和土攪拌均勻，將鉆機重復噴漿攪拌下沉至設計加固以下0.2m，停止提升繼續攪拌30s。

（4）重復攪拌提升：重復提升攪拌至預定的停漿面，在攪拌頭尖部距預定停漿面1.6～1.8m時停止提升，繼續攪拌30 s后再提出鉆頭。

6.6 移機

當一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁的施工。下一根樁施工時，還應根據軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復核，保證樁位準確，再重復進行上述步驟的施工。

6.7 鑿樁頭及清理樁間土

混合料終凝后，進行打樁棄土清運。完畢后，人工開挖50 cm的保護層，截除樁頂設計標高以上樁頭。

7 勞動力組織及設備配置

（1）勞動力組織（每班組）。樁機司機1人，砂漿拌制人員3人，輔助工3人。

（2）水泥砂漿樁主要機械配備（單個作業面）。SJB-Ⅰ水泥砂漿樁基4臺，卷揚機1臺，變量泵1臺，砂漿攪拌機1臺，注漿泵1臺。

8 水泥砂漿樁施工要點及注意事項

8.1 水泥砂漿樁施工要點

（1）在下鉆前，以樁位為中心，用土圍一個大于樁徑10 cm，高20 cm的圍堰，防止漿液外溢。

（2）制備好的漿液不得離析，泵送必須連續。現場控制好摻灰量、摻砂量、水灰比、噴漿壓力、提升速度、下鉆速度、下鉆深度等施工參數。

（3）當泵壓值過大時，噴漿管有可能堵塞。因此，必須停泵，提鉆進行檢查。

（4）攪拌機預攪下沉時不宜沖水，當遇有硬土層下沉太慢時，方可適量沖水，但應考慮沖水對樁身強度的影響。

（5）樁機操作者與攪漿施工員保持密切聯系，保證攪拌機噴漿時連續供漿。因故需暫停時，為防止斷樁，等恢復供漿時，應在斷漿面上重復搭接0.5m噴漿施工。因故停機超過3 h，應拆卸管道清洗。

（6）每次鉆頭提出地面后,均應及時清理鉆頭上的淤泥，并用鐵棍檢查噴漿管是否堵塞。

（7）選用合理的施工機械設備,特別是適應地質情況的鉆頭。

8.2 水泥砂漿樁施工注意事項

（1）水泥砂漿樁施工完成28 d內，不得有任何機械在上面行走。

（2）水泥砂漿樁施打順序為隔樁跳打，采用從線路中心向兩側依次推進。

（3）打樁棄土清運，不可對設計樁頂標高以下的樁身造成損害，不可擾動樁間土，不可破壞工作面未施工的樁位。施工時嚴格控制標高，不得超挖。

（4）現場材料做好防雨、防潮工作，以防水泥結塊等。

（5）在基槽開挖和截樁頭造成斷樁時，必須接樁至設計樁頂標高，剔平鑿毛樁頂并清理干凈，用C15豆石混凝土接樁，并超出樁周200mm。

（6）為保證質量，施工樁頂標高宜高出設計樁頂標高不少于0.5m。

9 質量檢測

9.1 成樁工藝性試驗

在工程樁施工前，先做不少于3根的試驗樁，并在豎向全長鉆取芯樣，檢查樁身混合料的密實度、強度和樁身垂直度，根據發現的問題及時修正施工工藝。

9.2 樁基質量檢驗

（1）施工質量檢驗主要檢查施工記錄、樁數、樁位偏差、樁體試塊抗壓強度等。

（2）成樁28 d后進行地基承載力試驗和無側限抗壓強度檢測，復合地基承載力及單樁承載力各1‰，且檢測數量各不少于3根。無側限抗壓強度檢測抽檢數為樁總數的2%，并不少于3根，抽芯于1/4樁徑處全長抽取，每2.0m取1組試樣。

10 安全措施

（1）場地平整時，要對換填土進行平整壓實，確保樁機在場內移動時不發生傾斜。

（2）由于鉆桿較高，在檢修鉆桿頂部的彎頭時，要求作業人員按照高空作業的要求進行安全防護。

（3）夜間施工時，要求配備足夠的照明燈。

11 環保措施

水泥和其他細顆粒散體材料在運輸、存放時，應加以覆蓋。現場制定灑水降塵措施。廢水、廢碴、廢漿應隨時運往棄土場，不得隨意排放。

12 結束語

安陽東站中鐵三局六公司共施工水泥砂漿樁115 480m，從檢測及監控情況看，路基沉降量小，均在8mm范圍之內。經過本工程完工后鉆探取芯，樁長符合設計要求，28 d無側限抗壓強度均大于3.0MPa，復合地基承載力均大于200 kPa，單樁承載力均大于300 kPa，滿足設計要求。