道路路基加固中水泥攪拌樁的設計與實踐

林加明

漳州市平原市政工程設計有限公司（363000）

道路路基加固中水泥攪拌樁的設計與實踐

林加明

漳州市平原市政工程設計有限公司（363000）

針對漳州市某市政道路的工程實際地質概況，對該路段實施加固方案，并總結了項目的設計及其參數計算。

道路路基；加固方案；水泥攪拌樁

漳州市臺商投資區翁角路為主干路，經地質詳細勘察后得知部分路段現有路基承載力較低，不能滿足市政管線承載力100 kPa的基本設計條件，需對其路段進行路基加固處理。由于工期緊張，且漳州地區正值多雨季節,因此在進行加固方案選擇時，優先考慮一方面要保證施工進度，另一方面要保證施工質量達到要求，在此情況下，將目前在福建廣泛使用且具有成熟技術的深層攪拌樁作為首選，并與袋裝砂井+堆載預壓方法進行經濟技術的比較，通過比較認為深層攪拌樁在經濟技術和施工技術方面具有保證，且受天氣影響較小，不影響施工進度,因此最終選取深層攪拌樁進行路基加固。

1 地質概況

翁角路道路擬建段路線長約5.476 km，路基寬50m，根據工程地質勘察報告，擬處理路段場地地層概況如下：

1）耕土：層厚為0.4～1.5m，主要由黏性土組成，濕，松散，力學強度低；2）淤泥質土：層厚0.4～9.1m，屬高壓縮性軟弱土，工程性能差；3）粉質黏土：層厚為1.0～9.1m，可塑～硬塑狀，力學強度一般;4）中砂：層厚為0.2～16.3m，飽和，稍密～密實；5）殘積黏性土：層厚為0.6～26.7m，花崗巖風化殘積而成，可塑狀，力學強度一般。

由于淤泥質土層承載力低，且具有流變、高壓縮性等特點，不能滿足路基要求，因此需要進行加固，以滿足路基承載力要求。

2 加固方案設計

2.1 方案比選

根據漳州地區的地質情況和施工工期要求，提出了深層攪拌樁與袋裝砂井+堆載預壓兩種方案，以下為深層攪拌樁和袋裝砂井+堆載預壓兩種方案在技術方面的比較。

表1 技術比較

綜合考慮，為保障工期進度、質量及項目所在區域水泥攪拌樁處理施工經驗豐富，本次路段軟基處理采用深層水泥攪拌樁，樁頂設置50 cm的碎石墊層并加鋪土工格柵以保障路基均勻沉降。

2.2 場地土層參數選取

根據地質勘察報告,本次地基處理先清表50 cm后進行攪拌樁施工，各土層設計參數如下：

素填土：qs=12 kPa，qp=75 kPa；

淤泥質土：qs=6 kPa，qp=55 kPa；

粉質黏土：qs=15 kPa，qp=150 kPa；

各地層厚度依場地不同位置有一定差異。

2.3 攪拌樁單樁設計

樁徑Φ600，樁長要求進入粉質黏土層不少于50 cm，根據勘測資料，為確保單樁承載力滿足設計要求，本次設計選取淤泥層較厚路段進行計算。

單樁承載力計算：樁長L=9.5m，樁徑d=0.6m，樁周長度S=1.885m,樁身截面積Ap=0.283m2,α＝0.5。樁間土層分布為：素填土厚1m,qs=12 kPa,qp=75 kPa,淤泥厚8m，qs=6 kPa，qp=55 kPa，粉質黏土厚0.5m，qs=15 kPa，qp=150 kPa。

由側摩阻力提供的單樁承載力計算得：

由樁身強度計算得,fcu為90 d齡期立方體抗壓強度標準值，取1.7mPa。

兩者取最小值，所以RK=120.3 kN。

2.4 復合地基承載力驗算

攪拌樁按等邊三角形布置，間距1.3m×1.3m，面積置換率m=0.193，s為間距；β為樁間土承載力折減系數，加固土層為淤泥等固結度較差土層為0.1～0.4,設置褥墊層可取高值,本次β取0.4；λ為單樁承載力發揮系數，取1.0;fs為處理后的樁間土承載力特征值,按天然承載力特征值選取。

滿足要求。

由于路基下臥粉質黏土層承載力為150 kPa，已大于路基加固后承載力，故下臥強度滿足要求。

2.5 地基沉降計算

復合地基沉降量包含加固區的沉降量和加固區下臥層的沉降量，加固區的沉降量采用復合地基壓縮模量法計算，下臥層采用壓縮模量法計算。

經計算，加固區的沉降量為S1=162mm；下臥層的沉降量S2=88mm。

最終總沉降量S=S1+S2=250mm=0.25m＜0.3m(一般路段路基容許工后變形)，滿足要求。

3 攪拌樁施工及其質量控制措施

3.1 施工工序

清表并平整場地→樁位放樣→鉆機就位、調平→檢驗、調整鉆機→正循環鉆至設計深度→啟動高壓注漿泵→反循環提鉆→噴水泥漿至停漿面→重復攪拌下沉至設計深度→反循環提鉆→噴水泥漿至停漿面→成樁結束→關閉機械→移至下一根樁。

3.2 質量控制措施

1）攪拌樁屬地下隱蔽工程，施工質量受機具、施工工藝、施工人員責任心等多種因素影響，故其質量控制應貫穿施工全過程，堅持全方位的質量控制。

2）項目經理部指派專人負責水泥攪拌樁施工，所有施工機械均編號，現場相關負責人名單、水泥攪拌樁樁長、樁距等均標注在鉆機機身顯眼處，確保人員到位和責任到人。

3）嚴格按設計水灰比配置水泥漿液，并定期抽查，其控制措施為：①確定攪拌池的加水量，并在每個池上做出標記,每次加水量必須達到該標記位置；②根據每個池的水量確定需加入的水泥量，如某個池加水量為2m3即2 t,則需加入水泥量為4 t,水灰比2：4=0.5;③將以上數據掛牌告知施工人員，嚴格按要求摻加水和水泥；④配漿時攪拌至少3min，分漿池也不停攪拌，以免產生離析，現場配備多個水泥漿比重測定儀，以備監理和施工管理人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比情況。

4）制備的水泥漿液不應出現離析，停置時間不應過長，超過2 h則應降低標號使用，倒入集料時應加過濾篩，以免結塊而損壞泵體。泵送漿液前管路應保持潮濕，以利于輸漿，現場拌制漿液時應有專人記錄固化劑和外摻劑用量以及泵送漿時間。

5）機身調平以鉆桿是否垂直為依據，為保證水泥攪拌樁垂直度滿足規范要求，在主機上掛一吊錘,操作時用吊線進行控制。

6）水泥攪拌樁施工采用“二噴四攪”工藝，首次下鉆和提鉆均用低檔，復攪時可提高一檔，充分預攪以利于土與水泥漿均勻攪拌。

7）水泥攪拌樁開鉆前，用水清洗整個管道并檢驗有無堵塞現象,待水排盡后方可下鉆。

8）整個制樁過程必須保證邊噴漿邊提升，應連續作業，噴漿時必須使用自動流量計控制實際噴漿量，記錄人員隨時觀察其重量變化，以保證足夠的注漿壓力,控制提升速度和各段漿量均勻。

9）要求供漿連續和攪拌均勻，一旦因故停漿則為防止斷樁和缺漿，應使漿攪拌機下沉至停漿面以下0.5m，待恢復供漿后再噴漿提升。如因故停機超過3 h，為防止漿液硬結堵管，應先拆卸輸漿管路，清洗后備用。

10）為保證水泥攪拌樁樁身質量，首次提鉆噴漿時應在樁底部停留(噴漿坐底)30 s，以使漿液完全到達樁的底端。對樁身上端1/3L(樁長)范圍應進行復攪，將此范圍內的漿液分兩次噴入，使攪拌效果更好。攪拌機提升至地面以下1m時宜用慢速，當噴漿口到達樁頂標高時宜停止提升，在樁頂部位停留30 s，以保證樁頭均勻密實。

11）單根樁開鉆后應連續施工，嚴格控制起噴及停噴高程，不得間斷，以保證噴樁長度。采用流量泵控制輸漿速度，并使攪拌提升速度與輸漿速度同步。施工中發現噴漿量不足時，應按要求整樁復攪，復噴量不少于設計用量。如遇停機或機械故障停噴,應及時記錄中斷高程，待恢復正常后立即復攪且與前次攪拌重疊1m以上，如中斷時間超過12 h則應采取補樁措施，并將補噴情況填報在施工記錄內。

12）根據成樁試驗確定的技術參數進行施工。現場操作人員認真填寫施工原始記錄，包括施工樁號、施工日期、天氣情況；灰漿泵和管道壓力；鉆機轉速;泵送時間、噴漿深度；鉆進速度、提升速度；漿液流量；每米噴漿量和外摻劑用量；復攪深度；停漿時間。

4 加固效果檢驗

根據設計要求,該路段在單樁成樁后3 d用N10型輕便動力觸探對樁的加固效果進行檢驗，檢驗時按1%的施工總樁數（最少不能少于3根）進行抽檢，結果顯示，抽檢的多根樁的強度均符合設計要求，達到了預期的加固效果。

5 結語

深層攪拌樁對此路基進行加固，施工進度得到了保證，完全符合設計要求，目前翁角路部分路段路基加固已實施完成一段時間，現階段沒有發現明顯的路基變形或下沉等情況。

漳州地區地層較為復雜,軟弱地層分布較廣，地下水豐富，因此在道路建設過程中往往要進行地基處理,深層攪拌樁最適宜于加固各類飽和軟黏土，且具有土方量小、施工速度快等特點，現階段的施工工藝也比較成熟，因此在漳州地區得到了較廣泛的應用。