水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術初探

威海市南海新區建設局 山東威海 264400

摘要：在軟土路基施工中采用水泥攪拌樁技術進行軟土施工處理，可以有效降低路基的總沉降量、增加市政帶路的荷載承受能力、提高抗豎向變形能力及減少工期等，現階段大量市政工程施工建設中都采用了這種施工方式。本文首先分析了水泥攪拌樁處理軟土路基作用機理，然后詳細闡述了水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術要點，最后探討了水泥攪拌樁施工控制要點及特殊情況的處理。

關鍵詞：水泥攪拌樁；軟土路基；試樁；噴漿；攪拌

一、水泥攪拌樁處理軟土路基作用機理

在軟弱地基上進行施工時，最好的方法就是對軟土地基進行加固，最大限度的利用原狀土的承載力或其他力學性能，水泥攪拌樁既是這種原位的加固方法。具體加固機理如下：

（一）水泥的水解和水化反應

水泥加固土的物理化學反應過程，是通過專用機械設備——深層攪拌機械將固化劑（水泥）灌入需處理的軟土地層內，并在灌注過程中充分攪拌，使水泥與土發生化學反應，形成凝膠體，將土顆粒凝結在一起形成一種穩定的結構整體，這就是水泥骨架作用，同時，水泥在水化過程中生成的鈣離子與土顆粒表面的鈉離子進行離子交換作用，生成穩定的鈣離子，從而進一步提高土體的強度，達到提高其復合地基承載力的目的。

（二）粘土顆粒與水泥水化物的作用

水泥的各種水化物生成后與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發生化學反應。這些新生成的化合物在水中和空氣中逐漸硬化，而增大了水泥的強度。由于其結構較致密，水分難于侵入，從而使水泥土具有足夠的水穩定性。

二、水泥攪拌樁處理市政軟土路基技術要點

（一）施工準備

1、施工機械準備

目前水泥攪拌樁在市政軟基處理中最常用的施工機械主要有鉆機、粉漿機及壓縮機。水泥攪拌樁成樁的主要機械就是鉆機，這種機械的主要應用功能為動力大、操作方便、能在速度不同的情況下進行均勻地正向鉆進或反向提升，同時還可以全方位地自行移動。作為漿體材料定量發送的主要機械設備，噴漿設備的組成部分分別為儲灰罐、發送裝置及計量控制裝置等，這些部件都是市政軟基處理的關鍵性施工設備。壓縮機可以提供一定壓力氣源給水泥攪拌樁進行有效施工，促使水泥漿液突破噴漿口土體阻力向軟土內進行噴灑。

2、施工設備及材料檢測

在公路軟基處理施工中每臺樁機一定要配置相應的記錄器，其主要功能為對每米樁身噴漿量進行記錄及有效控制，在記錄器上必須自動準確地對操作時間、深度、噴漿量、樁位編號、復攪深度、復攪次數等參數進行詳細記錄。必須標定樁機上的氣壓表、轉速表、電流表、電子稱等，當發現儀表不符合施工規定及質量不合格是可以更換儀表，只有這樣才能確保施工的質量。分別把兩個0.5kg 的吊線錘設置在樁機鉆架兩個垂直的面上，同時將垂直線畫上。將鉆進刻度線畫在每臺樁機的鉆架上，明確標明其深度。

水泥攪拌樁所使用的施工材料主要就是水泥，在施工前必須在試驗室對施工采用的水泥進行抽樣檢測。確保其符合施工要求時，才能施工。在水泥等施工原料的選擇中，施工企業必須選擇產量多、質量穩定的大規模水泥生產廠家。在存放水泥過程中，必須確保存在地點與防雨、防潮等施工要求相符合，杜絕在施工中使用過期、受潮等質量不合格的水泥。

3.水泥攪拌樁設計

（1）強度控制標準。設計要求施工完后，水泥攪拌樁樁身28d后的無側限抗壓強度不小于1.3MPa，單樁復合地基承載力不小于130KPa。

（2）水泥攪拌樁孔位布置。水泥攪拌樁孔位按正方形分布，樁直徑為50cm，樁間距為0.8m～1.2m。

（3）水泥攪拌樁樁深設計。根據鉆孔地質資料，設計暫定樁長9.5m，實際樁長以打到砂礫持力層為準。實際施工中，樁長在8.2m～11.3m之間，以9m左右最多。

（二）試樁

在進行大規模施工前需要進行試樁，通過試樁可以對攪拌樁施工過程中的各項最佳參數進行確定，對大規模施工具有較強的指導作用。對于需要進行試樁的數量則需要按照設計要求來進行確定，試驗完成后要對地基土進行實驗，而且需要樁身在28小時內側向抗壓強度小于設計要求，當試驗檢驗合格后才說明試樁成功，才可以進入水泥攪拌樁的大規模施工階段。

因此，現場安排9根樁進行試樁，取得如下施工參數：鉆進速度V≤1.5m/min；提升速度V≤0.8m/min；攪拌轉速V=30r/min；噴漿管道壓力0.4MPa～0.7MPa；鉆進復攪與提升時管道壓力0.1MPa≤P≤0.2MPa；攪拌鉆頭穿越淤泥層時電流表讀數為15A～25A，進入砂礫層時，突變為50A～75A。

（三）水泥攪拌機械安裝、就位

現場拼裝鉆機、就位，對于首次進入施工現場時，則需要對樁機的各種儀表、測量儀和打印機進行標定，而且施工過程中要進行反復的檢查施工過程中要特別注意鉆頭葉片磨損的程度，對于磨損超過規定限度的要對其進行及時補焊，從而使樁體的樁徑得到保證，在移動鉆機過程中，要確保孔位的正確，保持鉆桿軸線和鉆孔中心位置垂直，傾斜度不允許超過規定值。

（四）攪拌、噴漿

鉆機啟動后，鉆桿則需要保持勻速、持續的下沉狀態，在下沉過程中進行的攪拌切土，同時還要開啟送漿泵，這樣就邊旋轉攪拌邊向土體內噴漿，直到設計的深度，而到達這個深度后則需要在這個位置停留三十秒以上，使其持續噴漿，從而確保水泥漿和土體能夠充分的進行攪拌。

（五）提升攪拌

利用攪拌機提升，不僅可以有效的避免噴漿口出現被堵塞的情況，而且可以達到繼續的混凝土水泥土的目的，而到攪拌機提升到樁頂時，需要在原位的攪拌二分鐘以上。

（六）檢測

水泥攪拌樁成樁七天左右，將樁頭淺開挖約 1.5m，對攪拌樁的質量進行檢測，同時采用觸探儀對樁體直徑進行測量及質量進行檢測。水泥攪拌樁成樁三周左右時，芯樣位置控制在樁徑 1/4 處及樁長范圍內，并對樁體的完整性等進行有效檢驗，芯樣的無側限抗壓強度要與設計要求相符合。將芯樣取出后采用水泥砂漿灌注將孔洞進行封閉。

三、水泥攪拌樁施工控制要點及特殊情況的處理

（一）施工控制要點

1、水泥攪拌樁開鉆之前，先用水清洗整個管道，使整個管道暢通無阻，無堵塞情況，清洗后等水排盡后方可下鉆。

2、樁機就位后，必須平整，仔細調整樁深垂直度，保證施工過程中不發生傾斜，移動，倒塌等，使攪拌軸保持垂直滿足規范要求。

3、施工過程中，現在施工人員應做好施工記錄，認真記錄各項參數包括天氣情況，施工日期，施工樁號，該樁各項技術參數及施工過程中遇到了各項問題及處理辦法。

4、水泥攪拌配合比：必須嚴格按照設計要求配置漿液，施工中做好計量工作，水泥漿不能發生離析，必須連續泵送，配置專人進行記錄。

5、泵送漿液前，管路應保持潮濕，以利輸漿。泵送漿液過程中，泵的壓力必須保證足夠穩定，供漿不能間斷必須連續進行，拌和必須均勻。如遇到漿液硬結堵管，必須立即拆卸輸漿管道，清洗干凈。

6、為保證水泥攪拌樁是施工質量，施工過程中第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30s緩慢鉆進，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30s。

7、為確保樁體水泥摻入時均勻、連續，要求前臺與后臺操作人員相對固定、密切配合。后臺供漿停機時，應及時通知前臺以防止斷樁和缺漿。

（二）特殊情況處理

1、在鉆進過程中，當卡管時，采取實行慢速鉆進；提出鉆頭，改進鉆頭；鉆進位置較淺時，改用其他方法疏松土層后再鉆；如果是提升鉆桿時卡鉆，則暫停噴漿，待正常后再復噴等措施。

2、在噴漿過程中，噴漿不暢或堵塞時，應該采用檢查灰漿泵運行情況，調整噴漿壓力；提出鉆頭清理噴嘴；清除固化料中的雜物和大顆粒；噴漿不暢時，操縱噴漿閥門由關到開，由開到關，反復多次等方法處理。

3、當攪拌機遇到較大阻力下沉困難時，出現電機跳閘等情況，這是排除電壓低的原因外，則可能是由于圭質硬或是遇到石塊所導致的，需要利用沖水或是挖除石塊等措施來進行處理。

4、對于土質粘性較大的情況，這時攪拌機自身的重量則無法使其沉到設計的深度，在這種情況下，則需要對攪拌機的自重進行增加，或加設加壓裝置來加快攪拌機下深的速度。

5、如果在投料時不準確，則會導致灰漿泵出現漏漿及輸漿量大的情況發生，這樣則會導致沒達到設計高程時漿液已全部噴空，所以需要對其投料量、輸漿量進行重新設定。

6、當攪拌加水過量或輸漿管部分堵塞時，會導致剩漿過多，此時要采取重新標定用水量和清洗輸漿管的措施來解決。

參考文獻：

[1]李睿，張海霞.水泥土攪拌樁在高速公路軟基處理中的應用[J].露天采礦技術.2011（04）

[2]林勛祝，楊培弘.深層水泥攪拌樁在高速公路軟土路基處理中的應用[J].四川建材.2008（04）