雙向水泥攪拌樁在沿海地區淤積土地基處理技術措施

劉勝路

(中鐵誠業工程建設監理有限公司，北京 100055)

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雙向水泥攪拌樁在沿海地區淤積土地基處理技術措施

劉勝路

(中鐵誠業工程建設監理有限公司，北京 100055)

結合鐵路工程實例應用，介紹軟土路基地基處理采用雙向水泥攪拌樁施工技術的工作機理、施工工藝及控制要點。

雙向水泥攪拌樁 軟土路基 地基處理

1 工程概況

目前，國外對軟基處理的方法有深層攪拌法、化學灌漿法、加筋土法、地基錨桿法、輕型填土法等。國內常見的軟土路基處理方法有排水固結法、注漿加固法、加筋法、置換法、擠密法及強夯法。

新建連云港至鹽城鐵路Ⅴ、Ⅵ標段位于濱海平原區，為東部沿海淤泥質土沖積平原，地勢寬廣平坦，屬軟土地區，地質狀況復雜，地層變化頻繁，主要為第四系全新統沖積，海積和第四系上更新統沖洪積黏性土、粉土(砂)等地層。水文情況：地表河流縱橫交錯，河道密集，地下水豐富，主要為孔隙潛水，賦存于第四系地層中，受大氣降水和地表水的補給，水量較大，且具有流動性。地基處理大多采用雙向水泥攪拌樁加固，地基處理深度14～16.5 m。

2 雙向水泥攪拌樁的施工工藝及參數

在雙向水泥攪拌樁施工前，需通過工藝性試驗驗證所確定的配合比、水灰比是否合適，掌握下鉆、提升的困難程度，確定下鉆、提升速度；確定單位時間注漿量、每延米注漿量(水泥摻量)等數據。

2.1 施工工藝

雙向水泥攪拌樁的施工工藝主要分為：定位，拌制漿液，開鉆，攪拌，噴漿鉆進，攪拌提升，移位及成樁加測等階段。具體施工工藝見圖1。

圖1 雙向水泥攪拌樁施工工藝流程

(1)樁機就位：將樁機移到指定樁位進行對中、校正，確保基底穩固，樁身水平不傾斜，鉆頭垂直，采用全站儀或在主機上吊一錘球控制鉆桿垂直度。

(2)拌制漿液：按照工藝性試驗確定的施工水泥摻量及水灰比在攪拌機內拌制水泥漿。水泥采用普通硅酸鹽水泥，必須采用機械拌制，漿液要攪拌均勻，加篩過濾，現制現用，拌和時間不少于3 min，用比重計測其相對密度，并檢測稠度，不得產生離析。

(3)開鉆：開鉆前應由施工單位質檢人員和監理人員進行樁前檢查并驗收合格后，方可開鉆。

(4)攪拌、噴漿鉆進：啟動樁機電機，攪拌頭在原地攪拌1～3 min，待攪拌頭轉速正常后使攪拌頭沿導向架邊攪拌邊下沉，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，此時雙軸上的葉片同時正方向旋轉至設計深度。下沉速度由樁基工藝性試驗取得。下沉時需安排專人負責隨時檢查垂直度，如果發現傾斜過大應馬上停鉆調整，直到滿足要求方可繼續開鉆。同時隨時觀察設備運行及地層變化情況。噴漿時應配備壓力表、電磁流量計等儀表設備，自動記錄注漿壓力和注漿量，打印電腦小票作為施工工程控制憑證。

(5)攪拌提升：攪拌機鉆至設計深度后，在樁端就地持續噴漿攪拌30 s以上，使樁端水泥土充分攪拌均勻。然后按工藝性試驗總結的提升速度提升攪拌頭，攪拌提升的同時，雙向攪拌樁機鉆桿上正反旋轉的葉片繼續攪拌水泥土。使漿液和土體充分拌和直至設計頂面高程，當提升至樁頂位置時，應停留攪拌至少30 s。

(6)移位：關閉攪拌機，移動至下一樁位。在移走鉆機后應及時清理冒出的水泥漿，達到與原地面基本相平，并在清理完后的樁位上做好標記。

2.2 雙向水泥攪拌樁施工參數

布袋注漿樁漿液拌制需嚴格控制水灰比，注漿液由水、水泥組成，通過工藝性試樁，得出漿液水灰比0.5～0.55，其90 d無側限抗壓強度不小于1.5 MPa，下沉速度0.5～0.8 m/min；提升速度0.7～1.0 m/min；內鉆桿轉速≥50 r/min；外鉆桿轉速≥50 r/min；下沉時噴漿壓力0.25～0.40 MPa。水泥用量每延米63.5 kg，正反旋轉葉片直徑不小于設計值。

3 雙向水泥攪拌樁施工的優點

雙向水泥攪拌樁地基處理與傳統水泥攪拌樁相比具有以下優點：

采用雙向水泥攪拌樁具有施工速度快，施工質量易于控制，經濟性較高，且更有利于現場文明施工控制等優勢。

①施工工效快：與傳統水泥攪拌樁“兩噴四攪”相比，雙向水泥攪拌樁“一噴四攪”只需要噴漿攪拌下沉、提升一次，通過正反葉片旋轉達到攪拌4次，不需要再次下沉復攪，施工工藝在成樁時間上節省一半。

②強度提高：葉片同時正反向旋轉，阻斷了水泥漿上冒途徑，徹底解決了冒漿現象，使固化劑與土體充分攪拌，不再出現層狀的水泥漿攪拌體，水泥土強度得到大幅度提高。

③擾動小：同心雙軸同時正反向旋轉，使土體對葉片產生的水平旋轉力相互平衡，降低了施工對樁周體的作用。

④便于管理：由于采用“一噴四攪”的施工工藝，不需要復攪復噴，降低了人為因素對施工質量的影響。

⑤易于推廣：使用常規的固化劑，施工機械操作簡單，施工人員接受短期指導即可施工。

4 雙向水泥攪拌樁施工控制要點

4.1 控制要點

(1)水泥漿配制

水泥漿要嚴格按設計的配合比配制。需根據工藝試驗樁基的長度、水泥摻量及試驗水灰比算出每根樁的水泥漿用量，一次性將整根樁的漿液拌制完成，攪拌時間必須達到要求，漿液的密度采用漿液比重計檢測，不得采用邊拌邊使用的施工方式，在噴漿過程中存漿桶內的漿液必須朝一個方向持續攪動。

(2)確保加固強度和均勻性

施工過程盡量連續，輸漿階段應保證足夠的壓力，連續、均勻供漿。因故停漿時，應將攪拌頭下沉到停漿點0.5 m以下，待正常后再噴漿攪拌。因故停機超過3 h，應拆除管道進行清洗，并在原樁位旁邊補樁。嚴格按設計樁位、樁長、樁數以及實驗確定的參數施工，嚴控噴漿和攪拌下沉、提升速度。

(3)選擇合適的動力設備及鉆頭

施工設備必須具有足夠的動力以滿足施工要求，施工前必須進行地質勘查，根據不同的地質情況選擇足夠功率的動力頭。設備要具有調整自身垂直度的功能，在施工過程中應保持樁機底盤的水平和導向架的豎直，雙向水泥攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁位的偏差不得大于5 cm。為保證成樁直徑，需定期檢查葉片直徑，其直徑磨損度不得超過10 mm。

(4)合理規劃施工順序

施工順序宜從中間向外圍進行，或由一邊推向另一邊。雙向水泥攪拌樁施工完成28 d內不得有任何機械在其上面行走，待檢測合格后方可進行上部路基施工。

(5)認真填寫施工記錄

現場施工人員應認真填寫施工原始記錄，記錄內容包括：(1)施工樁號、施工日期、天氣情況；(2)噴漿深度、停漿高度；(3)灰漿泵壓力、管道壓力；(4)鉆機轉速；(5)鉆進速度、提升速度；(6)漿液流量；(7)每米噴漿量和外摻劑用量；(8)復攪深度。

4.2 施工中注意事項及常見問題的解決

雙向水泥攪拌樁施工過程中常見問題及處理辦法見表1。

表1 雙向水泥攪拌樁施工過程常見問題及處理

5 試驗及質量檢驗

雙向水泥攪拌樁質量檢測分成樁質量檢測和承載力檢測。成樁質量檢測是在成樁28 d后采用樁長范圍鉆孔取芯，進行完整性、均勻性、無側限抗壓強度檢驗；承載力試驗實在成樁28 d后進行單樁載荷試驗，驗證地基承載力是否滿足設計要求。

連鹽鐵路Ⅴ、Ⅵ標段雙向水泥攪拌樁共約39.5萬根，在成樁28 d后任意抽取總樁數的2‰分別進行取芯檢測及單樁載荷試驗，通過對現場芯樣的目測，雙向水泥攪拌樁在本地區施工樁體是連續的，水泥與土攪拌較均勻，對芯樣進行無側限抗壓試驗，強度均大于1.5 MPa，滿足設計要求。地基承載力采用單樁平板載荷試驗檢測，承重加載均達到設計值的2倍，在加載過程中均未出現極限荷載，p-s曲線平緩無明顯陡降段，地基承載力滿足設計要求。

6 結束語

雙向水泥攪拌樁具有施工工效高，能夠克服傳統水泥攪拌樁存在的漿液損失、攪拌不均勻等問題，且施工質量易于控制，上下葉片正反旋轉可阻斷水泥漿液上冒路徑，現場安全文明施工能夠得到有效保障。通過試驗檢測，樁體自身強度及軟土地基承載力明顯提高，雙向水泥攪拌樁地基處理技術穩定可靠。

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Discussion on the Technical Measures for the Foundation Treatment of the Silt in the Coastal Area of the Bidirectional Cement Mixing Pile

LIU Shenglu

2016-08-15

劉勝路(1971—)，男，2012年畢業于北京交通大學土木工程專業，工程師。

1672-7479(2016)05-0049-03

TU472.3+6

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