雙向水泥土攪拌樁在平原湖區軟土地基加固處理中的應用

王康明，趙光紅，彭 念，尤鵬程，王佳宇,3

（1.聯投·湖北省路橋集團有限公司，湖北 武漢 430000；2.湖北省公路水運工程咨詢監理公司，湖北 武漢 430000；3.武漢工程大學交通研究中心，湖北 武漢 430073）

雙向水泥土攪拌樁在平原湖區軟土地基加固處理中的應用

王康明1，趙光紅1，彭 念1，尤鵬程2，王佳宇1,3

（1.聯投·湖北省路橋集團有限公司，湖北 武漢 430000；2.湖北省公路水運工程咨詢監理公司，湖北 武漢 430000；3.武漢工程大學交通研究中心，湖北 武漢 430073）

雙向水泥攪拌樁是眾多軟土地基處理中有效的一種方法，與傳統的地基處理方法相比，效果明顯。依托武漢城市圈環線高速公路孝感南段實際工程，對平原湖區軟土地基進行加固處理。通過對雙向水泥土攪拌樁的水平位移、沉降監測數據及其處治軟土地基效果分析，結果表明：雙向水泥土攪拌樁具有樁身攪拌均勻、成樁質量好、強度高等優點，其承載能力及工后沉降均滿足設計和規范要求，經濟效果顯著，具有很好的推廣前景。

雙向水泥土攪拌樁；平原湖區；軟土地基；加固處理

0 引言

水泥土攪拌樁（粉噴樁）是深層攪拌樁的一種，是在軟土地基中輸入粉狀加固材料 (水泥粉或生石灰粉)，不再向地基內注入水分，使其與原位軟弱土混合、壓密。通過加固料與軟弱土之間的離子交換作用，硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的柱體，又稱加固土樁。它與原位軟土層組成復合地基，從而提高地基承載力，減少地基沉降和增加地基的穩定性。

常規粉噴樁 (單向攪拌)加固軟土地基普遍存在著水泥土攪拌不均勻、樁身不連續、樁身強度低等問題，且施工過程中容易出現“沉樁”現象。針對此種現象東南大學巖土工程研究所劉松玉教授在成功將我國濕噴樁技術改為雙向攪拌法后，經過多年探索，又對常規粉噴樁機的鉆頭和動力設備進行改進和優化，并對常規粉噴樁的施工工藝進行科學整合，提出了一套雙向粉噴樁的成樁操作方法，使上述問題得到了解決研制出雙向水泥土攪拌樁。雙向水泥土攪拌樁是加固飽和軟土地基的較新的一種地基處理方法，它采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理來達到加固處理的效果[1-5]。

1 工程概況

武漢城市圈環線高速公路孝感南段3標，起點位于應城市漢北河特大橋，途經漢川等縣（市），路線向南跨漢江進入仙桃境內，終點位于漢川市沉湖鎮上游擬建漢江大橋主橋與南岸引橋分界處，路線全長約39.625km。

本合同段位于平原湖區，不良地質為軟土地基，路線全線軟土，池塘、小湖泊較為發育。主要為流塑狀淤泥和軟塑—流塑狀淤泥土。為保證路基的穩定和滿足施工后沉降的要求，對軟土深度13m以下的橋頭路基段落（臺后30m，臺前10m范圍）和涵洞基礎采取雙向水泥攪拌樁復合地基處理措施。

2 施工方案

首樁試驗前對現場取樣在試驗室進行試驗，根據試試驗結果，含水比大于1.0，故采用干噴法施工。

根據擬定水泥用量50kg/m施工6根、55kg/m施工7根、60kg/m施工7根，一個20根，采用三排布置。該段雙向水泥土攪拌樁設計樁間距1.5m，按正三角形布置，樁徑0.5m、樁長12m，復合地基承載力不小于130kPa，單樁極限承載力不小于100kN，樁體強度以樁身28d齡期鉆芯無側限抗壓強度進行評判。具體樁位布置見圖1。

圖1 樁位布置圖

對雙向攪拌樁施工控制參數做以下要求：

（1）鉆進速度：V＜1.2m/min；

（2）平均提升速度：0.5～0.8m/min；

（3）攪拌速度：R=30～50轉/min；

（4）鉆進噴灰、提升攪拌時管道壓力：0.2MPa＜P＜0.7MPa；

（5）內鉆桿電流：20～30A，外鉆桿電流：60～100A。

3 施工工序及質量控制

3.1 施工工序

（1）場地平整

首樁試樁前首先對場地進行平整，見圖2。

圖2 場地平整

（2）雙向攪拌樁定位

雙向攪拌樁機移動，將鉆頭對準樁位。

（3）下鉆

先啟動內鉆桿鉆頭（反向），后啟動外鉆桿鉆頭（正向），然后啟動加壓裝置，加壓裝置中的鏈條同時對內外鉆桿加壓，使內外鉆桿沿導向架向下，內鉆頭先切土、入土，外鉆頭后入土、攪拌，見圖3。

圖3 下鉆

（4）噴灰、攪拌

開啟粉噴裝置，在內鉆頭（反向）入土后噴灰，其二層旋轉液作用為：下面一層破土，上面一層攪拌：外鉆頭（正向）入土后，其二層旋轉葉片作用為攪拌、壓漿：直到設計深度，停止噴灰，見圖4。

圖4 噴灰、攪拌

（5）提升、攪拌

在達到設計深度時，先將外鉆桿鉆頭換向（反向），后對內鉆桿鉆頭換向（正向），同時對加壓裝置換向，鏈條將鉆頭提升至設計樁頂標高，完成雙向攪拌粉噴樁施工，見圖5。

圖5 雙向水泥攪拌樁施工工藝流程圖

3.2 質量控制

（1）設備選型：施工水泥攪拌樁機械具有雙向攪拌功能，性能良好，能滿足現場施工要求。記錄儀必須有國家計量部門的認證，計量裝置在施工前必須標定。

（2）設備定期檢查：對輸灰管要經常檢查，不得泄漏及堵塞管道長度60～80m為宜，對使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于10mm，但也不宜采用直徑過大的鉆頭。

（3）樁位控制：施工前要清表，平整場地，挖好排水溝，繪制布樁圖。

（4）垂直度控制：施工人員通過調平鉆臺，以鉆盤水平來保證鉆桿垂直度。采用水平尺及吊線雙向檢查垂直度。

（5）樁長控制：除了根據鉆進速度等檢驗判斷外，還需通過鉆機的內外鉆桿電流變化來定量確定是否進入持力層。隨鉆進深度的增加，電流均衡升高，進入堅硬土質的地層，鉆進阻力突然增大，電流隨之也會發生突然增強現象，由此判斷鉆頭已進入持力層。

（6）提鉆控制：攪拌鉆頭的形狀要保證在反向旋轉提升時，對樁中土體有壓密作用，而不是將灰、土向地面翻升而降低樁體質量。

4 成樁質量檢測

4.1 檢測方法

常見的粉噴樁施工竣工后的質量檢測方法有以下幾種：

（1）淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性；

（2）成樁3d內，可用輕型動力觸探檢查每米樁身的均勻性；

（3）鉆孔取芯樣并進行現場的標準貫入試驗和室內的無側限抗壓強度試驗；

（4）現場的靜載荷試驗方法檢驗。

4.2 質量通病及其改進措施

本工程雙向水泥攪拌樁施工過程中存在的質量通病包括：攪拌不夠均勻、噴灰量不足、樁長不夠、樁間距不均勻。

（1）攪拌不均勻：嚴格控制鉆機鉆進速度，雙向攪拌，提鉆換向。

（2）噴灰量不足：及時對原樁復鉆復噴。

（3）樁長不夠：除了根據鉆進速度等檢驗判斷外，還需通過鉆機的內外鉆桿電流變化來定量確定是否進入持力層。

（4）樁間距不均勻：施工前繪制詳細的布樁圖，嚴格按布樁圖進行測量放樣。

為確保工程質量，在符合設計要求及有關規范的規定的前提下，實行過程控制為主，工后檢測為輔的方法，從人員、設備、材料、施工前的準備、工程施工過程等方面對工程質量進行預控。

5 首樁總結

通過對雙向水泥土攪拌樁（粉噴樁）首樁的施工，確定了施工方案的可行、施工工藝的合理。所配備的人員、設備、材料等能滿足施工的需要。相關的檢驗、檢測均能為現場施工提供指導依據。將在施工過程存在的問題進行改進后，可以用于指導后期雙向水泥攪拌大面積施工。

具體指導參數如下：

根據首樁試驗結果，粉噴樁配合比采用55kg/m；

雙向攪拌樁施工控制參數如施工方案中；

輸送粉料的管道不宜太長，控制在60m以內。

通過首件對粉噴樁施工發現了施工中存在的問題，具體表現及處理措施如下：

（1）首樁施工采用袋裝水泥，存在水泥袋內壁牛皮紙削，難以清理。后期施工中采用灌裝水泥。

（2）首樁施工采用鉆頭與噴灰同步進行，存在水泥外漏，污染環境。后期施工中采用先啟動鉆頭，待鉆頭噴灰口入土后在噴灰。

（3）回氣管采用開挖沉淀池注水，回氣管浸入沉淀池水中，存在部分氣體外漏，對環境造成污染。后期施工采用采用開挖沉淀池注水，回氣管浸入沉淀池水中，沉淀池頂部增加彩條布密封覆蓋。

通過首件工程的施工，使全體施工人員加深了對施工工藝的理解，增強了質量意識。在今后的施工中，我們會發揚首件工程的優點，改進施工中的不足，力爭優質、高效、安全的完成所有粉噴樁的施工。

6 結 語

本文結合武漢城市圈環線高速公路孝感段工程實際制定了雙向水泥土攪拌樁（粉噴樁）施工方案，介紹了雙向水泥土攪拌樁（粉噴樁）的施工工藝及質量控制方法，并對首樁施工中存在的問題進行了改進。結果顯示：經過檢驗、檢測，首樁成樁效果較為明顯、樁身強度及承載力均滿足設計和規范要求，處置效果較好。本次首樁的順利實施對指導本地區軟土地基樁基的施工提供了很好的技術支持，同時也為類似地質情況下的樁基施工提供參考，值得在平原湖區軟土地基處理中大面積推廣。

[1]《地基處理手冊》編寫委員會.地基處理手冊(第三版)[M].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[2]劉松玉,儲海巖,宮能和,等.雙向攪拌樁的成樁操作方法[P].中國專利：200410065862.

[3]席培勝,劉松玉.水泥土深層攪拌法加固軟弱地基新技術研究[J].施工技術,2006,35(1)：2-5.

[4]劉松玉,錢國超,章定文.粉噴樁復合地基理論與工程應用[M].北京：中國建筑工業出版社,2006.

[5]劉松玉,席培勝,儲海巖,等.雙向水泥土攪拌樁加固軟土地基試驗研究[J].巖土力學,2007,28(3)：560-564.

U416.1

：B

：1009-7716（2017）02-0130-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.02.039

2016-11-09

王康明（1984-），男，湖北宜昌人，工程師，從事路橋施工管理工作。