淺析軟土路基段釘形雙向水泥土攪拌樁施工技術(shù)

方秋洪

（飛陽建設(shè)工程有限公司， 福建 莆田 351100）

1 工程概況

廈門機(jī)場(chǎng)大道（原迎賓大道）位于福建省廈門市翔安區(qū)大嶝島，道路等級(jí)為二級(jí)公路兼城市主干道，全長(zhǎng)7.1km，雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，道路寬度56～105.5m，設(shè)計(jì)荷載為BZZ-100KN。東接機(jī)場(chǎng)西進(jìn)場(chǎng)路，西接大嶝橋。本工程軟基處理采用釘形雙向水泥土攪拌樁，總樁數(shù)為295410根，樁徑為為500mm，樁間距為1.1m×1.1m，布置方式為正方形，要求樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土深度≥1m，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.8MPa，復(fù)合地基承載力≥85kPa。根據(jù)地質(zhì)勘察資料顯示，場(chǎng)地內(nèi)的土層由上而下依次為：①素填土，主要由粘性土、碎磚和泥沙組成，層厚為4.80～8.50m；②淤泥，呈流塑狀，層厚為1.80～16.6m；③粉質(zhì)粘土，層厚為1.90～5.40m；④中粗砂，呈中密狀，層厚為0.90～17.00m；⑤殘積砂質(zhì)粘性土，層厚1.10～8.90m；⑥全風(fēng)化花崗巖，層厚1.20～7.40m；⑦砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，層厚2.00～15.40m；⑧碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，層厚1.30～16.60m；⑨中風(fēng)化花崗巖，層厚1.10～10.70m。

2 工藝原理

釘形雙向水泥土攪拌樁是將原先水泥土攪拌樁的單軸鉆桿改裝成同心雙軸鉆桿，將可自由伸縮的正反向葉片安裝在內(nèi)外鉆桿上，采用動(dòng)力系統(tǒng)直接控制旋轉(zhuǎn)葉片同時(shí)雙向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切土攪拌，充分地?cái)嚢杷嗤粒聪蛉~片可以有效地阻止水泥漿冒漿現(xiàn)象，避免水泥摻量的減少，確保水泥土攪拌均勻性；葉片的自由伸縮控制能夠?qū)崿F(xiàn)在任意深度和位置設(shè)置擴(kuò)大頭，形成變截面樁，使得水泥土攪拌樁與軟土之間產(chǎn)生土拱效應(yīng)，從而提高路基的復(fù)合地基承載力。

3 釘形雙向水泥土攪拌樁施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

采用全站儀將路基中線測(cè)放出來，然后根據(jù)路基寬度測(cè)放邊線樁，將地表上障礙物清理干凈，采用鏟車將表層草皮土清除，低洼地部分采用挖掘機(jī)進(jìn)行清除，使得場(chǎng)地平整度滿足機(jī)械行走要求。由于現(xiàn)場(chǎng)的加固區(qū)域外的池塘水氯離子含量高，施工用水全部采用自來水。對(duì)軟土層土樣進(jìn)行采集進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，從而對(duì)水泥摻量、最佳水灰比和外加劑的摻量進(jìn)行確定。水泥采用PO42.5R的散裝普通硅酸鹽水泥，水泥品牌為紅獅，水泥質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要設(shè)置4套100t的散裝水泥儲(chǔ)存罐，并配備4套50t的散裝水泥罐、攪拌機(jī)和CL-F10自動(dòng)攪拌后臺(tái)控制箱，配備20臺(tái)SJB-18型雙軸水泥攪拌樁機(jī)和CL-M1深層攪拌樁監(jiān)控儀，設(shè)置5臺(tái)250kW發(fā)電機(jī)。對(duì)所有設(shè)備的性能進(jìn)行檢查，確保施工機(jī)械及設(shè)備的性能良好。

3.2 工藝性試樁

釘形雙向水泥土攪拌樁施工之前應(yīng)選擇典型的軟基處理路段進(jìn)行成樁試驗(yàn)，根據(jù)試樁情況對(duì)樁體的水泥摻量、水灰比、噴漿壓力、電流值、葉片的角度、鉆進(jìn)速度、攪拌次數(shù)、提升速度和施工工藝等施工參數(shù)進(jìn)行確定，根據(jù)成樁后的質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果對(duì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和復(fù)合地基承載力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析從而確定最佳的施工參數(shù)，為后續(xù)的大面積施工提供技術(shù)指導(dǎo)。

經(jīng)過參建各方的討論與研究后，選擇樁號(hào)K0+120～K1+160段作為試驗(yàn)段，該處軟土厚度為7.3～18.1m，釘形雙向水泥土攪拌樁樁長(zhǎng)為8.8m，樁端進(jìn)入粉質(zhì)粘土層為1m，樁間距為1.1m×1.1m，水泥漿水灰比為0.55，噴漿壓力為0.4～0.6MPa，水泥摻量按照15%、18%和20%進(jìn)行試樁，施工工藝采用“兩噴兩攪”進(jìn)行施工，施工電流為20～30A，進(jìn)入持力層電流為40～70A。每種水泥摻量各試樁3根，總共9根樁。3種水泥摻量的50d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為2.0MPa、2.1MPa和2.0MPa，均滿足90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.8MPa的設(shè)計(jì)要求；復(fù)合地基承載力檢測(cè)結(jié)果均為85kPa，滿足≥85kPa的設(shè)計(jì)要求；根據(jù)試樁結(jié)果可以確定水泥摻量為15%時(shí)釘形雙向水泥土攪拌樁的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。鉆進(jìn)和提升速度為0.8m/min，水灰比為0.55，噴漿量為51kg/m，當(dāng)攪拌至粉質(zhì)粘土層時(shí)，施工電流由正常施工的20～30A突變到40A以上，并且樁機(jī)上的鋼絲繩松弛數(shù)秒后即可終止進(jìn)尺。

3.3 水泥漿拌制

本工程水泥漿的比重為1.78，水灰比為0.55，水泥漿的稱重、下料和拌合均在電腦信息云監(jiān)控下自動(dòng)進(jìn)行，水泥漿的攪拌時(shí)間≥2min，水泥漿拌制后要進(jìn)行過濾再集中到集料桶，采用壓力泵和膠管將水泥漿輸送到水泥土攪拌機(jī)的噴管內(nèi)，由云監(jiān)控進(jìn)行指導(dǎo)噴漿與攪拌。

3.4 施工工藝

釘形雙向水泥土攪拌樁采用施工工藝為“兩噴兩攪”。采用全站儀將樁位測(cè)量放線出來，然后移機(jī)就位，鉆桿的垂直度≤1%，樁位的偏差≤50mm。當(dāng)水泥漿到達(dá)攪拌頭時(shí)即可下沉切土，內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，外鉆桿旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，兩組葉片同時(shí)切割攪拌土體，噴漿壓力為0.4MPa，下沉速度為0.8m/min，直至擴(kuò)大頭的設(shè)計(jì)深度；接著將兩組葉片收縮到樁徑500mm，改變?nèi)~片的旋轉(zhuǎn)方向，攪拌頭持續(xù)噴漿下沉直至設(shè)計(jì)深度，施工電流突變?yōu)?0A，在樁端原位噴漿攪拌30s；然后噴漿正反向攪拌提升攪拌頭，提升速度為0.8m/min，直至擴(kuò)大頭底面高程，改變兩組葉片的旋轉(zhuǎn)方向，將葉片伸展到擴(kuò)大頭的尺寸，接著噴漿攪拌提升到樁頂高程以上50cm，然后移機(jī)到下一個(gè)樁位進(jìn)行施工。成樁過程中如果出現(xiàn)停機(jī)現(xiàn)象，則應(yīng)將攪拌頭鉆進(jìn)停漿面以下50cm，等待故障排除后再繼續(xù)噴漿攪拌，如果停機(jī)時(shí)間超過3h，應(yīng)采取樁旁補(bǔ)樁處理。

4 工程質(zhì)量檢測(cè)

釘形雙向攪拌樁施工完成后7d，采用淺部開挖方法量測(cè)樁身的直徑和樁體的攪拌均勻性，檢查頻率為5%的總樁數(shù)；成樁后28d后采用雙管單動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行取芯，鉆孔直徑為108mm，取芯數(shù)量為0.5%的總樁數(shù)，取上中下三段進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗(yàn)；成樁28d后進(jìn)行載荷試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量為0.2%的總樁數(shù)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和試驗(yàn)檢測(cè)，本工程釘形雙向水泥土攪拌樁的樁體均勻密實(shí)，樁徑≥500mm，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.2～2.6MPa，復(fù)合地基承載力為89～93kPa，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的要求。路基施工完成后進(jìn)行連續(xù)沉降觀測(cè)，每個(gè)月的沉降量均＜5mm，沉降穩(wěn)定，說明軟基處理效果良好。

5 結(jié)束語

本工程的釘形雙向攪拌樁采用先進(jìn)的CL-F10自動(dòng)在線攪拌水泥漿系統(tǒng)和CL-M1電腦云監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，通過該系統(tǒng)不僅可以實(shí)時(shí)查看攪拌樁施工情況，還可以報(bào)表形式對(duì)每根樁的成樁時(shí)間、水泥用量、樁長(zhǎng)、樁身的垂直度、下沉提升速度、葉片的角度和施工電流變化值等施工參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)記錄。該系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確、水泥漿性能穩(wěn)定，能夠有效地控制釘形雙向攪拌樁的施工質(zhì)量。經(jīng)過工藝性試樁可知，本工程地質(zhì)情況的水泥摻量為15%，水泥漿水灰比為0.55，鉆進(jìn)和提升速度為0.8m/min，采取“兩噴兩攪”的施工工藝，即可滿足90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.8MPa和復(fù)合地基承載力≥85kPa的設(shè)計(jì)要求，為類似項(xiàng)目積累一定的經(jīng)驗(yàn)。