軟土地基處理深層水泥攪拌樁施工技術探究

孫 鵬

中鐵二十一局一公司

1 引言

通過深層水泥攪拌法處理軟土地基在我國已經有較長時間的歷史，近年來隨著時代與科技的發展，深層水泥攪拌樁施工法在各種高速公路、鐵路、市政道路等建設上的應用越來越廣泛。雖然深層水泥攪拌施工法在我國的應用時間長、普及面廣、技術非常成熟，但是在實際的施工過程依舊會由于多種設備簡陋、工藝流程不規范的一系列因素導致工程建設質量差，甚至是事故發生的情況。相關部門與施工單位必須要對此給予足夠的重視，應積極采取多種優化策略措施，不斷強化軟深層水泥攪拌樁施工的質量控制水平，從而保障軟土地基處理效率與質量。

2 水泥攪拌樁加固

水泥攪拌樁一般用于軟土地基的處理以及加固，其主要是通過添加水泥加固后讓其產生相對應的物理以及化學反應，從而達到滿足工程需求的目的。以下簡單分析與介紹水泥攪拌樁的加固原理[1]。

2.1 水解反應

水解反應的原理是利用水泥攪拌樁進行軟土加固，通過軟土與水泥的充分攪拌，然后結合在水泥表面的多種礦物質與水進行接觸后就會產生水解反應，水解反應后水泥的表面必會形成多種化學物，從而有效地降低軟土中的含水量，起到軟土加固的效果。

2.2 硬凝反應

如果大量的二氧化硅與三氧化二鋁存在黏土礦物質當中，一旦其一水泥進行接觸，即可與水泥水化產生大量的鈣離子進行反應，從而形成不溶于水且具有良好穩定性的化合物。這些化合物隨著時間的推移可在逐漸硬化的同時，有效對水分形成阻擋的作用，從而充分提升水泥土的強度，形成具有良好硬度與穩定性的水泥硬化土。

2.3 團?；c粒子交換

團粒化與粒子交換的主要原理是，當土壤中的水分含量較高時，其表現為膠體的特點，黏土顆粒會通過某些從而形成膠體微粒。通常這種膠體微粒主要指的是大量鈉離子和鉀離子附著在二氧化硅表面的膠體微粒，其存在的主要作用是提升軟土的強度。膠體微粒的出現使得凝膠粒子所能附著的水泥顆粒數量大大提升，使凝膠粒子的表面形成強大的吸附能力，將周圍的土壤顆粒緊密的團化在一起，從而形成結構穩定且密閉空隙小的軟土。

3 深層水泥攪拌樁的應用

3.1 工藝試樁

在充分考慮深層水泥攪拌樁適應性的前提下，為保障工藝的科學性與合理性，滿足軟土地基加固的實際需求，在正式成樁錢應通過工藝試樁的形式對深層水泥攪拌樁進行可行性檢測。此外，還應通過工藝試樁的形式，獲取多項施工參數，并且以此為參考對施工工藝進行優化處理[2]。

第一，影響水泥噴漿量的因素有：噴漿壓力、噴漿速度、噴漿時間等。第二，需要對預定的流程以及攪拌的均勻性進行充分的驗證，從而提升水泥攪拌的均勻性。第三，根據下鉆時的壓力與提鉆時的壓力參數對相關技術措施進行優化。第四，測試出最合理的膠體與水泥的配比用量。第五，根據單樁承載力測試出科學合理的施工摻入比，并且對地基的承載能力進行測試與校對。

3.2 相關技術要點

在實際開展水泥攪拌樁施工應用時，應注意以下技術要點：第一，在進行鉆機安裝時，應確保鉆機的穩定且穩定，還需對水平偏差以及垂直偏差進行有效的控制，還需要配備相對應的噴漿記錄儀對噴漿進行記錄。第二，嚴格控制攪拌時間，在完成水泥漿制備后應進行過篩處理，從而保障水泥漿的穩定性與質量。如果需要額外加入添加劑，應通過試驗的方法確定添加劑的用量。第三，在進行預攪拌下沉前，啟動鉆機時應調制鉆機的速度。再下沉過程中應嚴格對速度進行控制，等待鉆機參數調整至合適參數時，應持續鉆到設計深度要求。在進行是否鉆進行層判斷時，應根據鉆進速度以及相關度數進行綜合性的分析，確保達到設計要求。第四，當下沉至預期深度時，應及時開啟噴漿以及攪拌，在攪拌均勻后保持噴漿同時反轉鉆頭，然后將鉆頭提升至地表。為保證樁頭的強度，在噴漿距離地面還有0.3m～0.5m時應停止噴漿且持續攪拌30s。第五，當結束噴漿攪拌后，如果噴漿量達到預期目的時，應保障混合物的攪拌均勻。施工人員應在關閉噴漿有在此將鉆頭下沉至設計深度，然后通過反向旋轉的形式將鉆頭提升至地表。如果噴漿量沒有達到預設目的，應在鉆頭二次下沉是打開噴漿口進行補漿，等噴漿量滿足預設目的時再重復上述步驟。

4 深層水泥攪拌樁施工問題及措施

4.1 深層水泥攪拌施工存在的問題現狀

由于攪拌樁的強度和水泥及土是否混合均勻的息息相關，其混合均勻度越高，攪拌樁的強度則越好。而混合均勻度主要是由施工設備及工藝決定的，以下從設備、工藝等各方面對當前的水泥攪拌施工存在的問題現狀進行分析。

4.1.1 施工設備存在的問題現狀

第一，當前絕大部分的施工單位使用的水泥攪拌樁施工設備存在簡陋、滯后、設計簡單等問題。其鉆頭依舊是傳統的鉆頭，并未與時代相匹配第二，鉆頭的材質也存在較嚴重的問題，部分施工單位的水泥攪拌施工鉆頭大多為廢舊金屬制作而成，其材質較差。絕大部分的施工單位都沒用使用專業、專用的鉆頭。因此，在下鉆時產生的摩擦與磨損都非常大，其中撥土筋的磨損最為嚴重，實際施工往往只能堅持下沉幾百米。第三，目前，大多數的施工單位的攪拌樁施工設備均存在功率較低，動力不足的情況。由于攪拌下沉主要依靠葉片地撥土筋旋轉以及電機的棟梁，缺少足夠的下驅力，此種做法會直接導致攪拌樁的下沉深度與攪拌深度都無法滿足實際需求，一旦遇到較為復雜的軟土地質時，其下沉過程則會出現各種困難與問題。

4.1.2 施工工藝存在的問題現狀

在實際施工是需要根據地質的實際情況合理的調整施工速度，但絕大部分的施工企業都只是采用傳統的工藝控制來控制施工速度，并未根據施工現場地質的情況進行分析與調整施工速度。因此，盲目的按照傳統工藝控制進行施工時，無法很好地保障攪拌樁施工質量，由于下沉速率、噴漿量、噴漿速度等因素都對施工質量有著重要影響，如果不對施工現場進行詳細的分析與研究是無法達到最佳的施工質量，從而直接軟土質量的質量無法達到設計要求，對資源造成嚴重浪費，還無法保證工程的建設質量與安全。

4.2 深層水泥攪拌施工技術的改進措施

施工技術的改進是有效提升軟土地基處理質量的重要措施，因此相關部門應積極對當前存在的問題進行研究與分析，采取科學有效的改進策略措施有效強化深層水泥攪拌施工質量[3]。

4.2.1 改進施工設備

為了有效解決水泥攪拌樁施工存在的困難與問題，首先應對當前的施工設備進行改進。施工單位應積極引進國外先進的施工設備，或者根據實際的情況自行研發施工設備。在自行研發是可從提升電機功率、改進鉆頭強度等方面進行針對性的研究。此外，我國絕大多數的施工設備其輸出功率都是恒定的，因此在對攪拌機鉆頭進行設計時可考慮根據實際需求對鉆頭功率進行調整的系統控制內容。

4.2.2 改良施工工藝

對于施工工藝的改良，應在保證施工質量基礎上，達到加快施工進度的目的。傳統的施工工藝是基于20世紀末的規范進行設計的，當下時代與科技在發展，傳統的施工工藝已經無法滿足當下群眾對于施工效率的需求。當前，部分專業人士已經對施工工藝進行提出了針對性的改良措施，但由于部分因素并未能進行全面的推廣。國家、政府、施工單位等各個部門都應對這些新技術與發明給予高度的重視，通過制定相關政策等措施，將高質量、高效率的施工工藝進行全面的推廣與實踐。

4.2.3 完善設計與管理

實際上，施工人員普遍覺得水泥攪拌樁施工存在較大的困難，尤其是對于含水量較高的軟土地基。實際的施工鉆進非常的困難，施工的進度也極其緩慢，其攪拌樁的施工質量也無法做到有效的控制。此現象直接表面了設計構思與實際施工往往存在嚴重的脫節。想要有效解決這一現象，則必須要對當前的設計與管理進行改良與完善。設計人員應積極去了解與分析施工現象，不能一味地紙上談兵，照抄設計規范，應根據施工現場的實際情況，還需與施工人員進行充分的溝通，從而不斷完善設計與管理質量。

5 結語

綜上所述，當前我國軟土地基的深層水泥攪拌樁施工存在一定的問題，例如設備簡陋、工藝不完善等。想要有效強化其施工質量，施工單位則必須要積極采用改進施工設備、改良施工工藝、完善設計與管理等科學合理的改良策略措施，從而有效的強化施工技術的應用水平，提升軟土地基處理質量。