深層水泥土攪拌樁在城市規劃區道路淤泥質土處理中的應用

亢秀山，曾賽堂，廖 科，白 琚

（中建三局集團有限公司，四川 成都 610000）

近些年來，隨著國家經濟的飛速發展，城市規劃的快速推進，城市規劃道路也在大力建設中。在城市規劃道路中，水泥攪拌樁施工為特殊路基處治中最常見的處理方式之一。該技術適用范圍廣，處理可靠，滲透系數小，施工機具簡單，能充分利用軟土，土體加固后重度基本不變，不會在軟弱下臥層產生附加沉降。且加固過程中對周圍土體無擾動，不會使地基側向擠出，施工時也不會產生振動、噪聲，對周圍環境無影響，可在城市規劃區域進行施工。

1 工程概況

成金簡快速路是成都市中心城區與東進片區連接的重要通道，是市域交通“五環二十五射”高快速路網和東進區域“四縱八橫”快速路網體系的重要組成部分。成金簡快速路SG4標段起于沱江東側的五福大道，由西向東沿淮州新城規劃線位緊鄰毗河供水工程行進，止于金堂縣與簡陽市交界處的回龍村，路線全長4.151km。該標段穿越了楊溪河及眾多魚塘、水田，涉及淤泥質土范圍較多。

2 工程地質

2.1 地形地貌

該標段位于四川省成都市龍泉山脈，屬低山地貌區。丘包圓緩連續，不甚規則，溝谷迂回，谷底狹窄、較起伏。總體地勢呈東北低西南高，高程約為428～464m，相對高差約為36m，坡面橫坡一般較緩，總體坡度約為10～20°。坡面植被不發育，多為墾為水田、早地、局部建有民房，線路經過處為寬緩溝谷，地勢較平坦，淺表層土體主要為粉質黏土。

2.2 水文地質條件

場地內無地表水。場地地下水類型為第四系松散層孔隙水和基巖孔隙裂隙水。基巖裂隙孔隙水主要賦存于中生界白堊系下統白龍組（Kn）的泥質粉砂巖、粉砂巖裂隙孔隙中，主要接受大氣降水和河流的補給，部分為松散類孔隙水補給，區內地形坡度較小，為不利的泄水地形，地表有徑流，區內的基巖裂隙水富水性較好，含水量變化受季節性影響大，具有消、漲迅速的特點。

3 水泥攪拌樁軟基處理設計

3.1 軟基設計情況

該標段特殊地質路基主要為淤泥質軟弱路基，軟弱土層主要分布在常年積水的溝谷、沖溝及平緩坡面地表，分布廣泛，厚度一般為2～8m，個別地段可達10m。

根據設計勘察結果，針對本項目軟基的實際情況及不同厚度的軟基和構造物，選定軟基處置方案為軟基厚度h＞4.0m的路基段，采用水泥攪拌樁處治。

3.2 水泥攪拌樁施工孔位布置

按等邊三角形方式梅花形布置樁位，樁間距為1.5m，樁直徑為50cm，平均樁長為6～8m。樁頂鋪設厚度為50cm的砂礫石墊層，起調平、改善樁間應力及排水作用。

3.3 樁長設計

根據地質資料，設計暫定平均樁長為6～8m，實際樁長以進入持力層50cm為準。

3.4 配合比設計

樁體固化劑采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為12%～15%，水泥漿液水灰比值為0.4～0.5。

4 水泥攪拌樁施工

4.1 試樁

試樁的目的是通過試樁工藝試驗選取最佳配合比，確定水泥摻量、水灰比，確定最佳攪拌次數，確定鉆進速度、提升速度、攪拌速度、重復攪拌下沉、提升速度、泵送壓力等參數，檢驗施工設備及選定的施工工藝、校核單樁或復合地基承載力，用于指導水泥攪拌樁的大規模施工。

試樁前，根據施工場地的地勘報告、土工實驗檢測報告、配合比實驗比對報告、試樁樁位布置圖及平均樁長等技術資料，編制合理可行的試樁方案，確定材料進場準備情況、場地現場準備情況、檢測設備配備以及工藝流程情況等。每種水泥摻量的試樁數量為水泥攪拌樁總樁數的0.2%，并且不得少于5根。每臺水泥攪拌樁樁機必須配套電子記錄儀，且必須經過計量部門標定后方能使用。每臺樁機都必須進行試打試樁，以檢查其施工時是否滿足現場及技術參數要求。

4.2 施工參數

根據試樁確定施工工藝為“四噴四攪”，施工配合比參數選用水泥摻量13%，水灰比值為0.48，采用單軸水泥攪拌樁機，相關施工參數取鉆時速度V為1.5～2.2m/min，提升速度V為0.8～1.0m/min，攪拌速度VR大于50r/min，噴漿壓力為0.4～0.5MPa，軟基層電流值為25A，持力層電流值為70A，噴漿量為30L/min。確定1臺鉆機配置1臺壓漿泵，每臺鉆機配置4人。其中，1人為指揮協調人員，1人負責攪拌水泥漿，1人負責鉆機鉆進，1人負責維修機械。

4.3 施工工藝

水泥攪拌樁采用“四噴四攪”施工工藝，利用起重機對鉆機安裝調試，檢查轉速、空壓設備、鉆桿長度、鉆頭直徑等，攪拌機移動到指定樁位對中，樁機安裝水平、穩固，機底用枕木墊平、墊實，攪拌鉆頭必須對準樁位，確保與樁位布置圖一致，樁位對中誤差不得大于2cm，攪拌機軸和導向架與地面必須保持垂直，垂直度偏差不得超過1.5%。施工前必須連接好輸漿管道，保證輸漿管道暢通、密閉。

根據試樁結果，試驗室完善施工配合比，現場按照試驗室提供的漿液配合比進行現場漿液配制，水泥漿拌和時間不得少于5min，配制的灰漿應流動性好、不離析，便于泵送、噴攪，灰漿應攪拌均勻，停置時間不得超過2h，灌入時加濾網過篩。現制現用，水泥攪拌樁機鉆頭預攪下沉的同時，后場工人按設計要求拌制水泥漿液，攪拌好待用的漿液暫時保存在集料桶中。啟動灰漿泵，確保水泥漿液通過輸漿管道，從前端噴嘴持續性的，均勻噴出漿液時啟動樁機向下旋轉鉆進。利用水泥攪拌樁機的本體自重下沉，沿導向架鉆桿旋轉，一邊切土，一邊噴漿，下沉直持力層以下50cm。下沉速度由機械手監控電機的電流表手動調整控制，鉆進速度控制在1.5～2.2m/min，鉆速一般控制在60～70r/min（4檔）。在軟基層鉆進過程中電流表度數為25A左右，到達持力層電流表度數將突然增加到70A左右，此刻可判定到達持力層，此時需再向下鉆進不小于50cm到達設計深度。

鉆頭鉆到樁底設計標高后，為保證水泥攪拌樁樁端質量，在樁底攪拌、連續噴漿1～2mim，將水泥漿壓入地基中。反轉提升，提升速度控制在0.8～1.0m/min，鉆速一般控制在50～60r/min（3檔）。逆向提升過程中應一直保持向被攪動的土體噴射水泥漿，逆向提升噴漿過程中的噴漿量應滿足設計要求，一邊提升，一邊噴漿，一邊攪拌，均勻攪拌，使軟土與水泥漿充分混合，同時保證泵送連續，噴漿壓力應控制在0.4～0.5MPa（建議0.45MPa），直至設計標高。為使軟土層與水泥漿均勻攪拌，重復同樣的方法，再次進行攪拌噴漿下沉、噴漿提升，施工要求同第一次，做好現場施工記錄。

5 水泥攪拌樁施工過程控制

（1）施工前繪制出水泥攪拌樁樁位布置圖，對所有水泥攪拌樁統一編號，現場按照樁位布置圖進行施工，按照統一編號進行記錄，便于施工查詢，避免漏樁。

（2）建立健全水泥臺賬審核制度，臺賬中應標明水泥的領用日期、數量以及施工編號等。水泥由機械手領取并登記，同時由現場管理人員核實簽認，機械手在現場記錄上記錄好每根水泥攪拌樁的施工樁號。

（3）嚴格按照施工配合比控制水灰比，控制水泥摻量，采用定量容器，保證每根水泥攪拌樁所需漿液一次拌制完成，攪拌好的水泥漿液不得離析。倒入集料時要加篩過濾，避免結塊，防止損壞泵體。泵送水泥漿液前，應提前潤濕管道，保證管道潮濕，方便輸送漿液。

（4）復攪時嚴格控制下沉與提升速度，復攪宜一次完成，以保證成樁質量。

（5）水泥漿液輸送必須保證連續，拌和必須均勻，一旦發生突發情況導致停漿，應返回至停漿點以前0.5m處，待恢復正常供漿后再次攪拌噴漿，如停機超過3h，需先拆卸輸漿管道進行清洗備用，此根未完成水泥攪拌樁需進行補噴措施或重新打設。

（6）定期對輸漿管道進行檢查，保證管道不泄漏，不堵塞，定期檢查鉆頭，其直徑磨損量不得大于1cm。

（7）若現場地質與設計地質不一致時，要及時向監理單位匯報，與業主及設計單位取得聯系，及時調整施工。

（8）水泥攪拌樁未達到設計強度時，不得在軟基處治區域進行堆載，禁止大型施工機械在此區域行駛，以避免對樁體產生破壞，避免質量問題。

6 水泥攪拌樁質量驗收標準

（1）齡期7d內，樁體質量檢查采取輕型動力觸探儀（N10），檢測點在樁中心方向1/4處，擊數大于40為合格，隨機抽取總樁數的10%進行檢測。

（2）齡期超過7d后，采用淺層開挖及目測的方法，開挖深度為樁頂以下1.5m處，檢查樁體攪拌均勻性、整體性及外觀質量，并測量成樁直徑。隨機抽取總樁數的2%且不少于5點進行檢測。

（3）齡期滿足28d后，現場鉆芯取樣進行無側限抗壓強度試驗，每根樁取3處，位置分別為距樁頂及樁底1.0m處，樁中間，每處取2個試件。檢驗頻率為總樁數2%。同時檢查攪拌均勻性、樁長及樁底是否穿入持力層。28d無側限抗壓強度不小于0.8MPa即為合格。

7 結束語

近年來，城市規劃道路路基淤泥質軟土處治區域較多，淤泥質軟土處治頻繁，需要施工人員熟練掌握此項施工技術，將現場實際施工難度降至最低。將文章中介紹的水泥攪拌樁施工工藝應用于城市規劃道路路基淤泥質軟土處理，符合規范和設計要求，效果較好，后續城市規劃區道路淤泥質土的處治可應用此施工工藝。