雙軸多向水泥攪拌樁施工技術在公路軟土地基處理中的應用

許景澤

（福建省巖成工程建設有限公司，福建 龍巖 364000）

軟土地基經常出現于公路施工過程中，其具有較大的土質間隙和較高的含水率，影響整體承載性能。因此，需要科學處理軟土路基，否則會破壞路基的穩定性，導致公路路面出現裂縫，降低公路安全系數。

1 工程概述

本工程項目區域為軟土發育，養殖區和魚塘分布其間，路基填方高達4.72～10.00m，基底有大量淤泥，軟—流塑狀淤泥質土為主，層厚5.0～19.5m左右，具有孔隙大、天然含水量高、力學強度低、壓縮性高的特點，工程地質條件較差。

2 雙軸多向水泥攪拌樁施工工藝

雙軸多向水泥攪拌樁施工工藝施工順序見圖1。

圖1 雙軸多向水泥攪拌樁施工工藝施工順序示意圖

2.1 原地面處理

首先進行原地面聯測，放樣出紅線位置；海域或魚塘區域沿紅線內側修筑土袋圍堰，隔離施工區域；魚塘、海域內抽水干塘，清理場地，將路幅范圍內原地面的淤泥、樹根、腐植土等不適用材料全部挖除，回填砂礫、粗粒土（不采用不利于軟基處理的石渣或片石）或者海砂高出正常水位50cm，標高+2.5～+3.0m進行軟基處理。填筑土拱坡，以4%的橫坡填成路拱形，并碾壓密實。

2.2 原材料準備

水泥采用海螺P·O42.5R的早強普通硅酸鹽水泥。按相關的檢驗方法做膠砂強度、安全性、細度、凝結時間等項目試驗，試驗結果須符合規定，不允許使用受潮結塊的水泥。

2.3 測量放樣

根據設計圖紙畫出布樁圖，水泥攪拌樁按梅花形布樁，攪拌樁間距正線路基1.6m、互通路基根據相應工點攪拌樁間距為1.4m、1.2m兩種定位放線。

2.4 水泥攪拌樁試打

每一工點施工前，由業主、監理、設計和施工單位四方現場根據地質柱狀圖結合水泥攪拌樁機電流控制表（達到持力層后電流值會明顯增大，且進尺困難）進行試樁，根據試樁確定后的樁長以確定該工點水泥攪拌樁施工長度。

2.5 鉆機定位

本項目采用上海機械廠出產的KTZ-21型雙軸多向攪拌機對鉆機進行安裝和調試，在檢查鉆頭直徑、鉆桿長度、空壓設備和轉速無誤后，將輸漿管路連接好。待所有設備運轉正常后，將鉆機移動到指定位置，進行樁位對中，使鉆頭對準樁位，并保證鉆桿豎直，其偏差應小于1%。

2.6 水泥漿制備

按設計的配合比拌制水泥漿。水泥漿拌和時間不得少于5～10min，制備好的水泥漿不得離析、沉淀。漿液罐必須采用金屬制容器，以確保每根樁所需水泥漿液一次單獨拌制完成；制備好的泥漿停置時間不得超過2h，否則應予以廢棄。灌入漿液時應加篩過濾，以防漿內結塊，損壞泵體。

2.7 鉆進噴漿、重復攪拌噴漿

采用二噴四攪工藝，調整鉆機檔位在慢速鉆機并噴漿。確認水泥漿已到樁底后，進行提升攪拌，提升時不噴漿，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升攪拌機，平均提升速度不大于0.8m/min。在軟土地層段需重復攪拌噴漿，以保證成樁效果。

3 雙軸多向水泥攪拌樁施工應用

3.1 樁位及垂直度

根據設計圖紙畫出樁位布置圖，放樣每根樁位中心；施工過程間斷性用經緯儀觀測控制導向架、鉆桿的垂直度。

3.2 水泥漿制備

根據設計配合比，現場攪漿桶直徑為110cm，桶高為100cm。加水至95cm位置投放水泥10包，水灰比為1∶0.55。

水泥漿充分攪拌后，有時仍有較小水泥塊，為保證水泥漿輸送管不堵塞，采取二次過濾、二次攪拌。水泥漿攪拌罐和存漿罐都安裝電動攪拌機實行二次攪拌，在水泥漿攪拌罐和存漿罐間設置一道濾網，水泥漿輸送管設置一道濾網，實行雙重過濾。

3.3 鉆進成樁

每一施工點均先試樁確定樁長。現場施工過程中鉆進電流情況：鉆進過程中電流表（2個）約在10A左右，到達持力層后電流表能達到25～30A左右，合計電流輸出為50～60A。鉆進速度為0.5m/min，邊鉆進邊噴漿，提升速度0.8m/min，噴漿壓力在0.3～0.4MPa間，每根樁用時約42min。

3.4 軟土層特別控制

根據取芯情況發現在軟土層成樁效果較差，根據地質斷面圖，確定軟土層位置及深度，在軟土地層多噴一次，攪拌兩次。

4 施工質量控制

水泥用量會直接影響到水泥攪拌樁的施工質量，且與攪拌樁樁身強度、成樁質量有直接關系，通過噴漿量和水灰比的計算，可以有效了解水泥用量。因此，需要充分重視對噴漿量和水灰比的控制。

4.1 噴漿量的控制

噴漿量采用數控小票及罐體水泥漿總量消耗雙控。以65kg/m水泥用量的水泥攪拌樁為例，現場實際施打13m，單根樁噴漿量963L（數控小票顯示值），水泥漿實測比重1.7,水泥總用量889kg，則每米實際水泥用量889kg/13m≈68kg。水泥罐內總體消耗的水泥漿實測值為972L，兩者數據較為吻合。

4.2 水灰比的控制

水灰比是水和水泥的重量比。在具體施工中，要通過試樁來確定水灰比。首先，將適量的水加入到攪拌桶內，利用刻度桿量測水量。然后，將水泥加入攪拌桶，分兩次攪拌漿液。且設置專門的工作人員，詳細記錄每根樁的水、水泥用量。在水泥漿比重的測定過程中，可以運用泥漿比重計。通過對比實驗室內和施工中的水泥漿比重，可確定實際現場水泥漿的水灰比。最后，結合相應的計算結果，科學調整水灰比，以確保其符合相關規定要求。

5 施工質量檢驗

結合本工程實際情況，運用鉆孔取芯檢驗方法。成樁28d后，實施檢驗工序。要結合總成樁數量與檢測要求，合理控制取芯鉆探檢測樁的數量在總樁數的0.5%以上。

5.1 鉆孔抽芯法的原理

本方法運用巖芯鉆探技術，沿長度方向將水泥土樁身芯樣及樁端巖土芯樣鉆取出來，科學觀察與測試芯樣，以此對成樁質量進行科學判斷。本種檢測技術具有較強的直觀性和準確性，能夠對樁的連續性、均勻性和密實度等直接檢驗，也可以測試芯樣的強度。同時，配合采用化學分析法等技術，也可以對水泥含量進行測定。

5.2 選樁原則

在選擇檢測樁時，除了使檢測需求得到滿足之外，還需要有一定的代表性。如果樁是正常施工完成的，則隨機選擇具有代表性的樁。若出現質量問題，則需要進行取芯檢驗，以此來完成對樁的質量的合理判斷。

5.3 取芯工藝及技術要求

取芯鉆進工序要緊密結合水泥土攪拌樁質量檢測的要求，結合檢測目的，對鉆探方法和鉆進工藝等進行合理選擇。

（1）確定樁位。在鉆進之前，要將樁頭挖出，合理確定樁的位置。因水泥土攪拌樁截面積較小，所以，要控制鉆孔與檢測樁中心部位對準，且鉆孔垂直度要符合要求。

（2）鉆機安裝。要穩固地安裝鉆機，開鉆之前必須嚴格檢查安裝質量，以保證符合巖芯鉆探的要求。

（3）在鉆進實施過程中，要重視進尺速度和操作感覺，將孔口回水顏色、巖粉變化情況作為觀察重點，間接對樁的質量進行判斷。一般情況下，如果樁具有較好的成樁質量，在轉速、壓力不變的情況下，可以保持十分平穩的進尺速度，且呈現出灰白色的回水顏色。如果進尺速度、回水顏色出現了較大的變化，說明樁身有孔洞等質量缺陷存在。

（4）如果提前得知樁身存在斷樁、孔洞等質量問題，在檢測這些質量缺陷部位時，需要合理選擇鉆探方法和鉆探工藝，嚴格控制轉速、循環水量等指標。特殊情況下，可以運用干鉆方式。檢測時需要密切關注鉆進速度和回水顏色的變化，以便對缺陷位置及程度進行綜合分析與判斷。如果樁身水泥土不具備較高的品質性和完整性，在檢測重點部位時，需要嚴格控制回次進尺和回次時間，避免出現芯樣破碎等問題。

（5）取出芯樣之后，用清水進行清洗，干燥處理后，整齊放置芯樣盒內。同時，詳細記錄樁號、回次、段數和長度等。

（6）芯樣取出后，要進行必要的拍照處理。詳細檢查、鑒定并描述水泥土芯樣的外觀，以便對水泥土攪拌樁的施工質量進行初步判斷。芯樣描述的內容包括顏色、硬度、結構完整性等。

6 結語

綜上所述，軟土地基處理是公路施工中的一個重點，需要引起施工人員足夠的重視。目前，軟土地基處理技術類型較多，實踐應用中需要結合工程實際情況合理選擇，使處理后的軟土地基符合相應的規范和要求。