深層攪拌樁在浸水路堤軟基處理中的應用

高為民 劉宗志 陳文鋒

(中電建路橋集團有限公司，北京 100048)

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，以及對交通便捷需求的日益增長，高速公路交通網不斷擴增，在解決道路交通阻塞問題和縮短運輸時間方面起到關鍵作用。隨著我國高速公路的發展，各種復雜地形、地貌、沿河、沿岸、庫周路線在公路建設中經常出現，在這些地區，大量軟土地基的存在對高速公路路基穩定性帶來較大影響[1-3]。為保證路基施工質量，需要對軟土地基進行特殊處理。本文結合高速公路軟基處理工程實例，對深層攪拌樁法施工工藝和施工質量控制進行總結分析。

1 工程概況

廣東某高速公路工程項目K41+000～K41+160段位于地方水庫范圍，且周圍山體匯水量較大，該段地基長期受水浸泡。根據地質勘查結果顯示，此段地基存在軟弱土層，軟土類型為淤泥與淤泥質土，軟土厚度為4 m～6 m，一般呈流塑狀，承載力低，其主要的物理力學指標如表1所示。若此段軟土地基不進行處理，則容易導致上部路堤出現不均勻沉降、基底失穩等現象，甚至出現路面開裂與塌陷，危及行車安全，因此需根據該段軟土地基類型和埋深選擇合適的處理技術。該高速公路沿線主要為剝蝕殘丘與丘陵地貌，軟土分布范圍與規模較小，在庫區段軟土厚度大于3 m，通過綜合比選分析，選用深層攪拌樁法對軟基進行處理。

表1 軟土層主要的物理力學指標

深層攪拌法是目前經常采用、施工簡單且效果較好的軟基處理方法之一[4]。在處理該段軟基時，利用水泥作為固化材料，與軟土進行充分的攪拌混合，從而形成具有整體性、水穩定性和一定強度的加固體[5-7]。該法可以充分利用軟土，并在施工時無噪聲、無污染、無振動，且由于其施工較為簡便，因此應用十分廣泛。

2 施工工藝

深層攪拌法雖施工較為簡便，但其施工應該嚴格遵循相關施工工藝流程進行，且處理質量必須滿足相應的規范要求，以保證處理效果。其施工工藝流程見圖1。

2.1 施工準備

1)施工前校驗圖紙。核對圖紙和具體的工作內容，避免后續工作失誤造成工期延誤。在確保圖紙等無誤后，制定合理的施工組織設計，為后續施工提供依據。

2)場地準備。施工現場需在鉆機就位前進行整平、碾壓和夯實工作，清除所有雜物，以保證樁機定位移動，鉆孔垂直。同時備好拌和用水，使用拌和站內水井供水，為飲用水質。上述準備完成后，根據場地需要準備好水泥攪拌樁機、發電機、起重機、裝載機、灑水機和挖掘機等機械設備，合理布置其位置。

3)材料進場檢驗。抽樣檢測水泥和鋼筋等材料，確保其參數和質量符合規范要求。

4)管道清洗。利用清水清洗相應管道，并檢查管道是否堵塞或發生破壞，避免施工時出現漏漿、漿液堵塞等問題。

2.2 試樁

深層攪拌樁通過攪拌頭將水泥漿和軟土進行強制拌和，雖然水泥土的強度會隨著拌和次數的增加而提高，但攪拌次數過多時會導致較長的施工時間，工效降低。且針對不同的軟土地區，需確定不同的工藝參數，因此需借助試樁作業的開展來確定合理的技術參數。

采用三根試樁尋求到最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數，同時掌握下鉆和提升的阻力情況，以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。

2.3 參數設計

通過試驗計算，水泥攪拌樁樁徑設計為50 cm，樁間距1.2 m，樁長為5.5 m～7 m，攪拌樁的水泥摻入量暫定為65 kg/m，采用強度等級42.5級的普通硅酸鹽水泥，水灰比宜為0.45～0.55。成樁28 d后取樣檢查，無側限抗壓強度不能小于0.6 MPa-1，且單根試驗樁的承載力需大于70 kN，復合地基承載力需大于100 kN。

2.4 放線定位、樁機就位和預攪下沉

根據基準點進行放線定位工作，并控制測量誤差在1 cm范圍內。樁位復核無誤后方能使樁機就位，就位時需保證無其他阻力影響。移動結束后檢查定位情況，用水平尺校正基座水平來保證樁機的基座平穩、周正，同時鉆桿垂直度偏差不能大于1%。對準孔后進行預攪下沉，通過放松起重機鋼絲繩使攪拌機沿導向逐漸下沉，下沉的速度應嚴格控制在0.8 m/min～1 m/min，同時電流指數不大于70 A，以防燒毀電機。

2.5 制備灰漿

制備灰漿前，檢查水泥的參數是否合格，并查驗其是否在存放過程中出現受潮、結塊和變質等現象，以保證后續軟基處理的效果。在攪拌頭預拌下沉時，嚴格根據水灰比為0.45～0.55、水泥摻入量65 kg/m的要求進行灰漿制作，同時灰漿攪拌的時長不得低于2 min以充分拌合漿液，并做好防離析的措施?；覞{制備好后即可導入集料斗中，便于壓漿時使用。

2.6 注漿提升攪拌和下沉攪拌

第一次注漿提升攪拌時，當攪拌頭下沉至設計樁底標高時需立即提升攪拌頭0.2 m，泵送水泥漿并使其到達出漿口，此時進行噴漿，同時攪拌20 s～30 s。之后便以0.5 m/min的速度提升攪拌頭并噴漿攪拌直至設計樁頂。為了充分拌合水泥和軟土，需進行第二次下沉攪拌，放松鋼絲繩并停止壓漿，進行沉鉆和復攪，其下沉速度可控制在0.5 m/min～0.8 m/min，下沉時攪拌直至設計樁底標高。此后需進行第二次注漿提升攪拌，以小于0.5 m/min的速度旋轉提升攪拌頭，同時注漿攪拌，當樁機提升至孔口時應停留攪拌數秒鐘，以保證樁頭質量，最后將攪拌頭提出地面，至此完成了一根樁的施工。

2.7 清洗、樁機移位和試塊制作

施工完一根樁后，需及時清洗全部管路中殘留的水泥漿和攪拌頭上的殘留軟土，便于保證下一根樁的施工質量。后開行深層攪拌機至新的樁位，重復上述施工步驟，進行下一根樁的施工。

為確保水泥攪拌樁的施工效果，需在成樁28 d后采用抽芯取樣的方法進行試塊制作，其數量應大于3根，并按照總量的2%，對樁體進行無側壓抗壓試驗，從而檢測其抗壓強度和承載力是否滿足要求。

3 施工質量控制

浸水路堤的軟基處理是一項專業性的技術作業，若處理不當，則會嚴重影響其上部高速公路的整體質量和使用年限，因此，在深層攪拌法施工時，除了遵循以上施工流程外，還需注意以下方面，以確保軟基處理質量達到預期效果。

3.1 施工現場質量管理

在施工現場，需遵循具體施工方案設定的工藝參數和流程逐步實現各工序的施工要求，從而確保了軟基處理的效果。同時，在施工過程中要控制好施工節奏，確保每一環節的銜接順暢，保證施工效率，需要做到以下方面：

1)需對施工過程中可能出現的問題準備好應急預案，避免出現問題后施工進度受到影響，并做好施工技術的交底工作，保證施工過程連續；

2)需在施工過程中做好測量和校核工作，避免出現問題的疊加現象，從而保證軟基處理的效果；

3)在每一環節都應做到精細操作，例如保證配比的精確性、預拌混合料的固化時間、強夯的高度等，以保證每一環節的質量都符合軟基處理的要求，最終達到預期目標。

3.2 施工質量控制要點

1)預攪下沉時，若下沉速度過慢，可采用清水從輸漿系統進行補給，從而加快鉆進。同時應注意，攪拌機預攪下沉時不得沖水，當遇到較硬土層時，可通過適量沖水來加快鉆進，但沖水會影響最終的成樁強度。當同時遇到較硬土層且下沉速度過慢時，也可通過中心管加壓的方式使攪拌頭下沉至樁底設計標高。

2)第一次注漿提升攪拌時，需保證噴漿速度和攪拌頭的提升速度相互協調，從而確保水泥漿在樁長方向均勻分布。當攪拌頭提升到樁頂設計標高處時，應減慢提升速度，從而確保樁頭處均勻密實。

3)泵送漿液前，需使管路保持潮濕的狀態，同時泵送漿液時泵壓應控制在0.4 MPa～0.6 MPa，可利于輸漿。此外，拌和必須均勻，供漿必須連續。如果輸漿過程中出現了堵塞的情況，必須立即拆卸輸漿管道進行清洗，才能進行后續的輸漿。若因故需停止輸漿，為防止缺漿后導致樁身強度不足甚至斷樁，應將攪拌機下沉至停漿面以下0.5 m處，在恢復施工后再繼續噴漿提升。

4)若因土質較密導致攪拌頭提升時未能將水泥漿全部噴完，可在重復下次攪拌時予以補噴，但補噴的水泥漿不宜過少，在單樁噴漿量的30%～40%為宜，以保證水泥漿可以均勻地沿樁長分布。

5)需合理控制樁間搭接的時間間隔，不宜超過24 h；若超過的時間不長，則需在第二根樁施工時增加約為20%的注漿量，同時提升的速度應減慢；若超過的時間太長，第二根樁已經無法成功進行搭接，可在設計許可下采取局部補樁或注漿措施來進行搭接。

6)為避免施工時樁端因漿量不足而導致質量下降，當漿液到達出漿口時，柱底噴漿時間應不小于30 s，如此可保證漿液完全到達樁端。

7)所有施工均完成后，需保證施工場地附近無重物堆放，以防樁體產生形變。

4 結語

該段高速公路所經過的水庫地區，常年浸水出現了軟土地層，采用深層攪拌樁進行處理。經成樁28 d后進行抽芯取樣檢測，無側限抗壓強度為0.78 MPa-1，單樁的承載力為86 kN，復合地基承載力為127 kN，檢測結果表明處理效果良好。因此采用深層攪拌樁法可以有效改善水庫地段軟基的強度特性，提高地基承載力，滿足高速公路路基修建標準。