淺談水泥攪拌樁處理軟土地基

邢躍 盧杰

摘要：軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，在我國南方地區(qū)分布較廣。具有天然含水量高、天然空隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)時(shí)間長、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。在工程建設(shè)領(lǐng)域，合理選擇軟土地基處理方案，可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)軟土地基軟土層厚度較厚，一般在6-10m之間，不能采用開挖換填法處理時(shí)，宜優(yōu)先選擇水泥攪拌樁處理。

關(guān)鍵詞：軟土地基;水泥攪拌樁;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;復(fù)合地基承載力

1 引言

水泥攪拌樁利用水泥作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液和粉體）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)度和增加變形模量。根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，可分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌。前者是用漿液和地基土攪拌，后者是用粉體和地基土攪拌。可采用單軸、雙軸、三軸及多軸攪拌機(jī)或連續(xù)成槽攪拌機(jī)。

水泥攪拌樁適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、粘性土（軟塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉細(xì)砂（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、飽和黃土等土層，不適用于含有大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、硬塑及堅(jiān)硬的黏性土、密實(shí)的砂類土，以及地下水影響成樁質(zhì)量的土層。當(dāng)?shù)叵滤暮啃∮?0%（黃土含水量小于25%）時(shí)不宜采用粉體攪拌法。水泥攪拌樁用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、PH值小于4的酸性土、塑性指數(shù)大于25的黏土，當(dāng)在腐蝕性環(huán)境中以及無工程經(jīng)驗(yàn)地區(qū)使用時(shí)，必須通過現(xiàn)場和室內(nèi)試驗(yàn)確定其使用性。

2 施工步驟

水泥攪拌樁施工步驟：施工準(zhǔn)備 場地平整 樁孔放樣 鉆機(jī)就位 預(yù)拌下沉 制備水泥漿 提升噴漿攪拌 重復(fù)上下攪拌 鉆頭清洗 鉆機(jī)移位 試驗(yàn)檢測 樁頂墊層鋪設(shè)。

3 施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場確保“三通一平”，施工條件良好。提前組織人、材、機(jī)進(jìn)場，并按要求做好鉆機(jī)調(diào)試。

3.2 樁孔放樣

施工現(xiàn)場布設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)和高程點(diǎn)，按要求與原始基準(zhǔn)點(diǎn)和高程點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并用紅色油漆在場區(qū)內(nèi)永久建筑物或構(gòu)筑物上標(biāo)記。利用全站儀放樣樁孔位置，做好樁孔標(biāo)記。

3.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)使用其自身的步履行走系統(tǒng)移動(dòng)，塔架提吊攪拌樁機(jī)就位。水泥攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，對中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r(shí)，采用攪拌樁機(jī)的液壓平衡裝置使起吊設(shè)備保持水平。檢查鉆桿長度，鉆頭直徑，將樁機(jī)移到指定位置對好樁位。

3.4 制備水泥漿

水泥用量、水灰比嚴(yán)格按照配合比施工。施工中加水可使用定量容器進(jìn)行用水量控制。水泥漿待攪拌機(jī)下沉至設(shè)計(jì)深度后才可配制，水泥漿的水灰比宜為0.45-0.55。制備好的水泥漿不得有離析現(xiàn)象，停置不得超過2h，若停置時(shí)間過長，不得使用。

3.5 預(yù)拌下沉噴漿

待水泥攪拌樁機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌樁機(jī)電機(jī)，放松攪拌樁機(jī)吊索，使攪拌樁機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，下沉速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制。下沉速度≤0.8m/min，工作電流不應(yīng)大于70A。開始噴漿攪拌，噴漿過程中，不斷攪拌水泥漿。隨時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行及地層變化情況，鉆頭下沉至設(shè)計(jì)深度位置時(shí)，停止鉆進(jìn)。

第一次下鉆時(shí)為為保證樁體含灰均勻性，鉆進(jìn)時(shí)不宜帶漿（根據(jù)實(shí)際情況如果易發(fā)生堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆），鉆進(jìn)速度≤1.0m/min為宜。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作。復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。噴漿壓力不小于0.4MPa。

3.6 提升噴漿

提升鉆頭噴漿。噴漿過程中，不斷攪拌水泥漿，防止其離析，并嚴(yán)格控制噴漿量，離地面50cm時(shí)，停止噴漿。

3.7 鉆頭清洗

若樁機(jī)停止施工或施工間歇時(shí)間太長時(shí)，向水泥漿攪拌桶中加入清水，開啟灰漿泵，清洗全部管中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。

3.8 鉆機(jī)移位

樁機(jī)移至進(jìn)行下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。

3.9 樁頂墊層鋪設(shè)

樁頂墊層厚度一般為0.5-1.0m，可選用灰土、級配良好的碎石或砂礫等，最大粒徑不超過30mm。樁頂墊層壓實(shí)采用輕型振動(dòng)壓路機(jī)，振動(dòng)壓實(shí)過程中及時(shí)采用裝載機(jī)配合挖機(jī)補(bǔ)料，確保墊層壓實(shí)度、厚度符合設(shè)計(jì)要求。

4 施工注意事項(xiàng)

水泥攪拌樁機(jī)械設(shè)備開機(jī)運(yùn)行前，必須按要求進(jìn)行調(diào)試，詳細(xì)檢查設(shè)備的運(yùn)行狀況。開鉆之前，用水清洗整個(gè)管道，確保管道無堵塞，待水排盡后方可下鉆。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30s，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30s。

為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀，同時(shí)現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。

樁機(jī)垂直度要保證，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進(jìn)行控制。

施工前必須先打不少于5根工藝試驗(yàn)樁，確定最佳灰漿稠度、工作壓力、鉆進(jìn)和提升速度、攪拌速度、單位時(shí)間噴入量，當(dāng)工藝試驗(yàn)樁成樁質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)調(diào)整相關(guān)施工參數(shù)。

水泥采用強(qiáng)度等級為42.5級及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其性能應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》GB 175-2007的規(guī)定。當(dāng)對水泥質(zhì)量有懷疑或受潮或存放時(shí)間超過3個(gè)月時(shí)應(yīng)重新取樣試驗(yàn)，并按其檢測結(jié)果使用，使用前報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。

拌合用水宜采用飲用水，使用非飲用水時(shí)需經(jīng)過化驗(yàn)，硫酸鹽（以SO42-計(jì)）含量、氯離子（CL-）含量、不溶物含量、可溶物含量、堿含量、PH值試驗(yàn)檢測指標(biāo)均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。施工中應(yīng)采用流量泵控制噴漿速度，施工配備流量泵的額定壓力不宜小于5.0Mpa。

嚴(yán)格按照工藝試驗(yàn)樁確定的施工參數(shù)控制噴漿兩和攪拌提升速度，保證施工質(zhì)量，提高工作效率，減小水泥浪費(fèi)，盡量連續(xù)施工。施工過程中如遇地下障礙物使鉆機(jī)鉆桿無法鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)停止鉆進(jìn)，并通知監(jiān)理及設(shè)計(jì)人員，以便及時(shí)采取補(bǔ)樁措施。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

在成樁3d內(nèi)，采用輕型動(dòng)力觸探檢查上部樁身的均勻性;在成樁7d后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度宜超過停漿（灰）面以下0.5m，檢查攪拌的均勻性，量測成樁的直徑。在成樁28d后進(jìn)行鉆探取芯，取芯位置宜在樁直徑2/5處，抽芯檢驗(yàn)主要用于評價(jià)樁身質(zhì)量，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、含灰量、堅(jiān)硬程度、攪拌均勻性等。抽芯檢驗(yàn)樁的數(shù)量為總樁數(shù)的3%，且不少于6根。單樁載荷試驗(yàn)、復(fù)合地基載荷試驗(yàn)必須在攪拌樁成樁28d后進(jìn)行，試驗(yàn)樁數(shù)量為總樁數(shù)的1%，且不少于3根，試驗(yàn)前應(yīng)人工鑿除樁頂0.5m范圍內(nèi)軟樁頭。

6 結(jié)束語

采用水泥攪拌樁處理軟土地基，最大限度地利用了原土，攪拌時(shí)無振動(dòng)、無噪聲、無污染，可在密集建筑群中進(jìn)行施工，對周圍原有建筑物及地下溝管影響很小。與鋼筋混凝土樁相比，可節(jié)約鋼材并降低造價(jià)。可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《市政公用工程管理與實(shí)務(wù)》，中國建筑工業(yè)出版社;

湖北 武漢 430100