淺談水泥攪拌樁復合地基的設計及施工要點

孫志強

摘 要：水泥攪拌樁是一種常見的地基處理措施，可以用于提高地基承載力、降低地基沉降等。本文敘述了水泥攪拌樁的適用范圍和加固原理，并對水泥攪拌樁的設計步驟、施工要點進行了介紹，為水泥攪拌樁在公路軟基處理中的設計和施工提供參考。

關鍵詞：水泥攪拌樁;復合地基;設計;施工

1 概述

（1）水泥攪拌樁的定義。通過特定的攪拌機器，將水泥與軟土進行攪拌，利用水泥的膠凝固化作用，與軟土發生物理化學作用，這種物理化學作用使得軟土逐漸成為一個整體，并具有一定的強度，這種水泥與軟土形成的固結體被稱為水泥攪拌樁。

（2）水泥攪拌樁的適用范圍。水泥攪拌樁自引入我國以來，逐漸被廣泛應用于公路、鐵路等建設領域的地基處理中。在地基處理中，水泥攪拌樁主要用于提高地基的承載力，降低地基的沉降量，增強路堤或者邊坡的穩定性等。

水泥攪拌樁適宜用于加固飽和的軟質黏土，具體為抗剪強度（十字板）超過10 kPa，有機物質的含量超過10%的軟土地基。當軟土地基中的有機物質的含量水平超過5%，或者塑性指數大于25，或者含有腐蝕性地下水時，在使用前應通過現場試驗來判斷是否能使用。

在公路路基工程中，若將水泥攪拌樁用于軟土地基處理時，其適用于填土高度小于8 m的軟基路段。如果該路段的含水率較高（超過70%）時，其適用的路基高度應適當降低。

（3）水泥攪拌樁的加固原理。水泥攪拌樁的加固機理是水泥、水、土這三者之間發生的一系列復雜的物理化學反應。這些物理化學反應主要有以下三個反應過程：水泥的水化反應、土與水泥水化產物之間的作用，以及水泥水化產物的碳酸化作用。通過這些物理化學作用，軟土中的水分、土顆粒、水泥共同組成一種復雜的立體的相互關聯的產物，組成一個整體。

2 水泥攪拌樁的設計要點

采用水泥攪拌樁進行軟土地基處理時，水泥攪拌樁在進行設計計算之初，應先在不進行處理的條件下，驗算現狀地基的承載力和沉降是否能滿足規范要求。通過這一步的驗算，來明確后面水泥攪拌樁設計的目的。如果現狀地基的承載能力不足，則后面進行水泥攪拌樁時，應圍繞著提高地基承載力的方面來進行設計。如果現狀地基的沉降不能滿足要求，則后面應圍繞著降低沉降量的方面來進行設計。

如果采用水泥攪拌樁來提高地基的承載力時，應先明確地基所需的復合地基承載力，進而結合工程經驗、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長，通過理正巖土或者其他計算軟件來驗算是否能滿足規范要求。通過反復取值驗算，得到最優的水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長。

如果采用水泥攪拌樁來減小地基沉降時，結合工程經驗、地勘資料，初擬水泥攪拌樁的樁徑、樁間距和樁長，通過理正巖土或者其他計算軟件來驗算采用這一取值條件下的水泥攪拌樁復合地基的沉降是否能滿足規范要求。后面重復這一步驟，得到既滿足規范要求，又最具經濟性的水泥攪拌樁設計參數。

3 水泥攪拌樁的施工要點

（1）施工前的準備。施工前應做好以下準備工作：把施工現場清理出來，讓施工機械和相應工人進場，進行樁的位置的測量，現場按樁位平面布置圖進行放點。給樁基的施工人員做好技術交接工作，保證攪拌樁的位置、樁頂高程、試樁得到的參數正確。施工前，應對施工現場進行詳細地勘察，采用靜力觸探來進行地質初步的勘察，查明即將施工的場地區域中的軟土分布情況、以及性質。如果發現現場測得的地質條件，與設計圖紙中的勘察資料，有較大的差異時，要及時通知設計單位，讓設計單位對原圖紙進行修改。購買的水泥，在使用之前，應由監理對其要進行抽樣檢測，保證其質量滿足要求。

（2）施工工藝。水泥攪拌樁在正式實施之前，應先進行試樁，根據現場的施工機具、土質、含水率等情況，來獲取所用的設備運行時的正常參數，從而在后期施工中按照這些參數來操作時可以取得良好的效果。試樁的根數一般取5～7根，試樁工作要求有以下內容：

1）得到滿足設計圖紙中要求的噴漿量時所需要的各類參數，如機械下鉆速率、套管向上提升的速率、機械攪拌的速率、噴漿時所用的壓力值等。2）了解樁機向下鉆進、向上提升時的受阻情況，結合工程經驗作出判斷，并采取相應的有效的解決措施。3）觀察現場施工時水泥攪拌樁的成樁效果，來判斷通過室內試驗得出的配合比是否合適，是否需要進行優化調整。4）成型后水泥攪拌樁是否滿足設計圖紙要求的樁身強度。

在進行完試樁后，根據試樁得到的參數，進行大規模的水泥攪拌樁施工。其具體施工步驟一般為：清除表層土，平整場地;樁機運送到施工現場后，先進行組裝，并試運行一下，等到各類設備運行指標達到正常水平后，再行進至指定

的工作位置;將樁機的攪拌頭放置到指定的樁位處，啟動機器，等到攪拌頭的旋轉速率正常后，開始向下鉆進，直至達到設計深度;從底面開始逐漸向上，一邊噴射水泥漿體，一邊不斷攪拌，一邊向上提升，直至到達距離地面50 cm的位置，再重新向下鉆進，同時一邊噴漿，一邊攪拌，直至回到原設計樁底位置，這時到達樁底后，持續噴漿、攪拌1分鐘，然后再緩慢提升，回到地面;最后關閉設備的電源，將機械移動到下一個施工位置，繼續上述操作步驟。

（3）施工注意事項。在實施過程中，為了使水泥攪拌樁取得良好的質量， 應當注意以下的事項：

1）在進行水泥攪拌樁施工之前，用水將樁機的套管清洗干凈，使其沒有雜物堵塞。2）水泥攪拌樁在施工過程中，應該裝置有記錄設備和顯示設備，隨時可以觀察到攪拌樁實施的長度、水泥用量等。同時，每天的記錄文件需打印出來，提交給監理單位進行核查。3）監理應該在施工現場監督，時刻關注施工過程，做到對施工質量的全過程掌握，并按相關規范和設計圖紙的要求，對打設的樁體進行檢驗。4）監理應該注意隨時抽查施工過程中的水泥漿含量是否滿足要求。5）水泥攪拌樁施工完成后，現場應注意在樁體硬化之前，在樁頂位置處標注記號，方便后面抽芯，檢測樁體的強度。6）水泥攪拌樁在攪拌和噴漿時，每次輸送水泥漿液、或者停止供應漿液時，應及時通知施工操作人員，使其及時知道情況，進而采取正確的操作。

4 結束語

水泥攪拌樁作為一種常見的地基處理措施，適用于加固飽和的軟質黏土，有助于提高地基承載力和降低沉降。在設計中，應先根據現狀地基的承載力和沉降驗算結果來明確后面水泥攪拌樁的設計目的，進而進行水泥攪拌樁的設計。在施工中，應做好施工前的主備，并進行工藝性試樁，進而進行大規模的水泥攪拌樁施工，以保證水泥攪拌樁的施工質量。

參考文獻：

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