水泥攪拌樁在東南亞地區鐵路項目中的應用

張俊杰

中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510000

1 工程概況及工程地質條件

案例項目線路主要位于馬來西亞東海岸區域，屬于沿海及河流階地及漫灘等地勢低洼的區域，成因以溝谷相與河流軟土為主，軟土主要特征為厚度分布不均，軟土基底起伏較大，工程力學性質較差，受降水影響較大，對路堤穩定性與沉降影響較大。其典型的地質條件如下：1～3m為腐殖土，3～8m為淤泥，5～15m為粉質黏土，10～18m為基巖，大多為花崗巖、頁巖、砂巖等。該地區的軟土深度不一致，土質強度較低，壓縮性較強，特別是表層的腐殖土及淤泥層承載力較低，為典型的軟土地基。為了確認水泥攪拌樁的處理效果，選擇了一段典型路基展開研究，其各層的物理力學指標如表1所示。

表1 土工試驗指標

2 攪拌樁設計

2.1 水泥攪拌樁設計

根據地質勘察情況，對比換填、排水板、水泥攪拌樁等幾種地基的處理方式，決定采用水泥攪拌樁地基處理方式，地基基礎的水泥攪拌樁設計樁長為7m，按照三角形間距0.9m布設，攪拌樁樁徑為0.5m，水泥配合比選定15%、18%、20%、24%幾種形式，28d無側限抗壓強度不低于1MPa，要求處理后的樁間土的承載力不低于100kPa，利用《鐵路工程地基處理技術規程》（TB 10106—2010）中的相關公式，初步估算復合地基承載力為157kPa[1]。

2.2 水泥攪拌樁配合比設計

在現場取土樣，采用當地水泥廠供應的42.5型號水泥進行試驗室內配比試驗。此次試驗配比共5組，分別為16%、18%、20%、22%、24%，配比試驗強度值如表2所示。

表2 水泥攪拌樁試驗配合比無側限抗壓強度

根據試驗結果最終選定16%、18%、20% 3種配比進行試驗，3種配比的水泥和水的用量如表3所示。

表3 水泥攪拌樁試驗配合比無側限抗壓強度

在試驗過程中，表層1～2m范圍的腐殖土的有機質含量為15%～18%，pH值約為4，水泥固化效果不太理想，28d強度在0.5MPa左右，經過多次試驗，仍不能滿足設計要求。經過設計優化，將該層腐殖土全部挖除，換填成合格的普通土。

3 試樁

3.1 試樁工藝流程

試樁按照以下的流程進行：場地平整→測量放樣→布置鉆機→鉆進噴漿→提升復攪→再次鉆進噴漿→提升復攪→樁頭段處理→成樁養護→樁基檢測。

通過工程樁開展試樁，據此獲取各項施工參數，并明確相應的控制標準，試樁施工流程與工程樁保持一致。要通過試樁，對施工方法以及設備選型進行驗證；對水泥攪拌樁的實際打入深度進行檢驗，判斷其是否契合設計要求；對水泥攪拌樁實際樁長以及無側限抗壓強度進行驗證，判斷其是否契合設計要求；對各項施工參數進行驗證，包括漿噴樁機噴漿量、攪拌次數、水灰比、提升速度以及鉆進速度等。

3.2 施工工藝要求

（1）對原地面進行處理。開展水泥攪拌樁施工，應首先對原地面進行清表，全部挖除原地面的腐殖土及樹根、石塊等，并以黏土回填場地低洼處，不得采用雜土進行回填；要控制水泥攪拌樁施工場地的地基承載力，不能低于100kPa；確保場地的地基承載力滿足施工機械設備的要求，并構建臨時截水設施和排水設施，加強各項施工準備，對施工現場進行合理布局[2]。

（2）測量放樣。將設計平面圖作為依據，繪制水泥攪拌樁相應的施工布樁圖。在實施放線前，要復核各控制點，并按照設計要求進行放線，確定各攪拌樁的具體位置，采用板條、竹片等對攪拌樁樁位實施現場定位。

（3）鉆機就位。鉆機就位后，要檢查鉆桿中心是否垂直，垂直度不得超過1.5%（樁長），樁位偏差不得大于5cm。

（4）控制水泥漿。在進行室內配合比試驗后，根據顯示結果使用可標定計量容器來調制水泥漿。該項目采用了0.8的水灰比。此外，為了更好地確保水泥漿成品質量，在施工現場要對每次攪拌完成的水泥漿都進行密度檢測。

（5）攪拌、噴漿、下沉。①在啟動攪拌機電機前，必須確保攪拌機水泥漿已處于正常循環狀態。正式啟動攪拌機后，將起重機鋼絲繩進行放松調整，并讓攪拌機隨導向架同時進行旋轉切土施工與下沉邊噴漿施工（確保攪拌速度小于0.8m/min、轉動速度約為1330r/min）。②噴漿時管道壓力要控制在0.2～0.6MPa（隨著深度的不同，管道壓力也不同，達到終孔位置時管道壓力為0.6MPa），直至達到終孔深度。③依據具體市級情況來確定下鉆所需擋數，但必須保證擋數的合理性，只有適當提升擋數方可讓成樁保持均勻。該項目中，試樁均采用三擋進行下鉆，速度為1m/min，至成樁位置后再采用二擋進行磨底，確保樁底承載力滿足要求，同時保證樁底的漿量充足飽滿。

（6）噴漿攪拌提升。為了讓攪拌樁樁端與土層結合得更緊密，需對噴漿進行攪拌提升施工。具體來說，當攪拌機下沉到設計深度后，待噴漿坐底時間大于30s，即可一邊旋轉攪拌機一邊提升[3]。

（7）重復上下攪拌。為了讓軟土能夠均勻地攪拌于水泥漿中，需第二次對攪拌機進行邊旋轉邊操作，直至沉入土中為止，待加固設計深度后，才能把攪拌機提升出地面。

（8）鉆機移位。完成復攪后，將攪拌機械關閉，對水泥漿實際用量進行復核，判斷其是否與試樁確定的數據保持一致，完成復核，確保檢驗合格后，再提桿出孔，并向下一樁位移動鉆機開展施工。

4 攪拌樁質量檢測情況

4.1 取芯情況

該段落的樁長成三角形布置，樁長7m左右，按照試樁的要求，每個參數的鉆芯取樣2根，每根樁每延米取芯1次，進行無側向強度試驗。試驗結果表明，強度超過1MPa方可滿足設計要求。在水泥摻量方面，一般16%、18%及20%質量的水泥樁已能滿足設計要求，且還有優化空間。取芯的過程中芯樣的完整性較好，只有部分有機質含量較高的段落膠接性能一般，整體滿足設計要求。

4.2 復合地基靜載檢測情況

根據該項目的平板荷載試驗要求，該項目的鐵路路基的施工控制重點是路基穩定性和沉降要滿足要求。為此，可分兩次進行荷載加載試驗，第一次加載到設計荷載，第二次加載設計荷載的1.5倍。荷載達到設計荷載時，試驗板的總沉降不應超過25mm；當加載達到設計荷載的1.5倍時，試驗板的總沉降不超過40mm。該段落的設計荷載為201kPa，1.5倍的設計荷載為302kPa。經檢測，攪拌樁在經過加固后，已改變原來地質條件，因此復合地基承載力滿足設計要求。

5 結束語

鉆芯取樣試驗和復合地基靜載試驗表明，經過水泥攪拌樁加固處理后的地基是滿足設計要求的，但是由于表層土1～2m范圍有機質含量在15%～18%，水泥固化作用的效果不太明顯，設計優化全部挖除換填。水泥攪拌樁地基處理方式可以滿足東南亞地區鐵路路基處理要求，借此，文章能為類似工程設計和施工提供一定的參考。