軟基地質條件下水泥攪拌樁施工技術應用

楊開放 周星宇 耿志華 江 帆

（中電建路橋集團有限公司，北京 100000）

隨著經濟社會的發展，城市交通網修建越趨完善。以廣東為主的快速發展城市，正大力敷設全省各道路建設。主干交通網建設所必要條件就是公路路基應當擁有充分的強度及安全性。而廣東沿海地區地處軟土地基和地質土層較為復雜的區域，深入探究軟土地基下地基處理施工技術意義重大。本文結合廣東江門市蓬江區某道路建設工程為例，分析在軟基地質的水泥攪拌樁施工技術要點。

1 軟基處理目的及常見措施

1.1 軟基處理目的

地質條件的好壞直接影響道路施工質量，對不良地質條件即軟弱基礎進行處理改良，既是保證施工安全，也保障了運營使用安全；長遠來看，是為道路修建完成后，路基能持續承載而不變形、塌陷[1]，應當達到設計中的經濟性和穩定性要求，并且在正式運營階段不發生其他安全質量問題。

1.2 軟基處理常見措施

按軟弱地基深淺不同，軟基分為深層和淺層兩種類型。

淺層軟土因填土埋設較淺，通長采用換填的方法已到達軟基處理的目的，通過挖除施工范圍內的軟土，換填具有較大強度的骨料或其他填筑材料并壓實。

深層軟土常常采用補強法進行處理，即在軟弱土層部位增加剛性支護體系，通常為灌注樁、攪拌樁、預制管樁等[2]。

2 水泥攪拌樁施工技術案例研究

2.1 項目概況

2.1.1 工程簡介

工程項目地處江門市蓬江區，由東向西延伸，起點相接現狀新昌路，終點相接濱江大道，道路長度3.34km，寬30m。

2.1.2 項目地形、地質情況

場地原始地貌為丘陵地貌。場地主要為空地，受周邊山坡、崩塌堆積體及池塘等影響，地勢起伏較大。

參考工程勘察報告，項目地質情況主要包含以下地層：第四系人工碎石填土層及表層種植土(Q4ml)及下伏基巖加里東期奧陶紀中世二長花崗巖（O2ηγ）共3 大層，相應地層序號為：含碎石、碎石填土①1；表層種植土①2；全風化二長花崗巖③1；強風化二長花崗巖③2。各地層統計表如表1 所示。

表1 各類地層信息統計表

2.2 水泥攪拌樁設計方案

2.2.1 水泥攪拌樁概述

在眾多軟土基礎治理工藝中，水泥攪拌樁是一項重要的工藝，具有縮短施工工期、施工成本低、對周圍土質及建構筑物擾動小等優點[3]，其缺點主要受限于施工單位管理水平與施工經驗。當下，水泥攪拌樁施工工藝已普遍在治理軟基中進行運用，并收獲顯著成果。因此，對水泥攪拌樁的施工方法、關鍵技術和現場驗收等方面的進行研究顯得尤為重要。

2.2.2 軟基處理設計方案

案例工程軟基處理方案設計選用水泥攪拌樁，直徑Φ600mm，樁距1.3m，梅花型布置。水泥攪拌樁應穿過軟土層，水泥選用P.O 42.5 級水泥，水灰比控制范圍為0.5～0.55，水泥摻量取值可按不同天然含水量與孔隙比參考表2 所示。

表2 水泥摻量參考值表

2.3 水泥漿配合比實驗

根據現場實際情況，結合設計要求，采用3 中不同配合比進行對比實驗，水灰比分別采用0.5 與0.55。

經過計算，水泥攪拌樁的水泥用量采用14%、15%、16%三個級別。不同水泥摻量配比實驗參數見表3。

表3 配合比實驗參數

3 水泥攪拌樁施工

3.1 施工參數選擇

a. 鉆進速度，V=0.5、0.6m/min；

b.提升速度，V=0.5、0.6m/min；

c.攪拌速度，P=40 轉/min；

d.噴漿壓力：0.25MPa＜P＜0.4MPa。

3.2 施工準備

3.2.1 施工技術準備

圖紙會審：由項目總工牽頭組織，技術管理人員參與，對設計圖紙進行查漏補缺，查找圖紙中存在的問題以及確定施工重難點，同時根據設計圖紙做出修改方向，報送相關單位協調解決。

施工技術交底：由總工程師組織，技術部門根據通過審核的方案進行現場交底，具體應包括進度安排、操作要點及難點、工序銜接要求、質量與安全措施等，接受交底的人員應為現場技術員、施工員、各作業班組，作業班組同時需將交底內容向現場工人進行再次交底。

3.2.2 施工材料準備

水泥應使用正規廠家生產的袋裝水泥，散裝水泥不得用于工程施工，擬定水泥含量為17～19%，水泥用量不少于90kg/m。外加劑需符合設計要求。所有材料投入使用前，需報送至工地試驗室檢驗。現場布置儲存間用于水泥儲存，同時做好防水防潮工作。

3.3 施工工藝

3.3.1 工藝流程

水泥攪拌樁工藝原理為通過鉆頭攪動地下土層，使水泥與地下軟土充分混合，并利用水泥的化學變化，使之形成整體。主要工藝為①樁基定位→②機械鉆進→③噴漿提升→④原位鉆進→⑤原位提升→⑥施工完成。具體流程如圖1 所示。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝圖

3.3.2 樁位放樣

首先復核建設單位提供的測量控制點坐標，準確無誤后由測量人員建立控制網，根據設計圖紙進行樁位放樣。每一樁位放樣完成后，應采用便捷顯眼的物品（如竹片或鋼筋頭等）對樁位進行標識。

3.3.3 鉆機就位

鉆機使用前應保證其構配件完整且運行狀況良好，樁機就位時，不得損壞樁位標識。鉆機組裝完成后需進行垂直度調整，使其控制在1%以內。

3.3.4 漿液制作

水泥漿的制作應根據試驗確定其參數，現場配置的水泥漿應當具有較好的流動性，并應在開鉆之前配置完成。水泥漿應經過攪拌過篩，不得提前制作[4]。水泥漿避免長期閑置，一旦長于2h 后，嚴禁投入使用。泵送水泥漿之前，應當持續對水泥漿進行攪拌，防止離析或硬結。

3.3.5 攪拌下沉

攪拌機正式工作前，應判斷其冷卻水是否已經正常循環運行，正常循環工作后方可啟動攪拌機，開鉆時可配合噴入空氣，應當在鉆頭進行土層500mm 后開啟開關。鉆進期間需對下沉速率進行嚴格控制，下沉期間需結合前期探查的地下管網布置情況，避免破壞既有管網。

3.3.6 提升噴漿攪拌

當鉆進深度達到控制標高后，不得立即提鉆或注漿，應當使鉆頭在孔內停留至少30s。之后方可按照現場情況進行提升注漿，待提升至樁位控制高程時，停止噴漿。

3.3.7 復攪（噴）

待上述步驟完成后，需重復進行一次，以達到復攪目的，后續所有攪拌機均如此。

3.4 施工驗收標準

3.4.1 樁身強度檢驗[5]

檢測方法：鉆芯取樣；

檢測數量：攪拌樁總數×0.5%，且≥3 根；

檢測標準：強度≥1.0MPa。

3.4.2 荷載試驗

檢測方法：復合地基載荷試驗；

檢測數量：攪拌樁總數×0.5%，且監測點≥3 點；

檢測標準：復合地基承載力≥110KPa。

3.5 成樁質量檢測

攪拌樁齡期到達28d，委托項目所在地的第三方單位進行鉆芯取樣及載荷試驗，結果如下。

3.5.1 鉆芯取樣檢測

樁身強度檢驗結果及評定見表4。

表4 鉆芯取樣試驗成果綜合評價表

a.總體情況來看，樁身完整與連續性、強度均符合規范要求。

b.檢測3 根樁中，1-b16、1-b21 多處芯樣或較大范圍內的芯樣松散或水泥含量相對較少；1-b22 芯樣大多呈柱狀、短柱狀，大多數芯樣膠結良好、堅硬。

3.5.2 復合地基載荷試驗

載荷試驗結果見表5。

表5 復合地基平板載荷試驗檢測結果匯總表

a.1-b15 檢測點

試驗加載達到最大荷載時，最大沉降量為4.81mm，殘余沉降量為1.23mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達到復合地基設計承載力特征值。小結：滿足要求。

b.1-b18 檢測點

試驗荷載達到最大荷載時，最大沉降量為12.21mm，殘余沉降量為8.51mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達到復合地基設計承載力特征值。小結：滿足要求。

c.1-b23 檢測點

試驗荷載達到最大荷載時，最大沉降量為14.83mm，殘余沉降量為10.44mm，沉降量較小，被檢測樁的承載力特征值等于110KPa，達到復合地基設計承載力特征值。小結：滿足要求。

4 結論

綜合本文所述，水泥攪拌樁作為軟基處理重要技術之一，不僅是一種高效快速的施工工藝，更能提高地基承載力、降低沉降量、使路基具有更好的安全與穩定性[6]。其適用范圍廣，水泥攪拌樁可有效針對各類工程項目軟基處理，市政道路、高速公路、濱海地區軟弱地基均可采用該工藝進行施工。

通過本文簡要分析，總結提出了軟基處理中水泥攪拌樁施工試驗、參數選擇、機械、材料、工藝等指標，可為建筑行業中水泥攪拌樁更具體研究提供借鑒。