水泥粉煤灰碎石樁在地基處理施工中的技術應用

陳虎

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

常用的地基處理技術有鉆孔灌注樁、強夯法、換填法、水泥粉煤灰碎石樁等。每種地基處理技術都有其獨特的優(yōu)勢和適用范圍，在選擇地基處理技術時，需要綜合考慮地基條件、經(jīng)濟效益、交通情況等。水泥粉煤灰碎石樁能夠和地基土層相互融合，形成一種高強度復合地基，而且適用范圍廣，施工工藝相對簡單，施工速度快等特點，非常契合道路施工的要求，具有良好的推廣價值。基于此，開展水泥粉煤灰碎石樁在地基處理施工中的應用分析和研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

工程位于縣城附近，交通便利，通過現(xiàn)有325 國道進入鄉(xiāng)村公路可到達施工區(qū)域。從1#拌合站至現(xiàn)場鄉(xiāng)村道路長2553m，寬4.6m，其中有跨河橋1 座，橋?qū)?.6m，限重12t，現(xiàn)有交通條件不能滿足施工需求，需對現(xiàn)交通進行拓寬、改造。為達到施工交通通行條件，將現(xiàn)路面局部拓寬，并加設避車道。在原跨河橋附近并鋪設貝雷橋1 座，橋通行荷載100t，采用321 型貝雷片為桁架，I20b 型工字鋼為橫梁，橋面板為8mm 厚花紋鋼板，兩側(cè)采用I10 槽鋼、φ48 鋼管焊立欄桿。

2 水泥粉煤灰碎石樁在地基處理中的優(yōu)勢

水泥粉煤灰碎石樁是一種在碎石樁中加入適量的石屑、粉煤灰、水泥等材料，加水后進行充分攪拌，固化后就能形成一種具有一定強度的復合地基，為道路使用提供良好的基礎支持。主要具有以下3 點優(yōu)勢。

（1）水泥粉煤灰碎石樁承受的水平和垂直荷載，都是通過多褥墊層傳遞給樁間土和樁體，二者共同承擔上部傳輸而來的荷載。此種樁體性狀，有效克服了傳統(tǒng)樁基礎無法充分利用樁間土弊端。而且水泥粉煤灰碎石樁是一種復合地基，具有很大的地基模量，各組合體的受力比較均勻，因此，發(fā)生不均勻沉降的量比較少[1]。

（2）水泥粉煤灰碎石樁施工中，其材料多為工業(yè)廢料粉煤灰和石屑，來源比較廣泛，可節(jié)約成本。在水泥摻量相同的情況下，水泥粉煤灰碎石樁可提升混凝土強度至少30%。

（3）人工樁機、鉆孔灌注樁等樁基礎相比，水泥粉煤灰碎石樁施工數(shù)量和大大減少，再加上混凝土拌合物的坍落度比較小，大約在3～5cm 之間，而無須配筋，造價會進一步降低。

3 水泥粉煤灰碎石樁施工方法

（1）水泥粉煤灰碎石樁采取了DJB40-ZA 型長螺旋鉆機進行連續(xù)成孔，管內(nèi)泵壓混凝土成樁的工藝進行施工。混合料在拌合站集中拌合而成，再通過10m3混凝土罐車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，用HBT60 泵進行灌注，樁頂1m 范圍內(nèi)采取振搗棒進行充分振搗。

（2）水泥粉煤灰碎石樁樁間土采取人工配合0.3m3挖掘機進行開挖，并由5t 運輸車運輸?shù)街付ㄎ恢枚逊艞壴Ｈ靿|層回填料堆放廠內(nèi)的臨時堆存場，在具體施工中通過50t 裝載機裝車，5t 運輸車拉運到水泥粉煤灰碎石樁施工工作面，再用1.2m3挖掘機進行攤鋪和人工整平處理，褥墊層平整后，用3t 振動碾壓設備進行碾壓，并用平板振搗器振搗迷失。

4 水泥粉煤灰碎石樁施工方案

施工前的準備工作如下。

4.1 測量放線

依據(jù)水泥粉煤灰碎石樁施工設計圖紙，對每根水泥粉煤灰碎石樁的位置進行精確放樣，確定好位置之后用白灰粉進行標記。施工技術負責人員進行校驗，檢驗通過后再上報給監(jiān)理部門進行審核，審核通過后才能開始正式施工。

4.2 排水處理

本工程排水分為基坑內(nèi)排水和基坑外排水。基坑內(nèi)排水，沿基坑周邊設置40cm×40cm 磚砌排水溝，排水溝厚20cm，基坑外埋設DN600 預制鋼筋混凝土排水管，排水管穿圍墻延伸至場外溝道，排水管坡度3.5%，基坑內(nèi)排水溝與排水管連通，積水沿排水溝進入排水管流至場外。在基坑四周各設置一個集水坑，每個集水坑內(nèi)裝一臺3.5kW 污水泵輔助抽排水。基坑外排水，主要是基坑外場區(qū)整體呈中間高，周邊低，有利于排水。在場區(qū)沿路和圍墻布置40cm×40cm 的磚砌臨時排（截）水溝，穿路埋設DN300 預制鋼筋混凝土管，將雨水引流至場外。

4.3 鉆機鉆孔

保證各項前期準備工作，都準備到位之后，及時進行鉆孔操作，在鉆機就位之前，現(xiàn)場技術人員對需要對每根泥粉煤灰碎石樁的位置進行十字定位，并做好定位樁，以便隨時對鉆孔參數(shù)進行檢查。按照設計好的泥粉煤灰碎石樁長度，合理確定機架的高度，同時在鉆機表面做好明顯的深度標記。當鉆機就位后，保證鉆頭能夠準確對準樁中心，誤差必須控制在20mm 以內(nèi)，并保證鉆頭、鉆桿、鉆孔的中心線在相同垂直線上。而在進行鉆孔施工中，必須高度重視對鉆桿垂直度的檢查和控制，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整，控制鉆桿的垂直度在0.3%以內(nèi)，針對不同的土層，需要采取不同的鉆進速度[2]。

在整個鉆孔施工中，孔內(nèi)鉆取料旋挖到孔外后利用0.3m3的挖掘機及時挖除，通過5t 自卸汽車拉運到指定位置進項棄渣處理。在鉆孔施工中必須詳細觀察出料情況，保證樁端進入持力層的深度在1.2m 以上，鉆進到設計深度之后，如果依然沒有達到持力層，需要適當調(diào)整樁長，以保證單樁的承載力。具體的泥粉煤灰碎石樁施工質(zhì)量控制如表1 所示。

4.4 灌注混合料

（1）鉆孔達到設計深度之后，及時灌注混合料，但需要嚴格控制好提鉆時間，混合料泵送量需要和拔管的速度相互配合，如果遇到拌和砂土或者是粉土層，必須持續(xù)灌注混合料，不能停泵待料。

（2）在進行混合料灌注之前，必須詳細檢查混合料的坍落度，控制在16～20cm 之間。

（3）在進行首批混合料灌注之前，需要采取相同配比的無石子砂漿進行潤濕處理。再灌注首批混合料，保證首批混合料充足后，才能開啟混凝土泵。初期灌注混合料時，需要控制好泵送的速度，同時注意觀察提鉆的速度，混合料灌注中，必須保證導水管位置居中，在導管提升操作時，應有專人指揮，不能發(fā)生骨架傾斜、位移等問題。

（4）控制混合料灌注的速度要大于提管的速度，本工程在提管速度控制中，采取計時器進行聯(lián)合控制，提管的速度需要控制在1.2m/min～1.5m/min 之間，如果以遇到砂土和粉土，要適當降低提鉆的速度，以免因為流砂引起塌孔或者是斷樁問題。

4.5 成樁控制

（1）為保證最大限度上保證樁頂控制的標高，需要用測錘隨時測量混合料的頂面高度，以精確測量出樁頂?shù)母≡穸群突旌狭系恼鎸嵏叨龋ＷC混合料面的高度能夠超過設計高度50cm，孔內(nèi)沉渣厚度宜小于10cm。

（2）在樁頂1m 范圍內(nèi)，插入振搗棒進行充分振搗，以保證樁頂?shù)拿軐嵍饶軌蜻_到設計要求，成樁完成之后樁頂需要及時蓋圖封閉和養(yǎng)護。泥粉煤灰碎石樁成樁7d 后開挖樁間土并進行樁頭處理。成樁時間超過28d 之后進行檢測[3]。

（3）采取低應變法對泥粉煤灰碎石樁的完整性進行檢測，通過復合地基靜載試驗、單樁靜荷載試驗等對泥粉煤灰碎石樁承載力進行全面檢測。在進行靜荷載試驗中要做到分部位進行，依據(jù)現(xiàn)場實際要求共檢測了8 個點，而低應變檢驗的數(shù)量不能少于總泥粉煤灰碎石樁數(shù)量的十分之一，試驗樁機需要隨機選擇。

4.6 樁頭處理

（1）樁頭處理也是泥粉煤灰碎石樁施工的關鍵工序，本工程樁間土采取型號為0.3m3的挖掘機進行開挖，挖掘機開挖層到樁體距離控制在20cm 左右，再用人工清除余土，以免挖掘機碰撞泥粉煤灰碎石樁，棄土用5t 運輸車輛運輸?shù)街付ㄎ恢枚逊臶4]。

（2）當樁間土開挖完成后，及時破除樁頭，在樁頭上標記處樁頂設計標高，采取人工用抱箍式切割機沿著設計標高先進行切割，保證能夠徑向切入樁體，切割一圈后每隔間隔120°打入楔子，依次敲擊楔子，直到上部樁體全部斷開。樁頂中間可采取小釬修整平整。如果在樁頭破除和修復中發(fā)生樁頂開裂、斷裂問題，需要嚴格按照混合料接樁的相關規(guī)范進行處理，先對斷面進行鑿毛處理，涂刷一層素水泥漿液之后，用高一級混合料填補平整并進行振搗迷失處理。

4.7 褥墊層施工

褥墊層回填料采用外購級配碎石，料粒徑不超過30mm，回填料堆存至場內(nèi)臨時堆存場，施工時采用ZL50 裝載機裝車，5t 運輸車拉運至工作面，1.2m3挖掘機攤鋪，人工整平。攤鋪前測量出鋪設標高，并掛線繩控制攤鋪厚度及平整度，褥墊層平整后用3t 振動碾和平板振搗器振實，夯填度不超過0.9。

5 質(zhì)量保證措施

（1）做好現(xiàn)場技術交底工作，確保現(xiàn)場施工技術人員熟悉泥粉煤灰碎石樁施工工序和原理，嚴格按照設計圖紙的要求和相關標準進行施工。

（2）在施工全過程中，質(zhì)檢人員需要全程旁站監(jiān)督，項目部質(zhì)量管理人員，需要不定時的檢查、巡查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及時提醒施工人員進行處理。

（3）原材料在進入施工現(xiàn)場之前，需要對進行抽檢，保證各項標準都達到設計要求之后，才能進入施工現(xiàn)場。進入施工的原材料需要分類堆放，并做好防護措施，避免雨淋、風吹等導致原材料變質(zhì)，影響最終的施工質(zhì)量。

（4）加強對常見病害的處理。在泥粉煤灰碎石樁施工中常見的病害有三種，包括斷樁、縮經(jīng)、承載力。針對斷樁問題，需要進行快速的靜壓處理，將發(fā)生斷開的樁重新連接起來[5]；針對縮經(jīng)問題，需要進行間隔式施打，保證混凝土齡期超過7d 后再加樁；針對承載力不足問題，需要控制褥墊層的鋪設厚度在20～30cm，并適當增加泥粉煤灰碎石樁排布的密度。

6 安全保證措施

（1）項目部成立由項目經(jīng)理任組長，安全總監(jiān)任副組長，工區(qū)主任、工區(qū)副主任為組員的全面安全管理領導小組，實施對全面管理，現(xiàn)場專職安全員進行安全監(jiān)督及防范[6]。

（2）制定安全規(guī)章制度，定期、不定期對工作面進行檢查；針對施工中存在的危險源進行分類標識，制定出相應的預控應急預案。堅持安全教育，提高全員安全意識，特殊工種人員持證上崗。

（3）在施工區(qū)醒目位置設置施工標志牌、旗幟、防墜落危險源標識牌、安全警示牌、警告牌等。及時做好浮石清理，施工人員做到身系安全帶，頭戴安全帽，非施工人員不得進入施工場地。按規(guī)定穿戴好防護用品和必要的安全防護用具，嚴禁穿拖鞋、高跟鞋。

（4）配備安全防護設施，設置安全通道和安全圍欄，模板掛設安全作業(yè)平臺，高空部位掛設安全網(wǎng)，操作人員佩帶安全繩和安全帶，施工腳手架和操作平臺搭設牢固。

（5）加強施工機械設備的檢查、維修、保養(yǎng)，確保高效、安全運行，操作人員做到持證上崗。每天對施工道路進行灑水，對道路上的石渣、垃圾、排水溝等定期進行清理，使路面保持平整、暢通[7]。

7 結(jié)語

本工程全面重點分析了水泥粉煤灰碎石樁在地基處理施工中的應用，并且通過現(xiàn)場實踐操作，在本工程道路路基處理中，采取水泥粉煤灰碎石樁施工技術，確保了施工質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了成本等方面有非常顯著的特點，也為類似工程的推廣應用提供了借鑒。