市政道路工程水泥攪拌樁軟基處理技術分析

徐友華

（海曜建工集團有限公司，福建 三明 365400）

0 引言

水泥攪拌樁在市政道路建設中的應用日益廣泛，其基本原理是先通過鉆機擾動地層，強制攪拌水泥、軟土，以水泥作為固化劑，利用水泥、軟土之間的化學反應使二者融為一體。最終固化軟土，提高地基結構強度，達到加固地基的目的。水泥攪拌樁是軟土地基處理常用的一種施工技術，具有施工效率高、施工成本低、對施工區域周圍土體及建筑影響小等優勢，但該技術比較依賴施工方的技術經驗及管理能力。目前，在市政道路軟土路基處理中水泥攪拌樁技術的應用日益廣泛，有必要深入研究水泥攪拌樁技術要點、施工工藝及質量控制等，以有效保障市政道路工程質量[1]。

1 軟土地基處理意義及典型措施

地質條件的優劣關乎道路工程質量，加固軟土地基，改善地質條件可有效提高施工質量，同時確保后期的道路使用安全。也就是說，軟土地基處理的意義在于可使道路路基長期承受載荷而不發生沉降等質量病害，提高路用性能。

根據深度區別可將軟弱地基劃分為深軟弱地基、淺軟弱地基兩類。淺軟弱地基回填較淺，只需換填即可實現加固目的，先清除軟土再換填強度更高的填料并整平壓實。深軟弱地基多通過補強法進行加固處理，即在軟土層設置高強度支護體系，如攪拌樁、灌注樁等。

2 工程概況

某市政道路全長3.45km，最大寬度29m，施工區域最初為丘陵地貌，多空地，受山體、池塘、湖泊等地質環境影響，地勢起伏明顯。根據施工勘測資料可知該市政工程項目施工區域地層分布從上到下依次為第四系人工碎石填土層（Q4m）l、表層種植土(Q4ml)、下伏基巖為加里東期奧陶紀中世二長花崗巖（O2ηγ），各地層地質情況如表1所示。

表1 各類土層地質情況表

3 水泥攪拌樁設計方案

3.1 軟基處理設計方案

該市政道路軟土路基采用水泥攪拌樁進行加固處理，樁直徑Φ600mm，間距1.5m，布局為梅花型。且樁需貫穿軟土層，水灰比為0.55～0.60，水泥選用P·O 42.5，根據天然含水量、孔隙比可以確定相應的水泥摻量，具體情況見表2。

表2 水泥摻量參考情況表

3.2 水泥漿配合比實驗

結合該道路工程施工現場實況及施工設計要求，水灰比分別取0.55、0.60，計算得出水泥摻加比例分別為14%、15%、16%，分別基于三種水泥摻加比例開展對照試驗，主要實驗參數包括提升速度、每米水泥用量、水摻加量，具體結果如表3所示。

表3 配合比實驗參數

4 水泥攪拌樁施工

4.1 施工參數選擇

需重點考慮的施工技術參數包括：

（1）鉆進速率V鉆，m/min，取值0.48、0.49；

（2）提升速率V升，m/min，取值0.48、0.49；

（3）攪拌速率P，取值38r/min；

（4）灌漿壓力P：0.30MPa＜P＜0.38MPa。

4.2 施工準備

4.2.1 施工技術準備

施工圖紙會審：總工召集各施工技術人員、施工管理人員參與圖紙會審，針對圖紙中的問題進行分析并及時解決，明確施工中需注意的重難點環節，結合施工設計圖紙明確施工變更方案，并提交給建設單位、監理單位審核。

施工技術交底：項目總工召集項目施工人員共同商討并制定施工計劃，會同施工監理單位、施工單位、各施工班組認真做好施工技術交底，主要交底內容為項目施工工藝、施工質量控制以及安全措施、施工管理方案、施工進度規劃等，同時需向現場工人詳細說明施工內容和施工技術要求[2]。

4.2.2 施工材料準備

為保障施工所用水泥質量，應選擇信譽良好、實力雄厚的供應商采購，水泥摻加比例初定為18%～20%，消耗量不低于100kg/m3，同時需按照施工設計要求選用外加劑。使用材料前都必須先進行施工現場試驗，設置堆放水泥的專用場所，并采取必要的防水防潮措施。

4.3 施工工藝流程

（1）放樣測量：先復測工程建設方給出的測控點坐標，確認位置無誤后，施工測量員布設測量控制網，按照施工圖完成樁位放樣，并清晰標示；

（2）鉆機就位：使用鉆機前需確保其運行狀態正常，鉆機就位時避免破壞樁位放樣。安裝好鉆機后應校正垂直度，確保垂直度誤差不超過1%；

（3）漿料制備：根據施工現場試驗確定水泥漿料性能參數，確保制備好的水泥漿料流動性好。在鉆機開始工作前需現場制備水泥漿料，經充分攪拌后過篩，不能事先預制，避免長時間閑置，如超過2h禁止使用。灌漿前需不斷攪拌，防止出現離析、硬結；

（4）攪拌下沉：攪拌機開始運行前需先確認冷卻系統是否正常運轉，確認正常后才能運行攪拌機，開鉆時需灌注空氣，待鉆頭鉆入土層500mm后開始空氣灌注。鉆進過程中應合理控制下沉速度，應根據事先勘測的地下管網分布采取有效措施合理控制下沉速度和深度，以避免損壞管網；

（5）提升噴漿攪拌：當鉆機鉆進至規定標高后應將鉆頭留在孔內30s以上，不應立即灌漿或提升，再結合施工現場情況提升鉆頭并注漿，鉆頭提升至設計樁位高程時，停止注漿；

（6）復攪（噴）：完成上述施工步驟后應重復操作一遍，進行復攪、復噴，后續攪拌施工都要進行復攪、復噴。

4.4 施工驗收標準

（1）樁身強度檢驗：通過鉆芯取樣進行檢驗，取樁總數的0.5%作為樣本，不低于3根，驗收標準為強度不低于1.0MPa。

（2）單樁復合地基荷載試驗：采用復合地基載荷試驗方案，測點數取樁總數的0.5%，不低于3個，驗收標準為地基承載力不低于110kPa。

（3）單樁豎向抗壓靜載試驗：采用單樁豎向抗壓靜載試驗方案，測點數取樁總數的0.5%，不低于3個，驗收標準為地基承載力特征值150kPa。

4.5 成樁質量檢測

樁齡期達28d后可由第三方權威監測機構開展水泥攪拌樁強度檢測（鉆芯取樣）及地基承載力檢測（載荷試驗），具體檢測結果如下：

（1）水泥攪拌樁強度檢測：樁身強度檢測結果如表4所示；樁身完整性、強度均滿足相關施工設計要求；1-b16樁、1-b21樁多處水泥含量不達標；1-b22樁芯樣呈柱狀，整體膠結良好、結構堅固[3]。

表4 鉆芯取樣試驗結果評價

（2）復合地基載荷試驗：載荷試驗結果見表5所示。

表5 復合地基平板載荷試驗檢測結果

根據表5可知：①1-b15測點：荷載最大時，沉降量最大達到4.92mm，殘余沉降量為1.34mm，整體沉降較小，樁承載力為110kPa，滿足施工設計要求；②1-b18測點：當試驗荷載最大時，沉降量最大達到12.32mm，殘余沉降量為8.62mm，表明復合地基沉降不明顯，試驗承載力為110kPa，符合復合地基設計承載力要求；③1-b23測點：試驗荷載最大時，復合地基沉降量最大為14.94mm，殘余沉降量為10.55mm，整體沉降不明顯，試驗承載力為110kPa，滿足施工設計要求。

（3）單樁豎向抗壓靜載試驗：靜載試驗結果如表6所示。

表6 單樁豎向抗壓靜載試驗結果

根據表6可知：①1-b9測點：殘余沉降量為5.88mm，整體沉降較小，樁極限承載力為300kN，滿足施工設計要求；②1-b22測點：殘余沉降量為7.01mm，表明復合地基沉降不明顯，樁極限承載力為300kN，符合復合地基設計承載力要求；③1-b36測點：殘余沉降量為7.62mm，整體沉降不明顯，樁極限承載力為300kN，滿足施工設計要求[4]。

5 結束語

綜上所述，不同道路的路基處理方法有所不同，對于結構松軟的軟土路基，路基沉降控制難度大，在車輛載荷作用下易發生沉降，引發路基結構失穩。而水泥攪拌樁是當前應用廣泛的路基處理技術，該技術施工操作簡便，施工成本較低、施工效率高，能適應多種地質條件的道路，如市政道路、高速公路軟弱路基的處理，可有效提高軟土路基結構穩定性。本文所總結的市政道路軟土路基處理中的水泥攪拌樁技術應用要點，可為市政道路工程建設提供借鑒。