水泥攪拌樁在市政道路軟基處理中的應用
隨著城市道路建設的快速發(fā)展，對地基強度、施工工期等要求越來越高，特別是在高速路橋頭的軟土處理，技術比較復雜。一旦處理不徹底，易引起橋頭跳車現(xiàn)象，水泥攪拌樁是用于加固地基處理的一種方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，利用固化劑和軟土之間產生一系列物理—化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的符合使用要求的地基。
水泥攪拌樁的加固原理是以水泥材料為固化劑,利用深層攪拌機械對原位軟土進行強制攪拌,經過物理、化學作用生成較堅硬的拌合柱體,與原地基形成復合地基,提高軟土地基的承載能力,減少地基沉降量。
1、工程概況
番禺中心城區(qū)南區(qū)4-2地塊項目市政道路（含軟基處理）、排水工程,設計對于不良地質土層覆蓋較薄,小于2.5m采用換填處理;對大于2.5m的軟土地基加固設計水泥攪拌樁,采用濕噴法,水泥標號42.5號,摻入比例12%,樁長6.0m,樁徑50cm,呈梅花形布置,樁間距1.5m、設計28d無側限抗壓強度應大于800kPa,7d樁體無側限抗壓強度應大于400kPa;樁頂鋪筑50cm厚碎石墊層,墊層上下各鋪設一層雙向土工格柵,橫向屈服力不小于50kN/m。
2、施工準備
首先是試驗準備,備好滿足設計要求的水泥,并按規(guī)定頻率進行抽檢試驗,此道路工程選用42.5號水泥。根據被加固土的性質及單樁承載力要求,按設計文件要求水泥摻入比為12%,水泥漿液的配制要嚴格控制水灰比,一般為0.45～0.50,比重一般為1.65～1.7,要求調制出的水泥漿有較好的流動性、和易性。施工中可用泥漿比重計控制水泥漿稠度來確保最佳的水灰比。
其次是施工現(xiàn)場準備,施工現(xiàn)場場地應事先平整好,清除樁位處地上、地下一切障礙。場地低洼時應填好粘土,不得回填雜土。正式大面積開工前,應進行不少于5顆的工藝試驗樁,試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及噴漿時間等參數,以指導下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。同時,現(xiàn)場一定要做好水泥的防雨、防潮措施。
3、施工工藝流程
樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環(huán)鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵（預噴持續(xù)30s）→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿（提升速度為0.6m/min左右）→至樁頂0.5m范圍內（持攪30s）→重復攪拌下鉆至設計深（鉆機提升速度控制在1.0m/min～1.4m/min,且轉速不小于60r/min）→噴漿并反循環(huán)攪拌提鉆至地表（提升速度為0.7m/min）→成樁結束→移位。
4、施工方法
1）測量放線。按照設計圖,準確放出攪拌樁孔位,并做好標識。
2）鉆機就位。移動攪拌機到達指定樁位、對中,對中誤差不大于2cm,并報現(xiàn)場技術值班工程師及專業(yè)監(jiān)理工程師檢查合格后,啟動攪拌機,攪拌至設計深度后,再將攪拌機邊攪拌邊提升垂直度偏差不大于0.5L%。
3）預攪下沉。待攪拌機的冷卻水循環(huán)正常后,啟動攪拌機,使攪拌機沿導向架攪拌下沉,下沉速度由電氣控制裝置的電流監(jiān)測表控制,工作電流不大于額定電流,如果下沉速度太慢,可從輸漿系統(tǒng)補給清水以利鉆進。
4）制備水泥漿。攪拌機預攪下沉的同時,后臺按設計確定配合比拌制水泥漿液,攪拌樁采用42.5號普通硅酸鹽水泥,每次投料后拌合時間不得少于3min,待壓漿前將漿液倒入集料斗中。
5）噴漿攪拌提升。攪拌機下沉到設計深度后,開啟灰漿泵,待漿液到達噴漿口,再嚴格按設計確定的提升速度邊噴漿邊提升攪拌機。
6）重復攪拌。待攪拌機噴漿提升至設計頂面標高時,關閉灰漿泵,集料斗中的水泥漿液應正好排空。為使軟土和漿液攪拌均勻,再次將攪拌機邊攪拌邊下沉至設計深度,再邊攪拌邊提升出地面。
7）清洗。向集料斗中注入適量清水,開啟灰漿泵,清洗全部管路中殘的水泥漿,直至基本干凈,并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。
8）移位。重復上述步驟進行下一根樁的施工。
5、施工控制
1）選擇合理的位置開挖配制水泥漿用的灰漿池,并用水泥砂漿抹面進行防水處理;測量放線布樁時要重點對控制性軸線、樁位進行復查,滿足要求后方可開鉆。
2）樁長、樁位、樁徑的控制:樁長的控制不僅要看表,而且要在鉆機搭架上做出明顯的標記,在設計樁長深度位置、沒進鉆的鉆頂的位置貼上明顯標記并寫上數字,其他刻度用較小的標記;樁位控制時測量放樣后應釘小樁,然后鉆白灰點,垂直度是樁位控制的關鍵,因為垂直度影響樁的承載力。最好用吊錘球的方法控制垂直度;樁徑控制要求不小于設計直徑,要經常檢查鉆頭,發(fā)現(xiàn)磨損超限時及時焊補。
3）水泥劑量的控制:為確保樁體水泥每米摻入量以及水泥漿用量達到設計要求,每臺機械均應配備電腦記錄儀,同時現(xiàn)場應用比重計控制水泥漿稠度。最好做到一樁一配漿,一樁一清池。
4）確保攪拌樁施工的均勻性:如遇到硬土,攪拌機下沉速度過慢時,對于噴漿攪拌可采用沖水下沉,但在噴漿提升前必須將輸管中的存水排凈。其次水泥的供應量必須連續(xù);一旦因故中斷,必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5m處,待恢復供漿后再攪拌提升,防止斷樁。還應控制重復攪拌時的下沉速度和提升速度,以保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌。
5）水泥攪拌樁樁頭復攪的控制:當鉆機反循環(huán)提鉆并噴漿升至工作基準面以下30cm～50cm時,持噴30s水泥漿,目的是保證樁的上部密實度和強度,根據荷載的擴散及傳遞原理,有必要加強水泥樁上部的密度和強度。
6）噴漿時間的控制:每根樁開鉆后應連續(xù)作業(yè),不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。
6、質量檢驗
6.1外觀鑒定
樁體圓勻,無縮頸和回陷現(xiàn)象;攪拌均勻,凝體無松散;群樁樁頂齊,間距均勻。
6.2檢驗方法
1）水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。a.檢驗攪拌均勻性。用輕便觸探器中附帶的勺鉆,在攪拌樁身中心鉆孔,取出樁芯,觀察其顏色是否一致,是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。b.觸探試驗。
2）水泥攪拌樁成樁28d后,用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。
3）如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%,則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求;如果不合格率大于10%小于20%時,則應在該段同等補樁;如果不合格率大于30%,則該段水泥攪拌樁為不合格。
4）對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。
7、施工常見問題及處理
1）噴漿阻塞:原因可能是水泥受潮結塊或制漿池濾網破損或者是清漿不徹底。處理措施應改善現(xiàn)場水泥存儲環(huán)境,及時清渣并時常檢查濾網的破損狀況。
2）噴漿不足:原因可能是輸漿管彎折、外壓、泄漏或輸漿管道過長,沿程壓力損失大。處理措施應及時檢查、維護管道并選擇適當的位置開挖制漿池。當場地條件不具備時,可適當調增泵送壓力。
3）進尺受阻:原因可能是地下存有尚未清除的孤石、樹根或其他。處理措施應停機排除障礙或移位。
4）速度失穩(wěn):原因可能是設備自身控制系統(tǒng)問題或機組人員操作不規(guī)范、不熟練,處理措施做到不合要求的設備不得進場,制定完善明確的責任制并搞好崗前培訓。
8、結語
總之，水泥攪拌樁作為基礎工程，其質量好壞直接影響到上部結構物的質量，因此不僅要求我們嚴格按照施工工藝流程的步驟去做，還需要對整個施工過程進行監(jiān)理，加大監(jiān)理控制力度，嚴格各施工參數、施工工藝及施工工序，保證樁的質量，解決軟基問題。
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