道路建設中水泥攪拌樁施工技術的應用

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摘要：隨著城市道路建設的快速發展，施工工期、工程造價和地基強度等要求越來越高，如果處理不當，很容易出現路基下沉，路面出現開裂或沉陷。本文從水泥攪拌樁的作用原理及工藝特點出發，結合工程實例從原材料及施工機械的質量控制、工藝性試樁質量控制、鉆進成樁質量控制、持力層和樁長質量控制以及施工后質量控制等方面對水泥攪拌樁的施工質量管理進行了分析。

關鍵詞：市政道路；水泥攪拌樁；施工技術

1引言

水泥土攪拌樁主要用于處理飽和軟粘土低地基，使其處理之后能達到規范的要求，具體的操作是使用專用攪拌設備將混有水泥的軟粘土進行充分的攪拌，其中水泥的作用是固化土體，它會同軟土發生化學反應，使地基逐漸固化進而變為一種有強度且綜合狀況趨向于規范要求標準建筑用地。水泥能夠將軟土固化，其主要機理在于這種固化過程是一種物質化學反應，但相比于混凝土的硬化而言是有差異的，水泥土攪拌樁硬化所用水泥較少，且在硬化的過程中，水泥要借助活性物質才能在土中發生反應。水泥土攪拌樁硬化用時久，反應中水泥會出現水解和水化等變化，最終出現不同類別的水化物，而且反應中會出現離子交換或者團粒效應，從而實現硬化的效果，提升土體的強度。

2工程概況

某市政工程道路全長724m，紅線寬度20m。設計場區靠近長江，位于長江一級階地，場地地下水主要為賦存于填土層中的上層滯水及下部砂土層中的承壓水。地質勘察顯示：根據地層巖性和工程地質特征，在鉆探深度范圍內地層自上而下可分為4層：①雜填土；②淤泥質粉質粘土夾粉土；③粉土、粉砂夾粉質粘土；④粉細砂；上層滯水水位在地0.9~2.6m，承壓水賦存于③層粉土、粉砂夾粉質粘土視為中等透水層，④粉細砂可視為強透水層。

3軟基處理設計

3.1攪拌樁設計

根據地勘報告，本次道路沿線有雜填土層分布，表層雜填土厚度在1.20~4.80m，雜色，松散，稍濕，由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土組成，所含硬質物含量約20~45%，粒徑1.0~6.0cm，局部鉆孔由中細砂及少量灰褐色黏性土組成，褐灰色，軟塑，濕，含少量鐵錳氧化物，土質不均勻，刀切面粗糙，局部夾雜薄層粉土、粉砂，不可作為路基持力層。根據道路沿線土層厚度及埋置深度情況，本工程路基采用換填法與水泥土攪拌樁（干法）相結合的路基處理方式。

3.2攪拌樁作用機理

借助水泥攪拌樁，可以使得軟土的強度得到提升，符合規范要求。具體是借助深層攪拌樁設備，對加入水泥的軟土進行充分的攪拌，加快水泥與軟土的反應，進而使處理后的土體變為具有一定強度、有良好的變形特征和水穩性的柱形體，這種反應后形成的結構有較好的強度、能提升土體的承載能力和降低地基的沉降。從水泥攪拌樁的特性講，此種樁屬于一種介于剛性與柔性之間的混合樁，它所具有的剛度、抗壓強度及其抗側壓力是介于兩種樁之間的。因為這種樁有差于剛性的強度，當承載一定量的豎向載荷時會出現較大的變形，一經出現便會伴隨著附近土體承擔一定量的荷載，形成柔性復合地基的形式。

4施工工藝及施工注意事項

4.1水泥土攪拌樁的施工順序

（1）工程建設之前要所需的有關施工技術方面的材料有：建設用地的勘察報告、土體試驗報告、配合比試驗檢驗報告、樁位圖紙、加固深度和停灰面標高等。在實驗室中進行的配合比試驗，主要是定出水泥用量，因為它的用量會直接關系到樁的質量及其未處理的地基土的特性，所以開始安裝水泥攪拌樁施工之前，必須提前四周以上，基于室內標準下，按照一定的配合比制出攪拌樁樣本，開展差異化的齡期強度實驗，根據試驗結果，確定最佳水泥摻量。（2）平整場地，清除障礙。對地下障礙物進行清除，對低洼處進行平整壓實，確保現場施工時置樁的順利進行，并且要針對具體的置樁操作制定有效的措施，避免設備中途停止工作。（3）建設專用設備進場，且按照使用說明予以組裝和試運行。（4）攪拌樁施工工藝必須要嚴格按照設計規定的進行，并且按照試驗確定的配合比進行攪拌樁施工，并對樁的有關指標予以測定。此外，在進行施工之前，原定的樁位作業點均要留出不少于五個的具有工藝性質的樣樁，從而得到鉆進、提升和攪拌的速度、噴氣壓力、工作電流以及單位時間噴入量等數據，用于指導施工過程的具體操作。（5）攪拌樁采用的水泥型號是42.5普通硅酸鹽水泥，水泥及相關材料要滿足設計規范的規定，所有產品必須具有合格證才可以進入施工現場。

4.2水泥土攪拌樁的施工工藝流程

施工工藝流程：樁位放樣→鉆機就位→檢驗樁機整平機體→預攪下沉→噴灰攪拌提升→重復攪拌下沉和提升（停灰面為高于設計樁頂標高50cm）→成樁結束→移位進行下一根樁循環施工。（1）鉆機就位：根據設計施工放樣，使鉆頭中心對準設計樁位，并保持樁機機體垂直，以防打斜樁，影響地基承載力。（2）預攪下沉：啟動電機，使攪拌機沿導向架邊攪拌、邊切土下沉，下沉速度可由電機的電流監測表控制，工作電流不應大于70A。（3）噴灰攪拌提升：深層攪拌樁機下沉到設計深度后，開啟灰泵將水泥干粉壓入地基中，并且邊噴灰、邊旋轉攪拌鉆頭，同時嚴格按照試樁確定的參數控制噴灰量和攪拌提升速度提升攪拌樁機。（4）重復攪拌下沉和提升：為使軟土和水泥攪拌均勻，可再次將攪拌機邊旋轉邊沉入土中，再重復噴灰攪拌提升，最終停灰面為高于設計樁頂標高50cm，成樁結束。在設計樁頂預加50cm樁長作為破除樁頭用。

4.3施工注意事項

（1）一定要控制好鉆機的鉆機過程，避免鉆進的深度超出規定要求，要在規定的深度內鋪停灰面，如此定出攪拌樁長。務必要依照樣樁的數據掌控好用灰量，不允許無自動化的施工設備用于實際的攪拌樁工程施工建設中，并且要杜絕使用無合格證的設備。另外要及時保養與檢修鉆頭，一經發現有葉片殘缺或者嚴重磨損，必須換新。（2）確保攪拌樁的鉆進角度為90°。必須對起吊裝備的平整度及其操作架與地面的夾角進行認真審查，審查的次數要超過兩次，并由對應的不同的工作班組執行，確保垂直度偏差在±1°之內。在實際施工中，可以借助吊錘測定鉆桿是否與地面垂直，若存在較大誤差，必須及時修正。

5施工質量影響因素及控制要點

（1）攪拌樁屬于地下隱蔽工程，易受施工所用的材料、機械、工藝、施工人員的責任心等多種因素的影響，因而其質量控制要貫穿于施工的全過程，必須堅持全方位的施工控制。（2）施工過程中必須隨時檢查自動計量裝置、水泥用量、成樁過程、樁長等有無異常情況，并記錄其處理方法及措施。工程建設的過程中要認真分析清楚導致攪拌樁出現質量問題的因素，確保水泥攪拌樁的施工質量，且要對施工流程予以把控，避免施工過程操作不當造成不良后果。（3）水泥攪拌樁的質量好壞可以直接的從樁的強度數據分析得到，其影響因素除了固化劑用量和質量，以及施工操作技術以外，地基土的自身工程特性也會對其產生影響，例如軟土內存在的大量有機物等。對于本工程中的地基土經試驗檢測后可知：土體內含有過量的有機化合物，其含水量和塑限相應增大，對應產生明顯的膨脹性和低滲透性，此外，土體的環境偏酸性，從而會影響鋼筋的使用壽命。上述的諸多因素會在一定程度上影響水泥的水化反應，導致僅僅使用水泥進行固化的收效甚微，因此針對本工程的軟土，可將適量生石膏聯合使用進而使軟土固化，這樣的操作也有助于減少水泥的消耗。（4）確保攪拌操作的均勻性。對已有的一些施工案例進行研究與總結可知，均勻的攪拌操作能提升攪拌樁施工質量。均勻的攪拌可以保證水泥與軟土之間實現很好的混合，有助于二者間發生充分的反應，使軟土經過水泥的固化作用從而形成承載力較好的水泥攪拌樁。施工前，可以使用反鏟挖掘機將施工場地翻整一次，避免地下遇到障礙物，影響土體的均勻攪拌。

6結語

利用水泥攪拌樁技術可以實現市政道路建設中的軟土層地基的固化處理，施工時可以多個位置同時施工，提高地基固化處理的效率，從而提升施工速度。在實際的工程建設中，水泥攪拌樁技術已經較為成熟，工程質量便于把控，因而水泥攪拌樁技術在現階段市政道路地基加固中得到了廣泛的應用。相信在工程技術人員的不懈努力下，水泥攪拌樁施工技術將得到更加深入的發展與應用。

參考文獻

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[3]李惠.水泥攪拌樁在市政道路軟土地基加固中的應用分析[J].福建建材，2017，22（5）：65~66.

作者：常峰 單位：貴州瑞華建筑工程有限公司