道路建設(shè)中水泥攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著城市道路建設(shè)的快速發(fā)展，施工工期、工程造價(jià)和地基強(qiáng)度等要求越來越高，如果處理不當(dāng)，很容易出現(xiàn)路基下沉，路面出現(xiàn)開裂或沉陷。本文從水泥攪拌樁的作用原理及工藝特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)例從原材料及施工機(jī)械的質(zhì)量控制、工藝性試樁質(zhì)量控制、鉆進(jìn)成樁質(zhì)量控制、持力層和樁長(zhǎng)質(zhì)量控制以及施工后質(zhì)量控制等方面對(duì)水泥攪拌樁的施工質(zhì)量管理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：市政道路；水泥攪拌樁；施工技術(shù)

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(dá)到規(guī)范的要求，具體的操作是使用專用攪拌設(shè)備將混有水泥的軟粘土進(jìn)行充分的攪拌，其中水泥的作用是固化土體，它會(huì)同軟土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使地基逐漸固化進(jìn)而變?yōu)橐环N有強(qiáng)度且綜合狀況趨向于規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)建筑用地。水泥能夠?qū)④浲凉袒渲饕獧C(jī)理在于這種固化過程是一種物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)，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(zhì)才能在土中發(fā)生反應(yīng)。水泥土攪拌樁硬化用時(shí)久，反應(yīng)中水泥會(huì)出現(xiàn)水解和水化等變化，最終出現(xiàn)不同類別的水化物，而且反應(yīng)中會(huì)出現(xiàn)離子交換或者團(tuán)粒效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)硬化的效果，提升土體的強(qiáng)度。

2工程概況

某市政工程道路全長(zhǎng)724m，紅線寬度20m。設(shè)計(jì)場(chǎng)區(qū)靠近長(zhǎng)江，位于長(zhǎng)江一級(jí)階地，場(chǎng)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(zhì)勘察顯示：根據(jù)地層巖性和工程地質(zhì)特征，在鉆探深度范圍內(nèi)地層自上而下可分為4層：①雜填土；②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土；③粉土、粉砂夾粉質(zhì)粘土；④粉細(xì)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(zhì)粘土視為中等透水層，④粉細(xì)砂可視為強(qiáng)透水層。

3軟基處理設(shè)計(jì)

3.1攪拌樁設(shè)計(jì)

根據(jù)地勘報(bào)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(zhì)物含量約20~45%，粒徑1.0~6.0cm，局部鉆孔由中細(xì)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(zhì)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(jù)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(jié)合的路基處理方式。

3.2攪拌樁作用機(jī)理

借助水泥攪拌樁，可以使得軟土的強(qiáng)度得到提升，符合規(guī)范要求。具體是借助深層攪拌樁設(shè)備，對(duì)加入水泥的軟土進(jìn)行充分的攪拌，加快水泥與軟土的反應(yīng)，進(jìn)而使處理后的土體變?yōu)榫哂幸欢◤?qiáng)度、有良好的變形特征和水穩(wěn)性的柱形體，這種反應(yīng)后形成的結(jié)構(gòu)有較好的強(qiáng)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(qiáng)度及其抗側(cè)壓力是介于兩種樁之間的。因?yàn)檫@種樁有差于剛性的強(qiáng)度，當(dāng)承載一定量的豎向載荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的變形，一經(jīng)出現(xiàn)便會(huì)伴隨著附近土體承擔(dān)一定量的荷載，形成柔性復(fù)合地基的形式。

4施工工藝及施工注意事項(xiàng)

4.1水泥土攪拌樁的施工順序

（1）工程建設(shè)之前要所需的有關(guān)施工技術(shù)方面的材料有：建設(shè)用地的勘察報(bào)告、土體試驗(yàn)報(bào)告、配合比試驗(yàn)檢驗(yàn)報(bào)告、樁位圖紙、加固深度和?；颐鏄?biāo)高等。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的配合比試驗(yàn)，主要是定出水泥用量，因?yàn)樗挠昧繒?huì)直接關(guān)系到樁的質(zhì)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(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳水泥摻量。（2）平整場(chǎng)地，清除障礙。對(duì)地下障礙物進(jìn)行清除，對(duì)低洼處進(jìn)行平整壓實(shí)，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)置樁的順利進(jìn)行，并且要針對(duì)具體的置樁操作制定有效的措施，避免設(shè)備中途停止工作。（3）建設(shè)專用設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，且按照使用說明予以組裝和試運(yùn)行。（4）攪拌樁施工工藝必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的進(jìn)行，并且按照試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行攪拌樁施工，并對(duì)樁的有關(guān)指標(biāo)予以測(cè)定。此外，在進(jìn)行施工之前，原定的樁位作業(yè)點(diǎn)均要留出不少于五個(gè)的具有工藝性質(zhì)的樣樁，從而得到鉆進(jìn)、提升和攪拌的速度、噴氣壓力、工作電流以及單位時(shí)間噴入量等數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)施工過程的具體操作。（5）攪拌樁采用的水泥型號(hào)是42.5普通硅酸鹽水泥，水泥及相關(guān)材料要滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，所有產(chǎn)品必須具有合格證才可以進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

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(jī)就位→檢驗(yàn)樁機(jī)整平機(jī)體→預(yù)攪下沉→噴灰攪拌提升→重復(fù)攪拌下沉和提升（?；颐鏋楦哂谠O(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高50cm）→成樁結(jié)束→移位進(jìn)行下一根樁循環(huán)施工。（1）鉆機(jī)就位：根據(jù)設(shè)計(jì)施工放樣，使鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)樁位，并保持樁機(jī)機(jī)體垂直，以防打斜樁，影響地基承載力。（2）預(yù)攪下沉：?jiǎn)?dòng)電機(jī)，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架邊攪拌、邊切土下沉，下沉速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電流不應(yīng)大于70A。（3）噴灰攪拌提升：深層攪拌樁機(jī)下沉到設(shè)計(jì)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(zhuǎn)攪拌鉆頭，同時(shí)嚴(yán)格按照試樁確定的參數(shù)控制噴灰量和攪拌提升速度提升攪拌樁機(jī)。（4）重復(fù)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(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，再重復(fù)噴灰攪拌提升，最終?；颐鏋楦哂谠O(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高50cm，成樁結(jié)束。在設(shè)計(jì)樁頂預(yù)加50cm樁長(zhǎng)作為破除樁頭用。

4.3施工注意事項(xiàng)

（1）一定要控制好鉆機(jī)的鉆機(jī)過程，避免鉆進(jìn)的深度超出規(guī)定要求，要在規(guī)定的深度內(nèi)鋪?；颐?，如此定出攪拌樁長(zhǎng)。務(wù)必要依照樣樁的數(shù)據(jù)掌控好用灰量，不允許無自動(dòng)化的施工設(shè)備用于實(shí)際的攪拌樁工程施工建設(shè)中，并且要杜絕使用無合格證的設(shè)備。另外要及時(shí)保養(yǎng)與檢修鉆頭，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有葉片殘缺或者嚴(yán)重磨損，必須換新。（2）確保攪拌樁的鉆進(jìn)角度為90°。必須對(duì)起吊裝備的平整度及其操作架與地面的夾角進(jìn)行認(rèn)真審查，審查的次數(shù)要超過兩次，并由對(duì)應(yīng)的不同的工作班組執(zhí)行，確保垂直度偏差在±1°之內(nèi)。在實(shí)際施工中，可以借助吊錘測(cè)定鉆桿是否與地面垂直，若存在較大誤差，必須及時(shí)修正。

5施工質(zhì)量影響因素及控制要點(diǎn)

（1）攪拌樁屬于地下隱蔽工程，易受施工所用的材料、機(jī)械、工藝、施工人員的責(zé)任心等多種因素的影響，因而其質(zhì)量控制要貫穿于施工的全過程，必須堅(jiān)持全方位的施工控制。（2）施工過程中必須隨時(shí)檢查自動(dòng)計(jì)量裝置、水泥用量、成樁過程、樁長(zhǎng)等有無異常情況，并記錄其處理方法及措施。工程建設(shè)的過程中要認(rèn)真分析清楚導(dǎo)致攪拌樁出現(xiàn)質(zhì)量問題的因素，確保水泥攪拌樁的施工質(zhì)量，且要對(duì)施工流程予以把控，避免施工過程操作不當(dāng)造成不良后果。（3）水泥攪拌樁的質(zhì)量好壞可以直接的從樁的強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析得到，其影響因素除了固化劑用量和質(zhì)量，以及施工操作技術(shù)以外，地基土的自身工程特性也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，例如軟土內(nèi)存在的大量有機(jī)物等。對(duì)于本工程中的地基土經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)后可知：土體內(nèi)含有過量的有機(jī)化合物，其含水量和塑限相應(yīng)增大，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生明顯的膨脹性和低滲透性，此外，土體的環(huán)境偏酸性，從而會(huì)影響鋼筋的使用壽命。上述的諸多因素會(huì)在一定程度上影響水泥的水化反應(yīng)，導(dǎo)致僅僅使用水泥進(jìn)行固化的收效甚微，因此針對(duì)本工程的軟土，可將適量生石膏聯(lián)合使用進(jìn)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(duì)已有的一些施工案例進(jìn)行研究與總結(jié)可知，均勻的攪拌操作能提升攪拌樁施工質(zhì)量。均勻的攪拌可以保證水泥與軟土之間實(shí)現(xiàn)很好的混合，有助于二者間發(fā)生充分的反應(yīng)，使軟土經(jīng)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(jī)將施工場(chǎng)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(jié)語

利用水泥攪拌樁技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)市政道路建設(shè)中的軟土層地基的固化處理，施工時(shí)可以多個(gè)位置同時(shí)施工，提高地基固化處理的效率，從而提升施工速度。在實(shí)際的工程建設(shè)中，水泥攪拌樁技術(shù)已經(jīng)較為成熟，工程質(zhì)量便于把控，因而水泥攪拌樁技術(shù)在現(xiàn)階段市政道路地基加固中得到了廣泛的應(yīng)用。相信在工程技術(shù)人員的不懈努力下，水泥攪拌樁施工技術(shù)將得到更加深入的發(fā)展與應(yīng)用。

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作者：常峰 單位：貴州瑞華建筑工程有限公司