水泥攪拌樁在公路軟基處理中的應用
摘要：主要探討和分析了在使用水泥攪拌樁處理軟土地基時設計和施工方面遇到的問題，對于今后公路軟基處理中的水泥攪拌樁應用具有一定幫助。
關鍵詞：水泥攪拌樁；設計；施工方法；復合地基承載力；檢測
公路在穿越軟土地段，其軟基加固已是公路設計及施工中的一個重要問題。目前軟基的處理方法主要有以下幾種：(1)換填土法：適用于深度<3m的淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土等的處理。(2)樁體擠密法：其中包括土及灰土樁、砂石樁、石灰樁。(3)砂井：適川于軟土地基，特別是軟基中存在連續(xù)薄砂層時。(4)強夯法：適用于地下水位以上的巨粒土、粗粒土及特殊土地基。(5)深層攪拌樁法：適用于加固粘質(zhì)土和有機質(zhì)土、軟土層較厚，工期較短的地基。(6)高壓噴射注漿法：適用于粘質(zhì)土、有機質(zhì)土和特殊土粗粒土的地基。(7)化學固化劑法：適用于被油脂和石油之類化合物污染之外的任何土類，對于地下水PH值>9的地區(qū)不適用。此外還有電滲法，振動水沖法，塑料排水板法等等�，F(xiàn)在的橋梁基礎，有很多部分采用水泥攪拌樁，因為它具有施工工藝簡單，施工方便，周期較短，承載力穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，應用此法加固的軟土地基能有效的減少地基的總沉降量，這對控制路堤的工后沉降和解決橋頭“跳車”等問題具有明顯的效果。因而被廣泛應用于公路和鐵路橋梁等結構工程中[1,2]。水泥攪拌樁是一項隱蔽工程，如能在樁基工程施工中規(guī)范施工，狠抓質(zhì)量，可減少施工成本。筆者結合近幾年來的設計、施工經(jīng)驗總結出鉆孔灌注樁在軟基處理中的幾個需要注意的問題與大家共同探討。
1用水泥攪拌樁加固地基應注意的問題
(1)根據(jù)地質(zhì)條件的不同選擇不同地段進行試樁，通過試樁確認原定施工工藝和水泥土配合比是否滿足設計要求，對不合格產(chǎn)品調(diào)整配料及工藝過程后繼續(xù)試樁，直至達到爨把并以此指導水泥攪拌樁施工[3]。
(2)施工時必須使攪拌樁穿透軟弱層，打至相對硬的土層作為樁長的控制指標。若設計樁長沒穿透軟弱層，要根據(jù)實際地質(zhì)狀況確定是否還需要繼續(xù)穿透軟弱層。
(3)橋頭地段攪拌樁施工時，要注意橋頭灌注樁樁位，當兩者相遇時，避開灌注樁位。
(4)噴漿要注意均勻性。由于各層土的性質(zhì)不同，其軟硬程度不一樣，勢必造成不同層次的土會有不同的鉆進速度，所以必須控制噴漿速度，以使每層土的水泥含量相同。
(5)樁體完成一個月后才能上土預壓。要嚴密進行沉降觀測，當沉降量滿足設計即當?shù)爻两底钚≈狄髸r，才允許結構物施工。
(6)對結構物的地基處理及預壓應先進行，以期符合全部路基施工計劃的合理性。
(7)必須做好完整嚴格的記錄。
2樁長的確定
要盡量選擇天然持力層較高的土層作為持力層。有關實驗檢測顯示，樁的軸向應力在樁的上部3—5倍樁徑范圍內(nèi)比較集中，以下收斂較快，當樁具有一定的長度時(一般大于8m)，則樁端持力層對單樁承載力影響較小，此時，樁長主要控制的是沉降量而不是提高承載力，所以，樁要穿透軟弱土層到達強度相對較高的持力層，并深入硬土層50cm，若軟土層較厚，鉆機無法打穿時，應按摩擦樁計算確定樁長。
3水泥攪拌樁復合地基承載力分析
水泥攪拌樁復合地基的平均允許承載力公式為：
式中-復合地基的承載力標準值；m-置換率;-單樁豎向承載力標準值，-壯間土的承載力標準值；-折減系數(shù)。
由上式可見復合地基承載力是由樁體和樁周土強度共同決定的，樁和樁間土各自分擔的應力都滿足要求時，復合地基承載力才能達到設計要求，樁土分擔的應力比值一般在3一10之間。盲目的增加水泥摻人量并不能從根本上增加復合地基的承載力，所以樁的強度應適度，要和天然土的強度相互匹配。當復合地基承載力不能滿足設計要求時應考慮增加樁土置換率，減小樁問距，粉噴樁的樁間距由單樁承擔的加固面積來確定，一般為1.0~1.5m，進行粉噴樁設計時，很難一次計算就能達到滿意的效果，常常需要調(diào)整樁長和樁距，進行反復計算，直至滿足要求。
4施工對攪拌樁質(zhì)量的影響
施工時要根據(jù)試驗結果采用的水灰比配置水泥漿，即將一定數(shù)量的水泥加入到相應體積的水中，用攪拌器械將其充分拌和，直至水泥漿均勻一致，用比重計檢測水泥漿稠度，以控制水泥漿的質(zhì)量[4]。對每一根水泥攪拌樁，根據(jù)設計深度計算出水泥用量，根據(jù)選定的水灰比配制出水泥漿，用控制總漿量的辦法保證每根攪拌樁達到設計要求的水泥用量。在鉆機鉆進或提升過程中，應保證噴漿的均勻性，不應出現(xiàn)局部噴漿過多，局部過少的現(xiàn)象。由于鉆機在不同土層中的鉆進能力不一，所以在硬土層中鉆進速度慢時，應調(diào)低噴漿流量；而在淤泥質(zhì)土層中鉆進速度快時，應加大噴漿流量。樁身應在地面以下l／2～l／3樁長并不小于5m的范圍內(nèi)進行重復攪拌，使固化料與地基土均勻拌和，大量的施工實踐已充分證明復攪與不復攪的質(zhì)量相差甚大。若不進行復攪，粉體在樁中往往形成層狀“夾生”，對樁的強度十分不利，施工時若發(fā)現(xiàn)噴粉不足，應全程復攪，復攪的噴粉量應不小于設計用量。應嚴格控制重復攪拌時的提升和下沉速度，以保證加固深度范圍內(nèi)得到均勻、充分的攪拌，否則將會嚴重影響攪拌樁的質(zhì)量。
5對已成型的鉆孔灌注樁應進行哪些檢查
由于鉆孔灌注樁是一項隱蔽工程，以往樁基檢測技術辦法不多，但現(xiàn)在隨著科學技術的發(fā)展，無損檢測技術的不斷進步，隱蔽工程的透明度也越來越高，多種樁基檢測技術相繼出臺，如高應變檢測法，低應變檢測法、超聲波法，抽芯試驗法等等，給人們對樁基成品進行檢測帶來極大的便利。根據(jù)樁基現(xiàn)場實際情況選擇不同的檢測方法(見如表1)。
表1樁基不同檢測方法匯總表
檢測方法 檢測內(nèi)容 特點
高應變檢測 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作較復雜，包括清理樁頭，安置傳感器。
低應變檢測 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作較簡單，只有清理樁頭一項，檢測費用較低，目前應用較廣。
超聲波檢測 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作較簡單，只需要在灌注樁基期間，埋設專用管道供超聲波探頭上下移動所用，檢測費用低，目前全國已經(jīng)普及。
抽芯試驗 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作復雜，包括架設舞芯設備，芯仟強度試驗，壓漿封孔等，檢測費用高。
當攪拌樁成樁28d后，進行取芯抽樣檢查，其抽樣頻率應按招標文件要求或當?shù)亟煌ú块T有關規(guī)定執(zhí)行。當無要求時，抽查3％～5％為宜。抽樣檢查內(nèi)容包括樁長、水泥土強度、樁土攪拌均勻程度、樁身的完整性。對攪拌樁的強度檢查應取上、中、下三個部分進行，只要樁體某一部分出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，該樁就失去了其使用性能。要求鉆芯取樣必須完整。隨機抽查的樁位不宜小于總樁數(shù)的0.2％，并不得少于3根。對于特大橋和箱通地基最好每處必檢。
6結語
(1)水泥攪拌樁加固軟土地基效果明顯，但存在臨界樁長，樁長不宜超過12m。
(2)從單樁及復合地基靜載荷試驗可以看出，樁長對增加地基承載力的效果不如增加樁間距明顯，故應在臨界樁長范圍內(nèi)合理選擇樁的布置形式及樁間距等參數(shù)。
(3)水泥攪拌樁處理軟土地基與其它軟基處理手段相比雖然具有施工方便、工期短、工后沉降小(營運質(zhì)量高)等顯著優(yōu)點。但其設計的合理與否將會對工程造價產(chǎn)生較大的影響，如何正確認識軟土地基的危害，深入研究軟士的性質(zhì)，即經(jīng)濟又合理的設計水泥攪拌樁是值得不斷探索和研究的�！�
參考文獻：
[1]中華人民共和圍交通部．公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范(JTJ017-96)[s]．北京：人民交通出版社，1997．
[2]劉玉卓．公路工程軟基處理[M]．北京：人民交通出版社，2001,12．
[3]邱青長,莫海鴻,董志良,等.水泥攪拌樁和砂樁在真空預壓防護工程中應用與分析[J].巖土工程學報,2007,29(1).
[4]胡賀松,彭振斌,楊坪,等.軟土水泥攪拌樁復合地基沉降特性試驗研究[J].中南大學學報（自然科學版）,2009,40(3).
