肖先武 XIAO Xian-wu

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511400）

0 引言

公路作為陸路交通最為常見的設(shè)施，承擔了沉重的運輸任務(wù)，基于公路建設(shè)規(guī)劃、公路成本控制等要求，需要在建設(shè)過程中克服各種難題。長期施工實踐經(jīng)驗總結(jié)得知，水泥攪拌樁的質(zhì)量受到現(xiàn)場環(huán)境、施工技術(shù)工藝、適用材料等多方面因素的影響，為了降低施工成本，優(yōu)化施工方案，確定水泥攪拌樁施工最佳配合比，掌握水泥攪拌樁機工作的最佳性能，需要施工單位根據(jù)現(xiàn)場實況進行相關(guān)記錄和研究。

1 水泥攪拌樁原理

軟基（軟土）是特殊的地質(zhì)條件，一般是由濕度大、空隙大的細沙軟土或黃土等組成，滲透能力不足且承載能力弱，在受到外力影響時容易出現(xiàn)下陷現(xiàn)象，對于當代公路工程的巨大承載需求，軟基無法滿足建設(shè)要求，如果不能有效加固，則會導致后續(xù)路堤塌陷、路基損壞等，導致施工成本升高，安全隱患增加。水泥攪拌樁的基本原理為，將固化劑通過特殊設(shè)備與軟土進行攪拌，得到具有高強度性能的攪拌樁，在該區(qū)域內(nèi)攪拌樁可以與軟土一并承受壓力，促使路基整體受力性能增高。但攪拌樁的受力能力強于軟土，在長期受力情況下，軟土部分與攪拌樁部分均會發(fā)生沉陷，且攪拌樁沉陷明顯弱于軟土，由此出現(xiàn)不規(guī)則沉陷情況，則路基強度主要受攪拌樁耐久度和承載能力強度的影響，因此保證攪拌樁施工質(zhì)量是提升公路路基質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 水泥攪拌樁施工基本要點

依據(jù)現(xiàn)有施工經(jīng)驗分析，水泥攪拌樁的質(zhì)量控制要點主要分為以下方面：

①準備工作。施工前需要做好場地平整工作，鉆機作業(yè)周邊的碎石、雜物等須清理干凈，在場地某側(cè)挖掘好溝槽便于排水，必要時須提前進行排水處理，降低軟土水含量，在填土處理時，應(yīng)選用粘性好的材料，且厚度不宜超過0.5m，填土后反復壓實，避免后期出現(xiàn)嚴重沉陷。做好現(xiàn)場設(shè)備、材料的檢查工作。

②四噴四攪?；玖鞒虨樵谙裸@和上提過程中進行噴漿，并重復一次操作過程。施工過程中，可配置電腦記錄儀，對現(xiàn)場施工的各類參數(shù)進行記錄，并由專門的人員監(jiān)督和檢查。要求基礎(chǔ)參數(shù)：水灰比范圍為0.45～0.55，摻灰量為45～50kg/m，減水劑含量0.4%～0.6%，水泥摻量11%～13%。施工時需防止堵管，采取帶漿下鉆辦法，噴漿量控制在總量50%以上，二次下鉆和提鉆操作將檔位控制在低檔，單樁成樁時間控制在40min 以上，噴漿壓力≥0.4MPa。

③成樁試驗。在復雜地質(zhì)條件下或冬、夏季施工時，需要通過試樁確定環(huán)境對施工效果的影響，以便采取相關(guān)優(yōu)化措施。為校驗施工參數(shù)和工藝細節(jié)，對成樁進行檢測試驗，一般以動力觸探等為主要檢測方法，以設(shè)計方案為標準進行比對，根據(jù)現(xiàn)場情況分析問題成因和應(yīng)對方法，并進行記錄，其攪拌樁的施工參數(shù)要登記好，方便日后查驗。試樁工作達標后，才能開始水泥攪拌樁正常施工，試樁時，每一個標段的試樁數(shù)量需大于5 根，且在試樁工作結(jié)束后，施工人員還需要對其進行檢驗工作，成樁7 天后，再進行開挖工作，取出后還要對樁的性能進行試驗，也可以在成樁14 天后進行樁體的取芯檢測，確保成樁過程中地攪拌均勻性以及相應(yīng)的強度能夠達到施工要求。

3 水泥攪拌樁首件施工技術(shù)的應(yīng)用實踐

以某高速公路LQSG-06 標段為例，其橋頭段與橋頭過渡段為軟土路基，因此施工時采用水泥攪拌樁處理，軟土路段施工總長度為40m，填土為6.95m 的平均厚度，采用單樁承載力不得低于120kN 的水泥攪拌樁，且樁長10m、樁徑0.5m。呈等邊三角形排列，A 區(qū)、B 區(qū)、C 區(qū)樁距分別為1.2m、1.5m、1.8m。水泥攪拌樁7 天樁體無側(cè)限抗壓強度需大于700kPa，28 天樁體無側(cè)限抗壓強度需大于1350kPa。

表1 規(guī)劃參數(shù)表

本標段采用A 區(qū)的9-21#～9-35#，15 根水泥攪拌樁作為首件工程（試樁），以此確定了各種技術(shù)參數(shù)和技術(shù)處理措施，為本標段的水泥攪拌樁大面積施工奠定基礎(chǔ)。

3.1 技術(shù)工藝

樁體縱橫向間距為1.2m，水泥摻量≥15%，下沉、提升速度為不大于0.8m/min，外鉆桿轉(zhuǎn)速≥40r/min，噴漿壓力為0.3～0.5MPa。水泥攪拌樁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 水泥攪拌樁施工工藝流程圖

①測量及樁機定位。本次在A 區(qū)選試驗樁15 根，樁排成1 行，樁與樁間距為120cm，依次編號為9-21#～9-35#樁。樁長為10m，每延米水泥用量：9-21#、9-22#、9-23# 樁為45kg；9-24#、9-25#、9-26#、9-33#、9-34#、9-35#樁為50kg；9-27#、9-28#、9-29#、9-30#、9-31#、9-32#樁為55kg。在導線復測成果與樁位布置圖的基礎(chǔ)上，對雙向水泥攪拌樁實施放樣，逐個在樁點處插入竹簽、焊條、木條等標記物，至樁機到達既定位置后，對點位進行復測。要求由專人負責現(xiàn)場測量定位工作，所用的儀器設(shè)備也需要進行專門管理，并進行定期檢查和更新、維護。歷次測量定位的成果應(yīng)當妥善保存，對比現(xiàn)場測量與書面記錄無誤差之后制作檔案，報監(jiān)理部復核，要求確定樁位與設(shè)計樁位點誤差在2cm 以內(nèi)，按照最終結(jié)果施工，作業(yè)前須保證鉆機機身平穩(wěn)，鉆桿垂直于作業(yè)面，鉆頭與樁位中心保持一致。

②調(diào)整導向架垂直度。使用全站儀、經(jīng)緯儀等設(shè)備對導向架進行調(diào)整，要求導向架的垂直度小于設(shè)計樁長的1%。

③拌制漿液。在攪拌機運行之前，提前制備好水泥漿液。以每延米為單位，依據(jù)設(shè)計標準水泥用量在65kg，水灰比為0.5～0.7，制備攪拌時先加入水，再放入水泥，外加劑最后投入，單次灰漿攪拌持續(xù)時間≥5min，直至確認漿液充分攪勻。攪拌完畢后，以濾篩對漿液進行過濾，再轉(zhuǎn)移至集料斗中。漿液的制備優(yōu)先經(jīng)試驗室配比試驗，要求漿液具有較強的流動性，能夠有效泵送和噴攪，且不出現(xiàn)離析，可現(xiàn)場按照標準配比制作，提前過篩備用，但配制須嚴格遵照標準操作要求，使用定量容器確定用水量，水泥和外加劑也應(yīng)按照比例定量添加，制備好的漿液的存儲時間須在2h 內(nèi)，超過時限則不再使用，因此需要根據(jù)現(xiàn)場用量控制漿液制備量。若漿液在攪拌機中，則需要保證攪拌機持續(xù)工作直至泵送。

④噴漿攪拌下沉。完成準備工作，啟動攪拌機，在攪拌頭轉(zhuǎn)速達到作業(yè)標準后，控制鉆頭沿導向架勻速下沉，在下沉過程中需要同步進行攪拌和噴漿，正反兩組葉片同時工作，下沉至設(shè)計深度后，保持攪拌狀態(tài)停留1min，確認出漿且底部噴漿足夠后，按照設(shè)計要求勻速提升，要求提升速度控制在0.6m/min，提升至樁頂后停留10～15s，攪拌樁下停漿面應(yīng)超出基本標高30～50cm，超出部分后期需要進行人工清除，禁止使用機械直接開挖清除。

⑤二次施工。第一次施工完畢，將鉆頭提升至樁頂上30～50cm，暫時關(guān)閉攪拌設(shè)備，再按照④的流程進行二次施工。二次施工完畢，再次暫停設(shè)備，由檢驗人員進行技術(shù)檢測，并根據(jù)施工記錄和歷史數(shù)據(jù)計算出施工中的噴漿量，判斷施工效果，施工效果不理想及時進行補救。樁頂位置1～1.5m 范圍須進行重復噴漿處理，噴漿完畢后應(yīng)安排人工進行修整。

⑥機具處理。施工完畢后，機具需要進行清洗，避免灰漿殘余凝結(jié)阻塞送漿通道，或者對機具產(chǎn)生腐蝕等負面影響。使用低壓射水對鉆桿和鉆頭進行沖洗，集料斗和泵送通道則需要在集料斗中注入清水，通過泵送功能完成全面清洗，要求清洗的各個部位不再有殘留的軟土和漿液，清洗完畢后則安排機具位移至下一個點位準備施工。

3.2 質(zhì)量控制

3.2.1 基本管控工作

質(zhì)量控制需要做好現(xiàn)場的管理和組織工作，施工與設(shè)計方應(yīng)提前進行交底，明確施工要求和各項技術(shù)工藝指標。在現(xiàn)場設(shè)置多級控制體系，每道工序和相應(yīng)的工作設(shè)置責任機制，劃分不同部門、人員的具體責任，同時設(shè)置相應(yīng)的獎勵機制。加強材料、設(shè)備的檢查工作，要求材料在使用前必須進行檢查。做好現(xiàn)場記錄，包括材料用量、漿液配置比例、施工參數(shù)、質(zhì)量瑕疵等，結(jié)合現(xiàn)場實際情況和設(shè)計要求，對出現(xiàn)的質(zhì)量瑕疵如注漿量不足、攪拌深度不足等問題，及時進行補強。執(zhí)行嚴格的質(zhì)量檢驗措施，現(xiàn)場對施工細節(jié)進行監(jiān)督，并通過參數(shù)計算、初步觀察等完成現(xiàn)場檢測與驗收；成樁3d 選擇使用動力觸探裝置進行檢測；成樁7d 通過淺部開挖法查看樁體材料是否均勻，內(nèi)部有無缺陷；成樁28d 對樁體進行取樣，通過樣品測試樁體的抗壓強度；成樁90d 后進行單樁載荷試驗和地基靜載試驗。載荷試驗須確定樁身強度滿足試驗條件再進行，有效試驗次數(shù)≥3 且及時進行記錄，取平均值以保證試驗效果。

3.2.2 施工監(jiān)測

沉降觀測采用沉降板（加寬路基）和沉降觀測釘（原路面結(jié)構(gòu)層范圍）；埋設(shè)時，沉降板底槽須平整，其下鋪設(shè)60cm×60cm×20cm 的砂墊層。沉降板金屬測桿、套管和接駁的垂直偏差率控制在1.5%內(nèi)。沉降板使用底板尺寸為50cm×50cm×（0.6～0.8）cm 的鋼板；金屬測桿直徑為4cm，測桿與底板焊接為一體；套管采用塑料管，直徑為10cm。測桿、套管與填土同步增高，每節(jié)長度不宜超過50cm，接高后的測桿頂面略高于套管上口，套管上口加蓋封住管口，蓋頂高出碾壓面高度50cm。沉降板分路中、路肩、邊坡沉降板，根據(jù)填土高度、拼寬寬度確定使用類型。當擴建拼寬寬度不大于10m 時不設(shè)路中沉降板。當擴建填土高度不大于4m 時不設(shè)邊坡沉降板。如圖2 所示。沉降觀測釘設(shè)置在既有道路的路面結(jié)構(gòu)層范圍內(nèi)，一般設(shè)置于硬路肩外邊緣，采用?20 鋼筋，用大一號直徑的電鉆打孔，后將鋼筋打入孔內(nèi)，沉降觀測點。如圖3 所示。

圖2 沉降觀測板大樣

圖3 沉降觀測釘大樣圖

4 試樁成果

①成樁28 天后，采用開挖的方式目測檢查水泥攪拌樁的均勻性、整體性及外觀尺寸和質(zhì)量。

②成樁28 天后，在樁長范圍內(nèi)鉆孔取芯，水泥土攪拌均勻、紋理清晰，顏色呈灰色，芯樣性質(zhì)為水泥土，狀態(tài)堅硬、芯樣完整、連續(xù)、呈柱狀，取9-28#、9-25#、9-23#、9-26#、9-29#共5 個試樣，做樁身無側(cè)限抗壓強度試驗均符合設(shè)計要求。

③本次低應(yīng)變檢測的9-22#、9-25#、9-28#、9-32#、9-35#共5 根水泥攪拌樁（試樁）均為I 類樁，樁身完整。

④本次檢測9-23#、9-26#、9-29#共3 根水泥攪拌樁單樁靜載試驗均滿足120kN 的設(shè)計要求。結(jié)果見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載實驗結(jié)果表

5 總結(jié)

根據(jù)首件工程出現(xiàn)的問題，以及對問題和施工工藝的分析，對施工工藝進一步改進，確定采用兩噴四攪的施工工藝。根據(jù)每根樁（45kg/m、50kg/m、55kg/m）的水泥用量檢測結(jié)果，確定了每根樁水泥用量為50kg/m。