摘要 水泥攪拌樁具有施工簡便、效果顯著、工期短及對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于軟土地基加固中。該文結(jié)合深圳市龍華區(qū)民治街道民華路（民治大道—民愉路）工程實際地基處理案例，在采用水泥攪拌樁對工程場地軟土地基進(jìn)行加固處理的設(shè)計上，詳細(xì)研究了工程地質(zhì)情況及水泥攪拌樁施工順序和質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果顯示水泥攪拌樁對軟土地基處治效果顯著。該文研究為市政道路軟土路基處理提供參考，水泥攪拌樁對市政道路路基的強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及抗變形能力起到了一定的保障作用。

關(guān)鍵詞 軟土地基；水泥攪拌樁；承載力；穩(wěn)定性

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0042-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，市政道路建設(shè)面臨著優(yōu)質(zhì)土地資源緊缺問題，尤其是低強(qiáng)度和大沉降的軟土地基給市政道路建設(shè)和運(yùn)營造成了較大的影響。為確保軟土地基具備滿足工程需求的承載力，需針對軟土地基的構(gòu)成和性質(zhì)采取針對性的加固處理，確保軟土地基的工程性質(zhì)滿足設(shè)計要求。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，針對軟土地基的處理當(dāng)前的研究和處治方法相對較多，需要根據(jù)軟土地基工程性質(zhì)和工程需求采取定向加固技術(shù)，如此方能在最優(yōu)造價情況下實現(xiàn)設(shè)計預(yù)期[1-3]。水泥攪拌樁具有施工簡便、效果顯著、工期較短及對周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于軟土地基加固中[4]。根據(jù)詢價，水泥攪拌樁在同樣樁徑、樁長、樁距條件下的其他幾種攪拌樁類型（粒料樁、CFG樁）中，以每米60元左右的較低單價取得造價經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。水泥攪拌樁的加固原理為利用深層攪拌機(jī)將水泥漿和地基土原位攪拌形成圓柱狀的水泥土樁，在化學(xué)反應(yīng)及物理反應(yīng)的作用下固結(jié)成形，與原地基土共同作用形成復(fù)合地基以提高地基承載力，減小沉降。

該文結(jié)合深圳市龍華區(qū)民治街道民華路（民治大道－民愉路）工程實例，從該工程的勘察地質(zhì)情況和工程承載需求分析，選用水泥攪拌樁進(jìn)行地基加固處理，并針對性地進(jìn)行了水泥攪拌樁設(shè)計、施工和質(zhì)量控制的細(xì)致探討，最后進(jìn)行檢驗和檢測，結(jié)果顯示水泥攪拌樁處理的地基在單樁的抗壓能力、承載力以及整體復(fù)合地基承載力上均滿足工程設(shè)計要求。

該文重點探討了水泥攪拌樁在處理市政道路軟土地基中的應(yīng)用，對后續(xù)類似項目提供一定的工程經(jīng)驗。

1 市政道路軟基概述

1.1 軟基的組成與性質(zhì)

在廣東省深圳市，分布有較多的軟土地基（以下稱軟基），在城市道路的發(fā)展建設(shè)中，不可避免需要穿越此類地質(zhì)。軟基大致分為軟土、雜填土、沖填土三大類：

（1）軟土：主要組成成分為淤泥、淤泥質(zhì)黏土和粉土等，試驗證明上述土體的天然含水量大，可壓縮性強(qiáng)，承載能力相對較低。如不進(jìn)行處理，荷載作用下容易發(fā)生不均勻沉降。

（2）雜填土（人工填土）：主要為含有建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活垃圾等雜物的填土。其成分復(fù)雜，性質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)松散，抗剪強(qiáng)度低，壓縮性較高，一般還具有浸水濕陷性。

（3）沖填土：多處在河流航道附近，主要有泥沙和水組成，最終在河流兩岸形成沖填土，其主要性質(zhì)為可壓縮性強(qiáng)，承載能力差。

1.2 軟基對市政道路的影響

由于軟基的承載力通常達(dá)不到市政道路的要求，如不進(jìn)行處理，在長期車輛荷載作用下，路基會產(chǎn)生開裂或拱起等嚴(yán)重變形，引起路面病害，對道路行車造成影響；又由于軟基還具有高壓縮性與濕陷性等性質(zhì)，受淺層降水及地下水的影響，在長期車輛荷載作用下，造成路基沉陷，引起道路破壞及邊坡失穩(wěn)等嚴(yán)重問題。

因此，在市政道路設(shè)計中，需要對道路路基下的軟基進(jìn)行處理，提高路基強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性及抗變形能力，延長道路使用壽命。目前對軟基處理的方式和技術(shù)主要分為換填法、排水固結(jié)法、加固土樁法、振實擠密法及加筋法等，需要結(jié)合工程地質(zhì)勘察情況及施工條件選擇合適的處理方式。該文中的水泥攪拌樁屬于加固土樁法其中一種類型，擬結(jié)合在實際工程軟基處理中的應(yīng)用過程進(jìn)行分析。

2 水泥攪拌樁處理軟基概況

水泥攪拌樁，即利用機(jī)械設(shè)備通過回轉(zhuǎn)、翻松、噴粉和攪拌作業(yè)完成水泥和周圍軟土的混合，在一定深度和范圍內(nèi)對軟土進(jìn)行加固處理，形成一定尺寸的加固土樁體。樁體和周圍軟土結(jié)合形成復(fù)合地基，提高路基變形模量，減少地下水對路基的滲透和影響，具有較大的承載能力和強(qiáng)度。

對水泥漿與土攪拌形成的水泥土進(jìn)行室內(nèi)試驗，得到以下結(jié)論：（1）加固水泥土的強(qiáng)度隨水泥摻入比的增大呈遞增趨勢[5]；（2）加固水泥土隨齡期增加強(qiáng)度亦呈增大趨勢，當(dāng)齡期超過28 d后強(qiáng)度仍有較明顯增長[6]；（3）水泥土強(qiáng)度隨水泥摻量的提高而增加[6]；（4）有機(jī)質(zhì)可使土具有較大的水容量和塑性、膨脹性及低滲透性，并使土的酸性增加，使水泥的水化反應(yīng)受到抑制。有機(jī)質(zhì)含量小的水泥土強(qiáng)度比有機(jī)質(zhì)含量高的水泥土強(qiáng)度高得多[6]；（5）水泥土的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度隨抗壓強(qiáng)度的增長而提高[7]。

3 工程應(yīng)用分析

3.1 工程概況

基于上述分析，水泥攪拌樁在軟基處理中具有比較顯著的效果，為進(jìn)一步分析水泥攪拌樁對市政道路軟基處治的成效，該文選擇位于廣東省深圳市的民華路（民治大道—民愉路）工程進(jìn)行分析。

民華路（民治大道—民愉路）工程位于深圳市龍華區(qū)民治街道，南鄰民樂立交，西鄰民治大道，下穿民樂路市政工程接民愉路，道路紅線寬15 m，雙向兩車道，全長約520 m，采用城市支路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 工程地質(zhì)情況

根據(jù)該項目的地質(zhì)鉆探和勘察報告揭露，擬建工程路段內(nèi)分布的地層從上而下為：素填土、含礫黏土、淤泥、含有機(jī)質(zhì)礫砂、礫質(zhì)黏性土及全風(fēng)化層、土狀強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層和微風(fēng)化層。

擬建工程場地內(nèi)的特殊性巖土為素填土、淤泥、含有機(jī)質(zhì)礫砂。

（1）素填土

揭露層厚0.70～6.40 m，層底埋深0.70～8.00 m，平均厚度3.17 m。整體呈松散狀態(tài)，土層厚度及密實度差異均較大，密實度較低，該層未進(jìn)行處理，不宜直接作為路基持力層。

（2）淤泥

揭露層厚2.40 m，平均厚度2.40 m，層頂埋深6.20 m。其壓縮性高，強(qiáng)度低，工程性質(zhì)差，不能直接作為路基持力層。

（3）含有機(jī)質(zhì)礫砂

揭露層厚0.40～2.30 m，平均厚度1.35 m，層頂埋深6.20～8.60 m，呈高壓縮性，力學(xué)性質(zhì)差，不能直接作為路基持力層。

其主要巖土力學(xué)參數(shù)值如表１所示。

3.1.2 工程周邊現(xiàn)狀條件

擬建工程位于現(xiàn)狀建成區(qū)，建成年代久遠(yuǎn)，周邊建筑密集，且鄰近立交，根據(jù)擬建工程沿線地質(zhì)情況及《建筑抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50011—2010）、《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02—2013）中的相關(guān)規(guī)定，起點至K0+180段屬于臺地地貌，地形起伏小，屬于對建筑抗震一般地段。其中K0+180～K0+380段分布軟土層，屬于對建筑抗震不利地段，K0+380線路終點屬臺地地貌，該段下穿民樂路在建市政工程，地形起伏較大，屬對建筑抗震不利地段。

3.2 水泥攪拌樁設(shè)計

根據(jù)該工程項目的地質(zhì)與周邊情況，針對擬建場地內(nèi)埋深超過3 m的人工填土及淤泥路段采用最適合的水泥攪拌樁對道路路基進(jìn)行加固，具體設(shè)計如下：

（1）樁徑：根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)和市政道路的承載需求，攪拌樁樁徑設(shè)計為0.5 m。

（2）樁長：樁長則根據(jù)不同路段的勘察結(jié)果進(jìn)行設(shè)計，進(jìn)入持力層的長度不少于1.0 m，平均樁長則分為4.0 m、5.0 m、5.5 m，具體樁長根據(jù)實際鉆孔情況確定。

（3）布置形狀：按照三角形的梅花樁進(jìn)行設(shè)計布置，水泥攪拌樁的中心間距為1.3 m。

（4）水泥摻量：水泥攪拌樁水泥摻量為20%，水泥漿的水灰比宜為0.45～0.55。

（5）樁頂墊層：水泥攪拌樁樁頂鋪設(shè)50 cm級配碎石作為路基褥墊層，碎石壓實度不低于92%。

（6）檢測項目：根據(jù)設(shè)計要求，28 d水泥攪拌樁無側(cè)限強(qiáng)度不小于1.0 MPa。

28 d后單樁承載力不小于90 kPa，復(fù)合地基特征承載力不小于120 kPa。

3.3 前期準(zhǔn)備

施工條件準(zhǔn)備：施工前需進(jìn)行場地平整，清除地上雜物及垃圾，并提前復(fù)核查驗地下管線情況。在拓寬路基外側(cè)開挖臨時排水溝，用以保證施工期間的排水，保證用水用電正常。

機(jī)械進(jìn)場：水泥攪拌樁施工主要涉及的機(jī)械為攪拌樁機(jī)，分為單軸和多軸等類型，該工程選用的是單軸攪拌樁機(jī)。

材料進(jìn)場：水泥攪拌樁最主要的材料為水泥，進(jìn)場的水泥需具備出廠合格證，并送檢合格。水泥采用標(biāo)準(zhǔn)為P·O42.5的硅酸鹽水泥，不得有結(jié)塊，受潮或者變質(zhì)。

開工前試樁：在正式施工前進(jìn)行成樁試驗，檢驗水泥攪拌樁的樁體是否均勻，水泥摻量和水灰比是否滿足設(shè)計要求等，以此核驗各種參數(shù)如噴漿壓力、鉆進(jìn)速度、停漿時間等，并將合格的參數(shù)作為現(xiàn)場施工的參考依據(jù)。

3.4 施工過程

（1）根據(jù)施工放線定位的位置，將攪拌機(jī)移動至對應(yīng)樁位，平衡塔架，確保雙向?qū)χ?，使攪拌鉆軸始終垂直于地面。

（2）根據(jù)設(shè)計及試樁確定的配合比要求制備水泥漿。

（3）用鋼絲繩緩緩吊起攪拌機(jī)，啟動攪拌機(jī)電機(jī)，等待機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，緩緩放松鋼絲繩，使攪拌機(jī)鉆軸沿導(dǎo)向架下降，當(dāng)鉆頭鉆入土體后開啟泥漿泵，鉆進(jìn)作業(yè)與噴漿作業(yè)一同進(jìn)行。根據(jù)電流監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整下沉速度，工作電流不超過額定電流值60 A，如果鉆進(jìn)阻力過大，下沉速度較慢，可提高壓重或加水稀釋土體以利于鉆進(jìn)。

（4）當(dāng)攪拌機(jī)下沉在設(shè)計深度時，停止鉆進(jìn)，繼續(xù)攪拌一段時間后按照設(shè)計的速度勻速提升攪拌機(jī)，一邊提升一邊繼續(xù)噴漿攪拌，在提升至即將到達(dá)地面時停留噴漿攪拌一段時間。

（5）重復(fù)下沉與提升噴漿攪拌作業(yè)，使軟土與水泥漿充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>

（6）施工完成后，完成樁質(zhì)量檢驗，質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求后移機(jī)進(jìn)行下一根樁的施工作業(yè)。

（7）碎石墊層填筑與土工格柵鋪設(shè)，水泥攪拌樁施工完成后，對完成樁開展整體驗收，驗收通過后將0.5 m碎石墊層與土工格柵鋪設(shè)在上方，并對其進(jìn)行壓實，檢驗壓實度滿足要求。

3.5 質(zhì)量檢驗

為保證路基施工質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計要求對施工完成達(dá)到28 d齡期后的水泥攪拌樁及復(fù)合地基進(jìn)行質(zhì)量檢驗，檢驗方式共采用了抽芯檢驗、單樁載荷試驗及復(fù)合地基載荷試驗三種方法。

試驗樁按比例隨機(jī)抽取，并且在每個施工點位分布均勻。檢驗得到的強(qiáng)度與承載力不得小于設(shè)計值。

3.6 檢驗結(jié)果分析

抽檢的三根試驗樁樁身芯樣強(qiáng)度代表值、單樁靜載試驗結(jié)果分別如表2和表3所示。

根據(jù)表2和表3可以得出相關(guān)參數(shù)滿足規(guī)范和設(shè)計要求，具體如下：

（1）芯樣試件抗壓強(qiáng)度值在6.4～9.6 MPa范圍，滿足設(shè)計不小于1.0 MPa的要求。

（2）單樁豎向承載能力滿足最大荷載180 kN，滿足不小于90 kN的設(shè)計要求。

4 結(jié)論

在市政道路設(shè)計的軟基處理過程中，水泥攪拌樁能夠有效提高復(fù)合地基的穩(wěn)定性與承載力。依托民華路（民治大道—民愉路）工程采用水泥攪拌樁處理軟土地質(zhì)的方案，該文得出以下結(jié)論：

（1）軟基的承載能力較差，為了滿足市政道路承載力要求，需要采取針對性的處治措施。

（2）水泥攪拌樁在市政道路軟基處理中具有較強(qiáng)的適用性，形成的復(fù)合地基具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和承載能力。

（3）采用水泥攪拌樁處理后的地基承載力能達(dá)到設(shè)計不小于120 kPa的要求。

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