水泥攪拌樁在公路軟基處理中的應(yīng)用
2011-12-08 來源：作者：龍軍 來源：中國鳴網(wǎng)
公路在穿越軟土地段，其軟基加固已是公路設(shè)計(jì)及施工中的一個(gè)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(shí)。
（4）強(qiáng)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(jī)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(jī)質(zhì)土和特殊土粗粒土的地基。
（7）化學(xué)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(dòng)水沖法，塑料排水板法等等?，F(xiàn)在的橋梁基礎(chǔ)，有很多部分采用水泥攪拌樁，因?yàn)樗哂惺┕すに嚭唵?，施工方便，周期較短，承載力穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)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(yīng)用于公路和鐵路橋梁等結(jié)構(gòu)工程中[1,2]。水泥攪拌樁是一項(xiàng)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(jié)合近幾年來的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出鉆孔灌注樁在軟基處理中的幾個(gè)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(yīng)注意的問題
（1）根據(jù)地質(zhì)條件的不同選擇不同地段進(jìn)行試樁，通過試樁確認(rèn)原定施工工藝和水泥土配合比是否滿足設(shè)計(jì)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(dá)到爨把并以此指導(dǎo)水泥攪拌樁施工[3]。
（2）施工時(shí)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(biāo)。若設(shè)計(jì)樁長沒穿透軟弱層，要根據(jù)實(shí)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(shí)，要注意橋頭灌注樁樁位，當(dāng)兩者相遇時(shí)，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?xí)胁煌你@進(jìn)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(gè)月后才能上土預(yù)壓。要嚴(yán)密進(jìn)行沉降觀測，當(dāng)沉降量滿足設(shè)計(jì)即當(dāng)?shù)爻两底钚≈狄髸r(shí)，才允許結(jié)構(gòu)物施工。
（6）對結(jié)構(gòu)物的地基處理及預(yù)壓應(yīng)先進(jìn)行，以期符合全部路基施工計(jì)劃的合理性。
（7）必須做好完整嚴(yán)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(guān)實(shí)驗(yàn)檢測顯示，樁的軸向應(yīng)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(dāng)樁具有一定的長度時(shí)（一般大于8m），則樁端持力層對單樁承載力影響較小，此時(shí)，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(dá)強(qiáng)度相對較高的持力層，并深入硬土層50cm，若軟土層較厚，鉆機(jī)無法打穿時(shí)，應(yīng)按摩擦樁計(jì)算確定樁長。
3、水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力分析
水泥攪拌樁復(fù)合地基的平均允許承載力公式為：
式中-復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；m-置換率;-單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，-壯間土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；-折減系數(shù)。
由上式可見復(fù)合地基承載力是由樁體和樁周土強(qiáng)度共同決定的，樁和樁間土各自分擔(dān)的應(yīng)力都滿足要求時(shí)，復(fù)合地基承載力才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，樁土分擔(dān)的應(yīng)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(fù)合地基的承載力，所以樁的強(qiáng)度應(yīng)適度，要和天然土的強(qiáng)度相互匹配。當(dāng)復(fù)合地基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)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(dān)的加固面積來確定，一般為1.0~1.5m，進(jìn)行粉噴樁設(shè)計(jì)時(shí)，很難一次計(jì)算就能達(dá)到滿意的效果，常常需要調(diào)整樁長和樁距，進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，直至滿足要求。
4、施工對攪拌樁質(zhì)量的影響
施工時(shí)要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)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(yīng)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(jì)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(shè)計(jì)深度計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)要求的水泥用量。在鉆機(jī)鉆進(jìn)或提升過程中，應(yīng)保證噴漿的均勻性，不應(yīng)出現(xiàn)局部噴漿過多，局部過少的現(xiàn)象。由于鉆機(jī)在不同土層中的鉆進(jìn)能力不一，所以在硬土層中鉆進(jìn)速度慢時(shí)，應(yīng)調(diào)低噴漿流量；而在淤泥質(zhì)土層中鉆進(jìn)速度快時(shí)，應(yīng)加大噴漿流量。樁身應(yīng)在地面以下l／2～l／3樁長并不小于5m的范圍內(nèi)進(jìn)行重復(fù)攪拌，使固化料與地基土均勻拌和，大量的施工實(shí)踐已充分證明復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。若不進(jìn)行復(fù)攪，粉體在樁中往往形成層狀“夾生”，對樁的強(qiáng)度十分不利，施工時(shí)若發(fā)現(xiàn)噴粉不足，應(yīng)全程復(fù)攪，復(fù)攪的噴粉量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)用量。應(yīng)嚴(yán)格控制重復(fù)攪拌時(shí)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(huì)嚴(yán)重影響攪拌樁的質(zhì)量。
5、對已成型的鉆孔灌注樁應(yīng)進(jìn)行哪些檢查
由于鉆孔灌注樁是一項(xiàng)隱蔽工程，以往樁基檢測技術(shù)辦法不多，但現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無損檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，隱蔽工程的透明度也越來越高，多種樁基檢測技術(shù)相繼出臺，如高應(yīng)變檢測法，低應(yīng)變檢測法、超聲波法，抽芯試驗(yàn)法等等，給人們對樁基成品進(jìn)行檢測帶來極大的便利。根據(jù)樁基現(xiàn)場實(shí)際情況選擇不同的檢測方法。
檢測方法 檢測內(nèi)容 特點(diǎn)
高應(yīng)變檢測 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作較復(fù)雜，包括清理樁頭，安置傳感器。
低應(yīng)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(xiàng)，檢測費(fèi)用較低，目前應(yīng)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(shè)專用管道供超聲波探頭上下移動(dòng)所用，檢測費(fèi)用低，目前全國已經(jīng)普及。
抽芯試驗(yàn) 基樁完整性，砼質(zhì)量 檢測工作復(fù)雜，包括架設(shè)舞芯設(shè)備，芯仟強(qiáng)度試驗(yàn)，壓漿封孔等，檢測費(fèi)用高。
當(dāng)攪拌樁成樁28d后，進(jìn)行取芯抽樣檢查，其抽樣頻率應(yīng)按招標(biāo)文件要求或當(dāng)?shù)亟煌ú块T有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。當(dāng)無要求時(shí)，抽查3％～5％為宜。抽樣檢查內(nèi)容包括樁長、水泥土強(qiáng)度、樁土攪拌均勻程度、樁身的完整性。對攪拌樁的強(qiáng)度檢查應(yīng)取上、中、下三個(gè)部分進(jìn)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(jī)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(jié)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(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)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(yīng)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(yùn)質(zhì)量高）等顯著優(yōu)點(diǎn)。但其設(shè)計(jì)的合理與否將會(huì)對工程造價(jià)產(chǎn)生較大的影響，如何正確認(rèn)識軟土地基的危害，深入研究軟士的性質(zhì)，即經(jīng)濟(jì)又合理的設(shè)計(jì)水泥攪拌樁是值得不斷探索和研究的。
