水泥攪拌樁在高速公路上的應(yīng)用
曾敬陽
建筑設(shè)計,職稱評審,高級工程師職稱評審
1工程概況
新疆“吐烏大”高速公路鹽湖段，位于鹽湖沼澤地邊緣，屬烏魯木齊南部的水源地，這里低洼水區(qū)多，地表排水困難，地質(zhì)條件差，均屬軟弱地基。
(1)地質(zhì)特點(diǎn)：沿線軟土埋深較淺，厚度一般為5—10m，最薄的為3m，最厚的達(dá)25m。
(2)地質(zhì)參數(shù)：含水量39.9%；孔隙比1.1；飽和度98%；壓縮模量2.63—2.70Npa；承載力65—80kPa；抗剪強(qiáng)度12—21MPa。
(3)處理原因：在填筑高速公路路堤前，為避免路堤滑移、沉降過大、差異沉降和沉降延續(xù)時間過長，必須對軟土地基進(jìn)行處理。
(4)處理內(nèi)容：處理里程為5km，其中采用水泥攪拌樁加固的地段共1km，施工攪拌樁102根，累計長度約為753m。
2.加固方案
水泥攪拌樁呈梅花形布置，設(shè)計問距為1.1—1.5m，5種，L為攪拌樁處理深度，橫向布置至路堤坡腳；樁體設(shè)計直徑為50cm，設(shè)計摻灰量為每米45kg，材料采用425號普通硅酸鹽水泥，水灰比為1：(0.45—0.5)；樁體的設(shè)計強(qiáng)度為0.9Mpa，要求28d強(qiáng)度大于O．6Mpa；路基填筑必須在攪拌樁施工完畢養(yǎng)護(hù)1個月后進(jìn)行，樁頂60cm厚的填筑材料宜采用含泥量小于15%的巖渣。
3 加固施工
3.1施工設(shè)備
主要有：深層攪拌樁機(jī)，灰漿泵，75kW發(fā)電機(jī)，灰漿攪拌機(jī)，灰漿料斗等。
3.2施工材料
加固料，采用425號普通硅酸鹽水泥；漿液，配制時應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，攪拌時間不得少于3min；外加劑，木質(zhì)素磺酸鈣摻人量為水泥用量的0.2%，另可摻入水泥重量2%的生石膏粉作為塑化劑。
3.3試樁施工
(1)攪拌樁機(jī)上安裝調(diào)試電腦計量設(shè)備，選用不同的鉆進(jìn)速度、提升速度、噴漿壓力和漿液流量等工藝參數(shù)進(jìn)行試樁，以掌握成樁工藝及各項技術(shù)參數(shù)。
(2)每臺樁機(jī)試樁數(shù)不少于5根。成樁7d后開挖，目測檢查樁體成型情況和攪拌均勻程度，檢查深度0.5—1.0m；成樁28d后對樁體鉆芯取樣，截取上中下3個部位的芯樣，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。
(3)本公路工程攪拌樁試樁分別采用：不同的灰水比(0.40，0.45，0.50，0.55)；不同的水泥用量(每延米45，50，55，60)kg；不同的噴漿方式(一次性噴漿)與噴漿次數(shù)(分兩次噴漿)的組合試驗。
(4)試樁未達(dá)到設(shè)計要求時，要改進(jìn)施工方法，直到取得了成功。
3.4施工工藝
清理平整(清除雜物，平整場地)——確定樁位(按圖紙進(jìn)行，軸線偏差不大于50mm)——調(diào)平鉆機(jī)(鉆桿導(dǎo)向架與地面保持垂直)——鉆進(jìn)噴漿(鉆進(jìn)30cm后，開始噴漿，邊鉆邊噴，直至設(shè)計標(biāo)高)——提升攪拌(勻速，直到離地面50cm處)——重復(fù)操作(下沉攪拌、噴漿、提升攪拌)——樁機(jī)移位(頂部50cm范圍內(nèi)用人工攪拌)——到達(dá)目標(biāo)(攪拌樁必須穿透軟土層，以打到相對硬層作為樁長的控制指標(biāo))
4質(zhì)量控制
水泥攪拌樁是地下隱蔽工程，必須按試樁確定的工藝流程與工藝參數(shù)操作，確保工程施工質(zhì)量。
(1)密度控制：根據(jù)試驗結(jié)果采用的水灰比配制水泥漿，具體做法是將一定數(shù)量的水泥、外加劑和摻和料加入到相應(yīng)體積的水中，用攪拌器充分拌和，直到水泥漿均勻一致，用比重計檢測水泥漿稠度，以控制水泥漿液的質(zhì)量。
(2)漿量控制：對每根水泥攪拌樁，根據(jù)設(shè)計深度計算出水泥用量，再根據(jù)選定的水灰比配制出水泥漿，用控制總漿量的方法保證每根攪拌樁都達(dá)到設(shè)計要求的水泥用量。
(3)噴速控制：在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，保證噴漿的均勻性。鉆機(jī)在不同土層中的鉆進(jìn)速度不同，在硬土層中鉆進(jìn)速度慢應(yīng)調(diào)低噴漿流量，在軟土層中鉆進(jìn)速度快應(yīng)加大噴漿流量。
(4)管理控制：攪拌樁的施工，需要現(xiàn)場監(jiān)理和施工單位完善的自檢體系嚴(yán)格把關(guān)。
(5)儀器控制：應(yīng)用電腦計量裝置，確保樁基的工程質(zhì)量。如：采用SJC型水泥土攪拌樁漿量監(jiān)測記錄儀，監(jiān)測成樁的3個主要質(zhì)量參數(shù)；采用監(jiān)控儀器，反映鉆頭每次的鉆入深度、注入水泥漿的總量和水泥漿沿垂直方向分布的均勻性；采用監(jiān)測記錄儀，可提供完整的實時數(shù)據(jù)和最終的數(shù)據(jù)，記錄鮮明直觀的樁形曲線。
5質(zhì)量檢驗
5.1鉆芯取樣
為了檢測樁身的完整性、樁土攪拌的均勻程度、樁的施工長度、樁的強(qiáng)度，根據(jù)交通廳工程質(zhì)監(jiān)站的要求，攪拌樁鉆芯取樣。鉆孔取芯頻率為3%—5%，截取樁體不同的部位(上、中、下)作為芯樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，檢驗工程樁是否滿足設(shè)計強(qiáng)度要求。
5.2靜載試驗
在某些特殊地方成樁28d后，由監(jiān)理工程師隨機(jī)抽檢攪拌樁的單樁或復(fù)合地基承載力，隨機(jī)抽查的樁位不宜少于總樁數(shù)的0.2%并不得少于3根。
(1)單樁承載力，6個標(biāo)段的單樁承載力試驗表明，所有攪拌樁的單樁極限承載力都在150kN以上，大部分在160—180kN之間，達(dá)到了設(shè)計要求。
(2)復(fù)合地基承載力，當(dāng)樁間距為1.5m時，復(fù)合地基極限承載力最低值不小于200kPa；樁間距為1.4m時，不小于210kPa；樁間距為1.2m，不小于238kPa；樁間距為1.1m，不小于258kPa。這表明，所有檢測點(diǎn)的極限復(fù)合地基承載力都滿足設(shè)計要求。
6應(yīng)用效果
(1)攪拌樁地基處理地段月觀測沉降，每米路堤荷載產(chǎn)生的沉降量約為110㎜，趨于穩(wěn)定的時間為1-2個月，其后的工后沉降在30㎜以內(nèi)；塑料排水板軟土地基處理地段月觀測沉降，每米路堤荷載產(chǎn)生的沉降量約為190㎜，趨于穩(wěn)定的時間是3—4個月，其后的工后沉降在50㎜左右。
(2)在進(jìn)行軟基礎(chǔ)處理時，水泥攪拌樁與塑料排水板相比，工程造價每1000㎡約增加12萬元，但軟基的預(yù)壓期縮短8—10個月，工后沉降要小，地基側(cè)向位移減小，路堤的穩(wěn)定性增大。

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