道路工程軟土地基處理水泥攪拌樁應(yīng)用

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【摘要】在城市道路建設(shè)中，水泥攪拌樁是通過水泥與軟土的混合來加固地基的一種方法，不僅可以有效提高地基的穩(wěn)定性和承載能力，還可以滿足城市道路的使用要求。論文簡要介紹了水泥攪拌樁的施工流程以及軟土地基對城市道路的危害，并結(jié)合工程案例，討論和分析了水泥攪拌樁在城市道路工程軟土地基處理中的應(yīng)用，希望能為城市道路軟土地基的處理提供參考。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁；城市道路工程；軟土地基處理

1水泥攪拌樁概述

水泥攪拌樁作為城市道路工程軟土地基處理中極為有效的處理方法，利用水泥作為固化劑的主劑，用攪拌樁機(jī)將其噴入土中充分?jǐn)嚢?，使水泥和軟土產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)后發(fā)生固結(jié)，大大提升地基強(qiáng)度與穩(wěn)定性。水泥攪拌樁主要用于淤泥、粉土、黏性土、素填土和無流動地下水的飽和松散砂土等土質(zhì)的軟基處理。水泥攪拌樁由于加固設(shè)備簡單，操作方便，施工噪聲小，加固效果好，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[1]。水泥攪拌樁分為2種加固法：濕法加固和干法加固。前者將水泥漿液用作固化劑[2]，把配制好的水泥漿液通過鉆機(jī)噴入軟基中攪拌，使軟土與水泥漿液之間發(fā)生反應(yīng)，加速土體固結(jié)，實(shí)現(xiàn)軟土地基的固化。后者與前者機(jī)理相同，只是將水泥漿液替換成水泥粉末和水，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括水泥水解、水泥水化、硬凝反應(yīng)、碳酸化反應(yīng)等。在水泥攪拌樁施工過程中，水泥與軟土混合過程中會持續(xù)產(chǎn)生新的水化產(chǎn)物，釋放熱量的同時提高地基的整體抗壓強(qiáng)度。水泥攪拌樁的施工流程為：（1）確定設(shè)計(jì)施工方案；（2）結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對樁位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位測量；（3）確定好樁位后，將樁機(jī)移動到樁位上，做好樁機(jī)垂直度的校正以及固定工作；（4）確認(rèn)無誤后，可以進(jìn)行預(yù)攪下沉；（5）適當(dāng)提升鉆頭，噴射水泥漿液或水泥粉末進(jìn)行攪拌，重復(fù)下沉攪拌及提升攪拌。在施工過程中，每次噴拌前應(yīng)計(jì)算水泥與水的比例，做好水泥漿的配制。

2軟土地基對城市道路的危害

在城市道路下方，一般需要鋪設(shè)各類市政管線，這些管線的敷設(shè)對道路基礎(chǔ)的沉降量有嚴(yán)格的要求。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軟土地基的處理成為很多城市道路工程建設(shè)中所面臨的問題，軟土地基本身具有高壓縮性、高含水率和低強(qiáng)度的特征，而且通常軟土中會含有一定的有機(jī)質(zhì)，在工程建設(shè)領(lǐng)域，軟土地基的處理是一個重點(diǎn)和難點(diǎn)，若不能對其進(jìn)行有效處理，會影響工程建設(shè)效果。以城市道路工程為例，在進(jìn)行施工建設(shè)的過程中，如果沒有對軟土地基進(jìn)行有效處理，道路工程地基的承載力會受到很大影響，在超出基礎(chǔ)極限承載力的情況下，道路路面會出現(xiàn)沉降、破損等病害，影響道路的正常使用，同時影響人們的出行安全[3]。另外，軟土具有流變性特征，容易引發(fā)地基變形、道路沉陷、土層位移等問題，因此，在對城市道路工程進(jìn)行施工建設(shè)過程中，對軟土地基的處理需要采用科學(xué)合理的措施和方法來提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性與承載能力，確保道路在使用過程中，不會出現(xiàn)大規(guī)模沉陷或變形問題。

3城市道路軟土地基處理中水泥攪拌樁的應(yīng)用

3.1工程概況

某城市新區(qū)建設(shè)中，擬建1條市政主干道，道路寬度為16m，全長3200m。在對道路沿線進(jìn)行勘察的過程中，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域存在軟土層，基礎(chǔ)承載力并不能滿足道路建設(shè)需要。對此，經(jīng)過專家研討后，決定采用水泥攪拌樁對軟土地基進(jìn)行處理，總處理面積約1800.3m2，水泥攪拌樁的平均長度為8.5m，設(shè)計(jì)樁徑550mm，依照1.2m的樁間距進(jìn)行正方形布置，且樁底進(jìn)入持力層1m以上。

3.2施工準(zhǔn)備

該工程的施工準(zhǔn)備工作主要包括以下內(nèi)容：1）方案審核。在設(shè)計(jì)單位完成工程方案設(shè)計(jì)后，建設(shè)單位和監(jiān)理單位需要做好方案的審核工作，確定其是否能很好地滿足實(shí)際需求，方案中需要留出一些調(diào)整空間，以便應(yīng)對施工中可能出現(xiàn)的問題[4]。2）路面平整。水泥攪拌樁施工前要對路面進(jìn)行平整處理，確保整個施工區(qū)域環(huán)境良好，不存在垃圾和雜物。同時，應(yīng)做好施工現(xiàn)場供水和供電線路的合理鋪設(shè)，設(shè)置專門的水泥漿存儲區(qū)域以及機(jī)械安裝調(diào)試區(qū)域，依照相應(yīng)的施工要求做好設(shè)備的選擇與使用。本工程中，水泥攪拌機(jī)注漿壓力需要保持在0.6MPa以上。3）材料準(zhǔn)備。水泥選擇P•O42.5級普通硅酸鹽水泥作為水泥攪拌樁施工的核心材料，在水泥進(jìn)入現(xiàn)場前，需要對其進(jìn)行檢測，明確水泥的綜合性能，確保其能夠很好地滿足施工要求。水泥漿液的配置工作需要嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，將水泥凈漿的水灰比控制在0.45~0.55，實(shí)際配置環(huán)節(jié)需要先在制漿容器內(nèi)加入水，再加入水泥進(jìn)行攪拌，攪拌時間控制在約3min，并安排工作人員做好材料計(jì)量工作，確保水泥漿液配置質(zhì)量。4）設(shè)備準(zhǔn)備。在水泥攪拌樁施工中，常用的設(shè)備包括制漿機(jī)、攪拌樁機(jī)、壓漿機(jī)等，在設(shè)備入場前，需要對其進(jìn)行檢測驗(yàn)收，保證設(shè)備質(zhì)量合格，狀態(tài)良好，為施工的順利進(jìn)行提供可靠支撐。5）技術(shù)準(zhǔn)備。相關(guān)工作人員的工程技術(shù)交底工作要做好，現(xiàn)場管理者及施工人員要充分了解水泥攪拌樁施工工作流程，每根水泥攪拌樁都要進(jìn)行標(biāo)號，計(jì)算相應(yīng)樁位及坐標(biāo)，確保施工有序進(jìn)行。

3.3試樁試驗(yàn)

借助試樁試驗(yàn)，施工人員要對相應(yīng)的施工參數(shù)，如水灰比、攪拌時間等進(jìn)行明確，并得到準(zhǔn)確的混凝土密實(shí)度、重度等指標(biāo)，確定樁機(jī)的鉆進(jìn)鉆速和壓力等，對現(xiàn)場土層做出更加準(zhǔn)確的判斷。在試樁過程中，工作人員需要嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)施工流程進(jìn)行操作，在保持水灰比不變的情況下，通過改變鉆進(jìn)方式實(shí)施不同的試驗(yàn)。

3.4工藝要點(diǎn)

3.4.1鉆機(jī)就位施工人員應(yīng)根據(jù)測量放樣確定的樁位位置固定鉆機(jī)的位置，以確保鉆機(jī)的鉆頭與樁位中心對齊，誤差控制在5cm以內(nèi)。水泥攪拌機(jī)就位后，還要借助吊線垂對機(jī)架垂直度進(jìn)行矯正，誤差不能超過1%。

3.4.2鉆進(jìn)攪拌鉆機(jī)固定并檢驗(yàn)合格后，可以啟動鉆機(jī)，正向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，在保證施工質(zhì)量的前提下，在不同地質(zhì)環(huán)境下應(yīng)采用不同的鉆進(jìn)速度，施工人員可以結(jié)合電流表的數(shù)值變化，對地層性質(zhì)進(jìn)行判斷。

3.4.3攪拌提升施工人員啟動噴漿泵，待鉆頭到達(dá)樁底設(shè)計(jì)高度時，將水泥漿液噴入土體中，使水泥和土充分?jǐn)嚢?，而后控制鉆頭反向旋轉(zhuǎn)提升到達(dá)停漿面，在原位攪拌2min。為確保工程施工質(zhì)量與效率，施工管理應(yīng)從多方面管控。

3.4.4循環(huán)施工攪拌提升之后，將鉆頭恢復(fù)正向旋轉(zhuǎn)，攪拌下沉至樁底標(biāo)高，以電流表讀取相應(yīng)的數(shù)值。此環(huán)節(jié)要由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，務(wù)必做好細(xì)節(jié)把控，確保水泥攪拌樁的施工質(zhì)量；然后，將鉆頭再一次反向旋轉(zhuǎn)，開始噴漿、攪拌，并提升至停漿面，進(jìn)行原位攪拌2min。施工人員要明確水泥漿用量，保證水泥攪拌樁每根的水泥用量不低于室內(nèi)配比試驗(yàn)得到的數(shù)值。在施工完成后，需要將清水注入集料斗內(nèi)，對內(nèi)部殘留的水泥漿進(jìn)行沖洗，確保在之后的施工中，設(shè)備能夠保持最佳狀態(tài)。

3.4.5質(zhì)量檢測技術(shù)人員需要在完成施工約7d后對水泥攪拌樁的質(zhì)量進(jìn)行檢測。施工完成約21d后，對水泥土混合體的性能進(jìn)行檢查，確認(rèn)攪拌樁的抗壓強(qiáng)度，看其是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求。在該工程中，對所選的28根水泥攪拌樁進(jìn)行檢測，監(jiān)理方又在施工路段隨機(jī)選擇了若干水泥攪拌樁進(jìn)行相應(yīng)的抗壓測試，結(jié)果表明，水泥攪拌樁的施工質(zhì)量可以很好地滿足設(shè)計(jì)方案和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.5注意事項(xiàng)

施工中部分關(guān)鍵問題：1）應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況確定水池的位置，使用清水對管道進(jìn)行清理，避免在水泥漿噴漿過程中出現(xiàn)管道堵塞的問題。2）應(yīng)依照設(shè)計(jì)施工方案的要求以及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對水泥攪拌樁的位置、樁徑和樁長進(jìn)行嚴(yán)格控制。3）為確保達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量要求，水泥的質(zhì)量與含量要控制好。4）在水泥攪拌樁施工質(zhì)量管理過程中，提高整體施工質(zhì)量的同時，在施工現(xiàn)場，為了確保工程施工效果需要做好工序分析。例如，將BIM技術(shù)引入施工管理，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型分析施工質(zhì)量的影響因素，并采取有效的對策和手段控制施工質(zhì)量，以避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，消除潛在的安全隱患。

4結(jié)語

水泥攪拌樁在城市道路軟土地基處理中的應(yīng)用，能有效提升基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與承載能力，在工程實(shí)踐中有良好的應(yīng)用效果與推廣價值。從控制施工質(zhì)量的角度，施工人員需要嚴(yán)格依照相應(yīng)的施工流程進(jìn)行施工，對施工中可能存在的問題進(jìn)行分析和防范，確保充分發(fā)揮水泥攪拌樁的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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【4】陳晨.水泥攪拌樁技術(shù)在道路軟土路基處理中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2020(21):215-216.

作者：胡曉亮 單位：中交城市投資（寧波）有限公司