張俊杰

中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510000

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

案例項(xiàng)目線路主要位于馬來(lái)西亞?wèn)|海岸區(qū)域，屬于沿海及河流階地及漫灘等地勢(shì)低洼的區(qū)域，成因以溝谷相與河流軟土為主，軟土主要特征為厚度分布不均，軟土基底起伏較大，工程力學(xué)性質(zhì)較差，受降水影響較大，對(duì)路堤穩(wěn)定性與沉降影響較大。其典型的地質(zhì)條件如下：1～3m為腐殖土，3～8m為淤泥，5～15m為粉質(zhì)黏土，10～18m為基巖，大多為花崗巖、頁(yè)巖、砂巖等。該地區(qū)的軟土深度不一致，土質(zhì)強(qiáng)度較低，壓縮性較強(qiáng)，特別是表層的腐殖土及淤泥層承載力較低，為典型的軟土地基。為了確認(rèn)水泥攪拌樁的處理效果，選擇了一段典型路基展開(kāi)研究，其各層的物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 土工試驗(yàn)指標(biāo)

2 攪拌樁設(shè)計(jì)

2.1 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘察情況，對(duì)比換填、排水板、水泥攪拌樁等幾種地基的處理方式，決定采用水泥攪拌樁地基處理方式，地基基礎(chǔ)的水泥攪拌樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7m，按照三角形間距0.9m布設(shè)，攪拌樁樁徑為0.5m，水泥配合比選定15%、18%、20%、24%幾種形式，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于1MPa，要求處理后的樁間土的承載力不低于100kPa，利用《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》（TB 10106—2010）中的相關(guān)公式，初步估算復(fù)合地基承載力為157kPa[1]。

2.2 水泥攪拌樁配合比設(shè)計(jì)

在現(xiàn)場(chǎng)取土樣，采用當(dāng)?shù)厮鄰S供應(yīng)的42.5型號(hào)水泥進(jìn)行試驗(yàn)室內(nèi)配比試驗(yàn)。此次試驗(yàn)配比共5組，分別為16%、18%、20%、22%、24%，配比試驗(yàn)強(qiáng)度值如表2所示。

表2 水泥攪拌樁試驗(yàn)配合比無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終選定16%、18%、20% 3種配比進(jìn)行試驗(yàn)，3種配比的水泥和水的用量如表3所示。

表3 水泥攪拌樁試驗(yàn)配合比無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

在試驗(yàn)過(guò)程中，表層1～2m范圍的腐殖土的有機(jī)質(zhì)含量為15%～18%，pH值約為4，水泥固化效果不太理想，28d強(qiáng)度在0.5MPa左右，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，仍不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，將該層腐殖土全部挖除，換填成合格的普通土。

3 試樁

3.1 試樁工藝流程

試樁按照以下的流程進(jìn)行：場(chǎng)地平整→測(cè)量放樣→布置鉆機(jī)→鉆進(jìn)噴漿→提升復(fù)攪→再次鉆進(jìn)噴漿→提升復(fù)攪→樁頭段處理→成樁養(yǎng)護(hù)→樁基檢測(cè)。

通過(guò)工程樁開(kāi)展試樁，據(jù)此獲取各項(xiàng)施工參數(shù)，并明確相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，試樁施工流程與工程樁保持一致。要通過(guò)試樁，對(duì)施工方法以及設(shè)備選型進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)水泥攪拌樁的實(shí)際打入深度進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其是否契合設(shè)計(jì)要求；對(duì)水泥攪拌樁實(shí)際樁長(zhǎng)以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其是否契合設(shè)計(jì)要求；對(duì)各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，包括漿噴樁機(jī)噴漿量、攪拌次數(shù)、水灰比、提升速度以及鉆進(jìn)速度等。

3.2 施工工藝要求

（1）對(duì)原地面進(jìn)行處理。開(kāi)展水泥攪拌樁施工，應(yīng)首先對(duì)原地面進(jìn)行清表，全部挖除原地面的腐殖土及樹(shù)根、石塊等，并以黏土回填場(chǎng)地低洼處，不得采用雜土進(jìn)行回填；要控制水泥攪拌樁施工場(chǎng)地的地基承載力，不能低于100kPa；確保場(chǎng)地的地基承載力滿足施工機(jī)械設(shè)備的要求，并構(gòu)建臨時(shí)截水設(shè)施和排水設(shè)施，加強(qiáng)各項(xiàng)施工準(zhǔn)備，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理布局[2]。

（2）測(cè)量放樣。將設(shè)計(jì)平面圖作為依據(jù)，繪制水泥攪拌樁相應(yīng)的施工布樁圖。在實(shí)施放線前，要復(fù)核各控制點(diǎn)，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放線，確定各攪拌樁的具體位置，采用板條、竹片等對(duì)攪拌樁樁位實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)定位。

（3）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位后，要檢查鉆桿中心是否垂直，垂直度不得超過(guò)1.5%（樁長(zhǎng)），樁位偏差不得大于5cm。

（4）控制水泥漿。在進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)后，根據(jù)顯示結(jié)果使用可標(biāo)定計(jì)量容器來(lái)調(diào)制水泥漿。該項(xiàng)目采用了0.8的水灰比。此外，為了更好地確保水泥漿成品質(zhì)量，在施工現(xiàn)場(chǎng)要對(duì)每次攪拌完成的水泥漿都進(jìn)行密度檢測(cè)。

（5）攪拌、噴漿、下沉。①在啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī)前，必須確保攪拌機(jī)水泥漿已處于正常循環(huán)狀態(tài)。正式啟動(dòng)攪拌機(jī)后，將起重機(jī)鋼絲繩進(jìn)行放松調(diào)整，并讓攪拌機(jī)隨導(dǎo)向架同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切土施工與下沉邊噴漿施工（確保攪拌速度小于0.8m/min、轉(zhuǎn)動(dòng)速度約為1330r/min）。②噴漿時(shí)管道壓力要控制在0.2～0.6MPa（隨著深度的不同，管道壓力也不同，達(dá)到終孔位置時(shí)管道壓力為0.6MPa），直至達(dá)到終孔深度。③依據(jù)具體市級(jí)情況來(lái)確定下鉆所需擋數(shù)，但必須保證擋數(shù)的合理性，只有適當(dāng)提升擋數(shù)方可讓成樁保持均勻。該項(xiàng)目中，試樁均采用三擋進(jìn)行下鉆，速度為1m/min，至成樁位置后再采用二擋進(jìn)行磨底，確保樁底承載力滿足要求，同時(shí)保證樁底的漿量充足飽滿。

（6）噴漿攪拌提升。為了讓攪拌樁樁端與土層結(jié)合得更緊密，需對(duì)噴漿進(jìn)行攪拌提升施工。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，待噴漿坐底時(shí)間大于30s，即可一邊旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)一邊提升[3]。

（7）重復(fù)上下攪拌。為了讓軟土能夠均勻地?cái)嚢栌谒酀{中，需第二次對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行邊旋轉(zhuǎn)邊操作，直至沉入土中為止，待加固設(shè)計(jì)深度后，才能把攪拌機(jī)提升出地面。

（8）鉆機(jī)移位。完成復(fù)攪后，將攪拌機(jī)械關(guān)閉，對(duì)水泥漿實(shí)際用量進(jìn)行復(fù)核，判斷其是否與試樁確定的數(shù)據(jù)保持一致，完成復(fù)核，確保檢驗(yàn)合格后，再提桿出孔，并向下一樁位移動(dòng)鉆機(jī)開(kāi)展施工。

4 攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)情況

4.1 取芯情況

該段落的樁長(zhǎng)成三角形布置，樁長(zhǎng)7m左右，按照試樁的要求，每個(gè)參數(shù)的鉆芯取樣2根，每根樁每延米取芯1次，進(jìn)行無(wú)側(cè)向強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)度超過(guò)1MPa方可滿足設(shè)計(jì)要求。在水泥摻量方面，一般16%、18%及20%質(zhì)量的水泥樁已能滿足設(shè)計(jì)要求，且還有優(yōu)化空間。取芯的過(guò)程中芯樣的完整性較好，只有部分有機(jī)質(zhì)含量較高的段落膠接性能一般，整體滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 復(fù)合地基靜載檢測(cè)情況

根據(jù)該項(xiàng)目的平板荷載試驗(yàn)要求，該項(xiàng)目的鐵路路基的施工控制重點(diǎn)是路基穩(wěn)定性和沉降要滿足要求。為此，可分兩次進(jìn)行荷載加載試驗(yàn)，第一次加載到設(shè)計(jì)荷載，第二次加載設(shè)計(jì)荷載的1.5倍。荷載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載時(shí)，試驗(yàn)板的總沉降不應(yīng)超過(guò)25mm；當(dāng)加載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載的1.5倍時(shí)，試驗(yàn)板的總沉降不超過(guò)40mm。該段落的設(shè)計(jì)荷載為201kPa，1.5倍的設(shè)計(jì)荷載為302kPa。經(jīng)檢測(cè)，攪拌樁在經(jīng)過(guò)加固后，已改變?cè)瓉?lái)地質(zhì)條件，因此復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

鉆芯取樣試驗(yàn)和復(fù)合地基靜載試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)水泥攪拌樁加固處理后的地基是滿足設(shè)計(jì)要求的，但是由于表層土1～2m范圍有機(jī)質(zhì)含量在15%～18%，水泥固化作用的效果不太明顯，設(shè)計(jì)優(yōu)化全部挖除換填。水泥攪拌樁地基處理方式可以滿足東南亞地區(qū)鐵路路基處理要求，借此，文章能為類(lèi)似工程設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考。