軟基在我國的東部、南部沿海，普遍有分布；同時，該區(qū)域也是我國人口眾多、經(jīng)濟發(fā)達(dá)、建筑密集的區(qū)域。在該區(qū)域修建的道路工程，不可避免的會遇到軟基處理的問題。軟基一般具有高含水性、低密度、低強度、高壓縮性、低透水性和中等靈敏度的特點，一般壓縮沉降量大、排水固結(jié)慢、地基穩(wěn)定性差。
軟土地基處理的方式比較多樣，有換填法、預(yù)壓法、強夯和強夯置換法、砂石樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿等。可根據(jù)不同的項目情況選用合適的地基處理方式。
其中深厚飽和粘土為主地基的處理方法主要是堆載預(yù)壓和水泥攪拌（含粉噴）樁等方法。深厚松散沙（粉）土為主地基的處理方法主要有強夯法、擠密砂（石）樁法和水泥攪拌（含粉噴）樁等方法。
1、項目情況簡介
廣東省連州至懷集公路項目，位于廣東省西北部山區(qū)，是國家高速公路網(wǎng)第7縱線的一段，也是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中第7縱線的一段，是泛珠三角區(qū)合作公路、水路交通規(guī)劃的一部分，是溝通香港、澳門與湖南、廣西的又一條重要通道。
2、地質(zhì)情況分析
沿線軟土主要由第四系沼澤相淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土（層號為3-0、3-1）組成，以淤泥質(zhì)亞粘土為主，局部為軟塑粉質(zhì)粘土，層號為2-1r；總體呈點狀或帶狀隨機分布于山間洼地或谷地。本項目軟土一般賦存較淺（谷地局部較深），沼澤相淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土約2～2.5米的采取換填法，厚度大的采取排水法結(jié)合預(yù)壓處理。
3、 地基處理方式的確定及加固機理
3.1 綜合考慮項目的地質(zhì)情況、造價、施工工藝等因素以及參考了周邊項目的處理方法，兩種方式比較合適：預(yù)壓法、水泥土攪拌法。
預(yù)壓法：是通過堆載或真空預(yù)壓，使地基土固結(jié)的地基處理方法。比較經(jīng)濟、歷時較長。需先查清土層、水層、地下水類型等，并取得先期固結(jié)壓力、空隙比與固結(jié)壓力的關(guān)系、滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)、三軸試驗抗剪強度指標(biāo)以及原位十字板抗剪強度等。并在預(yù)壓過程中進(jìn)行豎向變形、側(cè)向位移、孔隙水壓力、地下水位等項目的監(jiān)測，并進(jìn)行原位十字板剪切試驗和室內(nèi)土工試驗。
水泥土攪拌法：是以水泥為主要固化劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的樁體的地基處理方法。優(yōu)點比較明顯：就地攪拌、最大限度利用原土，地基土不會側(cè)向擠出、對周圍建筑干擾少，樁體布置形式靈活。但是需要做一定的摻量的配合比。
由于預(yù)壓法的工期較長，需歷時半年至一年，考慮到項目的施工工期要求，舍棄該方案，確定為水泥土攪拌法，根據(jù)該區(qū)域的地質(zhì)特點，最終確定采用深層攪拌法（濕法）。
3.2 水泥土攪拌法加固機理
3.2.1 水泥的水解和水化反應(yīng)
水泥中的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣為反應(yīng)物，與水反應(yīng)，生成一系列的化合物。生成的化合物也會參與反應(yīng)，繼續(xù)增加土體強度。
3.2.2 粘土顆粒與水泥水化物的作用
上述生成物繼續(xù)發(fā)生離子交換和團粒化作用、硬凝反應(yīng)、碳酸化作用。最終被粉碎的越均勻的土體，水泥土的總體強度越高。
3.2.3 其他影響因素
水泥土的強度隨水泥用量增加而增加；隨齡期增長，持續(xù)時間約三個月；隨水泥標(biāo)號增加而增加；隨土樣含水量增加而減少；隨土中有機質(zhì)含量增加而減小，有機質(zhì)含量高的軟土，單純采用水泥的加固效果不好；部分種類的外摻劑可有效改變水泥土的強度、齡期強度增長等；較好的養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)條件，可以提高水泥土的早期強度。故，合理確定水泥摻量、減少齡期內(nèi)擾動、適當(dāng)選用外摻劑對水泥土強度有較好的幫助。
4、水泥攪拌樁參數(shù)確定
項目的地基處理情況基本決定了項目的工程質(zhì)量，特別是整個項目的軟土地基完全由水泥攪拌樁控制。
確定復(fù)合地基處理目標(biāo)：承載力120KPa，沉降要求≤0.3m，工后差異沉降控制在2%。
4.1 樁間距確定
根據(jù)項目需要、規(guī)范要求，確定樁徑0.5米。由于樁周土的力學(xué)性質(zhì)很差，擬定采用樁間距1.2米的三角形布置。由于該處地基情況很差，地下情況復(fù)雜，樁端要求進(jìn)入持力層最小深度0.8米。
4.2復(fù)合地基計算
按照最不利位置的樁基布置進(jìn)行復(fù)核。
4.2.1單樁承載力計算
樁身強度計算：
Rk1=qs*l*S+a*Ap*fk=131.51KN；Rk2=η*quc*Ap=137.80KN；根據(jù)計算結(jié)果，單樁承載力取值采用較小值。
4.2.2復(fù)合地基承載力計算
面積置換率m=0.190512，復(fù)合地基承載力fk=m*Rk/Ap+β*（1-m）*fs=137.83KPa。
根據(jù)計算的結(jié)果，單樁承載力滿足設(shè)計要求，復(fù)合地基承載力也可以滿足設(shè)計的要求。
4.3樁頂褥墊層設(shè)計
考慮到項目水泥攪拌樁和淤泥的性質(zhì)差別較大，為保證復(fù)合地基的整體受力性能，故考慮在樁頂設(shè)置50cm砂墊層，并保證樁頂進(jìn)入砂墊層10cm。
4.4沉降分析
豎向承載攪拌樁復(fù)合地基的變形包括兩個部分：攪拌樁復(fù)合土層的平均壓縮變形S1和樁端下未加固土層的壓縮變形S2。
4.4.1復(fù)合地基的沉降分析
攪拌樁的壓縮模量Ep=1.8X105kPa；樁長范圍內(nèi)的Es=2.68MPa；復(fù)合土層的壓縮模量為Esp=m.Ep+（1-m）.Es=34294Kpa
攪拌樁復(fù)合土層頂面的附加應(yīng)力Pz為120KPa。根據(jù)Esp/Es=12.78，z/b=12/12=1查表得θ=300。攪拌樁復(fù)合土層底面的附加應(yīng)力為Pzl=b（Pk-Pc）/（b+2Z*tanθ）=55.7KPa。
攪拌樁復(fù)合土層的壓縮變形S1=（Pz+Pzl）*l/（2*Esp）=30.7mm
4.4.2樁端土的壓縮變形
復(fù)合地基底面的附加應(yīng)力為55.7KPa，自重應(yīng)力為140Kpa，土層的壓縮模量為30MPa；6米下的附加應(yīng)力為46.9KPa，自重應(yīng)力為200kPa；對應(yīng)的e值=e1-e2=0.015。經(jīng)過計算并參考周邊項目的e-P曲線，在樁端6米范圍內(nèi)，壓縮量<5cm。
4.4.3經(jīng)計算和分析，復(fù)合地基的沉降量<10cm。滿足規(guī)范的要求。
4.5管基、井底等特殊部位處理
項目的污水管的管底高程低于復(fù)合地基頂面標(biāo)高，為保證污水管的管底有足夠的承載力，在管底部位至少保證有三根樁形成復(fù)合地基來承載。并保證管底有50cm砂墊層。
5、水泥攪拌樁施工方法
5.1
材料要求
采用32.5級以上的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。
采用飲用水，使用非飲用水需控制硫酸鹽和含鹽量。PH值≥4。
5.2施工方法
5.2.1 清理平整施工場地
施工前開挖排水溝及時排除地面積水，平整施工場地，回填50cm碎石并碾壓密實作為施工面。攪拌樁停漿面高于設(shè)計樁頂面50cm,攪拌樁施工結(jié)束后，回填50cm砂墊層，碾壓密實后作為路基墊層。
5.2.2 標(biāo)出鉆孔位置
在整平后的場地上按設(shè)計要求標(biāo)出攪拌樁位置（誤差不得大于2cm），并測量場地的高程，確定噴漿標(biāo)高和停漿標(biāo)高。
5.2.3 前臺鉆機定位、鉆進(jìn)及后臺拌合水泥漿
鉆機就位，對正樁位（樁位誤差不大于2cm），調(diào)平樁機機身,保證樁的垂直度（允許偏差1.5%），啟動主電機鉆進(jìn)至設(shè)計深度（攪拌樁穿透淤泥層進(jìn)入持力層約50cm）。在前臺就位鉆進(jìn)的同時，后方應(yīng)按照試驗室提供的水泥漿配合比制漿，制備好的水泥砂漿不得離析,泵送必須連續(xù)，注漿壓力控制在0.4MPa～0.6MPa。水泥漿池宜設(shè)兩個，一個用以控制配比，一個做泵送池。控制漿液的罐數(shù)、水泥及外摻劑的用量及泵送漿液的時間應(yīng)由專人記錄。針對施工現(xiàn)場施工班組操作人員作業(yè)水平不高的現(xiàn)象，可以在拌漿桶上用油漆標(biāo)識水位線，然后交底給現(xiàn)場作業(yè)人員，在注水到該水位線時，加多少包水泥攪拌就是設(shè)計的配合比。以簡單明了的方式保證水泥攪拌樁漿液符合設(shè)計要求。
5.2.4 水泥攪拌樁采用四攪四噴成樁的施工步驟
設(shè)備就位：攪拌機的鉆桿須垂直并對準(zhǔn)樁位，檢查深度計轉(zhuǎn)軸中心是否位于刻度盤中心，確保攪拌樁深度計量準(zhǔn)確。
第一次鉆進(jìn)：在確認(rèn)漿液從攪拌葉的出漿口噴出后，方可啟動攪拌機，以60r/min的轉(zhuǎn)速和不大于1m/min的鉆進(jìn)速度，順時針方向邊鉆邊噴漿，直至設(shè)計樁長（在不變動檔位的前提下，電流表電流突變后，再向下鉆進(jìn)50cm），再繼續(xù)噴漿30s后，改逆時針方向攪拌噴漿提升至設(shè)計樁頂。
第二次鉆進(jìn)：以同樣方式再次順時針方向鉆進(jìn)注漿，直至復(fù)攪噴漿到設(shè)計樁長后，改逆時針方向攪拌噴漿提升到設(shè)計樁頂標(biāo)高,再原地繼續(xù)噴漿30s，停止噴漿。
兩次循環(huán)鉆進(jìn)成樁：經(jīng)過上下兩次循環(huán)鉆進(jìn)提升，使水泥漿液在樁孔內(nèi)攪拌4次成樁。
5.2.5 樁機移位
復(fù)攪完成后，將鉆頭提出地面,停止主電機、填寫施工記錄并將樁機移至下一孔位。
5.3施工注意事項
國內(nèi)目前的水泥樁攪拌法多為中心管噴漿方式和葉片漿噴方式。后者是使水泥漿從葉片上若干小孔均勻噴出，對大直徑葉片和連續(xù)攪拌比較合適，但噴孔易堵塞，且只能用純水泥漿；前者是從攪拌軸中間另一中心管噴出，若葉片直徑在1米以下，不影響攪拌均勻度，且適合多種固化劑。根據(jù)本項目的特點，推薦使用前者。
5.3.1施工前進(jìn)行水泥加固土的室內(nèi)試驗，確定合理的水灰比，本項目根據(jù)計算結(jié)果以及參考其他周邊項目的成功經(jīng)驗，并滿足設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范的要求，確定水泥用量為55kg/m，并推薦水灰比為0.45～0.55，最終以試驗為準(zhǔn)。
5.3.2施工前，進(jìn)行場地平整，并需進(jìn)行不少于5根的試驗工藝樁，以校核機具性能及施工參數(shù)。包括灰漿稠度、工作壓力、鉆進(jìn)和提升速度參數(shù)。
5.3.3施工時應(yīng)控制噴漿速度，注漿泵出口壓力應(yīng)控制在0.4～0.6MPa。
應(yīng)盡量連續(xù)施工、連續(xù)供漿；如因故短時間停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉到停漿點下0.5米重新噴漿攪拌。超40分鐘，應(yīng)清洗輸漿管。
攪拌樁頂部1米，應(yīng)重復(fù)噴漿；樁底0.5米內(nèi)，應(yīng)減慢速度，保證有足夠的噴漿量；為保證樁端施工質(zhì)量，當(dāng)漿液達(dá)到出漿口后，應(yīng)噴漿座底30s，使?jié){液完全充滿樁端，這個對保證工程質(zhì)量尤其重要。
5.3.4應(yīng)控制施工機具的平整度，保證施工中的穩(wěn)定性，不發(fā)生傾斜和移動，機架和鉆桿的傾斜度應(yīng)≤1.0%，施工中應(yīng)采用吊錘觀測鉆桿的傾斜度，并對傾斜的鉆桿進(jìn)行調(diào)整。
控制對中誤差≤20mm。
5.3.5制備好的泥漿應(yīng)不得離析，并控制停置時間≤2h。
5.3.6應(yīng)控制攪拌機的下沉和提升速度≤1.0m/min。
5.3.7定期檢查槳葉的尺寸，鉆頭直徑損耗≤1cm。
5.3.8對樁長采用電流和長度雙控的原則進(jìn)行，保證工程質(zhì)量，確保水泥攪拌樁進(jìn)入持力層足夠的深度。
6、水泥攪拌樁施工觀測、檢測要求
水泥攪拌樁施工完，應(yīng)進(jìn)行N10檢測、抽芯試驗、單樁載荷試驗、復(fù)合地基載荷試驗。并應(yīng)進(jìn)行沉降觀測。
6.1成樁齡期7d內(nèi)用輕便觸探器進(jìn)行N10檢測，監(jiān)測頻率為10%總樁數(shù)。
6.2成樁28d后進(jìn)行抽芯、單樁以及復(fù)合地基承載力監(jiān)測，該試驗需剔除樁頭0.5米。
6.2.1按照1%頻率進(jìn)行抽芯試驗，對重點部位以及持懷疑的樁進(jìn)行重點抽測。
6.2.2進(jìn)行單樁、復(fù)合地基承載力的檢測。
6.3道路每100米，進(jìn)行道路斷面的沉降觀測。每斷面設(shè)置三個沉降觀測點。
應(yīng)控制推算的工后沉降量小于設(shè)計容許值，并連續(xù)兩個月觀測的沉降值≤5mm/月，方可進(jìn)行下道工序的施工。
7、 施工中質(zhì)量控制
7.1建立完善的施工質(zhì)量保證體系；并根據(jù)試樁結(jié)果、質(zhì)量體系要求確定合理的施工技術(shù)方案，供現(xiàn)場人員操作。
7.2按照施工工藝要求進(jìn)行施工，并建立完整的施工技術(shù)檔案。
7.3堅持第三方全過程監(jiān)理、旁站。并執(zhí)行工程質(zhì)量見證取樣和送檢制度的實施。
8、結(jié)語
在已處理軟基段，通過以上的設(shè)計以及技術(shù)控制，再對路基路面的觀測以及對沉降觀測結(jié)果的分析表明，水泥攪拌樁對該段路基的處理是成功的。
