混合土擠壓固化預制樁制樁技術及質量控制

馮 磊 雷美清

(1.中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074; 2.中國科學院武漢巖土力學研究所，湖北 武漢 430074)

1 概述

目前關于地基處理主要采用了碎石土樁、擠密型砂樁、石灰土樁、深層水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、混凝土樁、水泥芯樁、水泥土樁、灰土樁、土樁［1］。各樁體技術都存在著造價高，施工條件受限，沒有充分利用原地基土體等缺點?；旌贤翑D壓固化預制樁是由中國科學院武漢巖土所研制，一種用于軟土地基處理的新型預制樁，該樁通過在混合土制及其設備中添加了粘土和水泥以及石灰的拌合物，然后通過高壓作用，最后預制成強度較高的樁體?，F研制的混合土擠壓機可對放置在圓柱形密閉空間的混合土料壓制成直徑為400 mm混合土擠壓固化預制樁，其主要特點為低成本，質量可控并可及時進行有效地、直觀地檢測，具有良好的應用前景，對我國地基處理技術的發展具有一定促進作用。

2 混合土擠壓固化預制樁的制作

2.1 制樁原理

混合土擠壓固化預制樁的主要材料有水泥、石灰、粘土等。該樁基本原理是利用粘土、水泥、石灰等材料具有一定的孔隙和壓縮性，混合土料在壓樁設備的封閉的空腔里面，該設備的空腔一端固定封閉，另外一端是帶有活塞，如圖1所示。在高壓作用下，推動活塞使得活塞與混合土料相互接觸、擠壓?；旌贤亮项w粒之間在水的潤滑作用下，土料先把空隙填滿，然后在壓力作用下，孔隙開始被擠壓，不同級配的土顆粒占了相應的空隙，向密度最大的趨勢擠壓成樁體。

樁體經高壓擠壓具有一定強度后，設備將其推出空倉，水泥和石灰以及粘土固化后成直徑0.4 m、長度2 m的樁體，見圖2。

圖1 混合土擠壓固化預制樁設備圖

圖2 混合土擠壓固化預制樁

2.2 制樁過程

混合土擠壓固化預制樁的制樁步驟如下:

1)混合土料的拌和方式。

根據所選定的混合土擠壓固化預制樁所優化的配比情況，先將石灰粉和粘土攪拌均勻，然后將特定的水泥和特定的水量攪拌成水泥漿液。最后把水泥漿液通過噴灑的方式添加到帶有石灰粉的粘土中攪拌形成混合土料。

2)加料和壓制土料。

將攪拌好的混合土料倒入混合土擠壓機的進料斗中，通過主液壓油缸推送混合土至擠壓倉進行擠壓壓實。擠壓過程分次擠壓，第一次初始擠壓，壓強為主液壓油缸的1/3～1/2，初始擠壓是將離散的混合土料擠壓成較密實的土體，但粘土顆粒之間孔隙較大，粘結效果不佳，土顆粒間還有較大孔隙;第二次擠壓，主液壓油缸加壓至最大壓強35 MPa，使經過初始擠壓的土體再次被壓縮，土顆粒間孔隙減小，密實度也相應提高，土體在壓力作用下顆粒間相互粘結，初步形成具有一定強度的樁體。

3)保壓過程。

由于該壓制過程速度較快，粘土中的孔隙壓力還沒有全部的消散?？紫秹毫Φ南⑹且粋€緩慢的過程，因此需要一定的時間。為了防止壓力回彈和保持樁的密實性。因此，需要在25 MPa壓力下保壓1 min～2 min。

4)樁體養護。

樁體養護是樁后期強度的保障條件?；旌贤翑D壓固化預制樁是以粘土為主要材料的樁體，而粘土固化是一個緩慢的過程，且樁體在溫度過高的條件下養護會導致固化的過程較快容易使得樁身發生裂痕，嚴重的話還會導致出現了貫穿的裂痕，大大的降低了樁的制作質量。但是，樁本身需要在工程中使用，不能參照有關混凝土的標準養護條件進行。為此對混合土擠壓固化預制樁的養護條件需要做幾點說明:第一在樁養護過程中不能讓樁體暴曬;第二需要蓋一層保濕材料;第三每隔一段時間對樁體灑水養護。

3 質量控制措施

3.1 施工準備階段質量控制

1)進行水泥、石灰等固化材料的室內摻和比試驗，確定設計摻合比。

2)進行現場工藝試驗，確定和修正設計參數。

3)確定工藝流程，建立質量保證體系。

3.2 沉樁施工質量控制

1)檢查混合土擠壓固化預制樁的規格、型號、尺寸及有無斷裂等質量問題。

2)樁位偏差不得大于50 mm，垂直度偏差不得大于1.0%，樁頂標高偏差不得超過50 mm。

3.3 靜載荷試驗質量控制

混合土擠壓固化預制樁應采用單樁或復合地基靜載荷試驗檢驗其承載力。靜載荷試驗宜在成樁28 d后進行，每個單位工程不宜少于3點。

4 結語

本文詳細介紹了混合土擠壓固化預制樁的制樁技術，并提出了合理的質量控制措施，對今后該樁在實際工程中的應用具有指導意義。