◎ 呂圣華 廣東正方圓工程咨詢有限公司

水泥攪拌樁技術(shù)在軟土地基處理、基坑支護(hù)等工程中得到廣泛應(yīng)用，其技術(shù)原理是通過攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁鸬教岣咄恋爻休d力及其他物理性質(zhì)的作用。軟土地基具有含水量大、孔隙大、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，通過水泥攪拌樁技術(shù)進(jìn)行軟土地基處理可以顯著提高地基初期強(qiáng)度，避免出現(xiàn)沉降、裂縫等質(zhì)量問題。為提升工程效果，水泥攪拌樁施工期間應(yīng)采取有效的質(zhì)量控制措施。

1.工程概況

本工程采用水泥攪拌樁施工進(jìn)行地基處理，進(jìn)而提高地基承載力以及物理力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水泥攪拌樁施工使用P.0.42.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，同時(shí)保證基坑支護(hù)攪拌樁水泥土試塊28d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均值≧0.8MPa，90天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均值為≧1.0MPa。根據(jù)試樁結(jié)果，基坑支護(hù)水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用20%；基坑地基處理水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用18%，保證滿足設(shè)計(jì)文件要求。

2.水泥攪拌樁施工流程

2.1 前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

水泥攪拌樁施工前期準(zhǔn)備工作主要包括：①對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理平整處理，避免雜物、障礙物等影響施工。考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)原地面承載力較低，可事先進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶钪⒛雺禾幚?，確保場(chǎng)地密實(shí)度滿足施工要求，為機(jī)械設(shè)備運(yùn)行提供便利條件。②施工人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，劃分水泥攪拌樁施工范圍，根據(jù)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)放樣，并標(biāo)注樁位。③施工區(qū)域還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的排水設(shè)施，并完成臨時(shí)通道的修建。

2.2 試樁環(huán)節(jié)

在正式施工前，進(jìn)行水泥攪拌樁試樁，以確定水泥摻量、噴漿流量、下沉速度、提升速度以及攪拌速度等控制參數(shù)。本工程中，使用P.0.42.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，根據(jù)試樁結(jié)果，基坑支護(hù)水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用20%；基坑地基處理水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用18%。試樁完成后，提交試樁報(bào)告，經(jīng)監(jiān)理工程師和業(yè)主審批同意后，進(jìn)行水泥攪拌樁施工。

2.3 水泥漿制備環(huán)節(jié)

在水泥漿制備過程中，施工人員應(yīng)關(guān)注以下要點(diǎn)：①在準(zhǔn)備土體攪拌所需要的泥漿時(shí)，按不同施工區(qū)域，嚴(yán)格控制水泥摻量分別為18%、20%，水灰比為0.55。②水泥漿制備應(yīng)進(jìn)行均勻攪拌，保證其黏稠程度符合施工要求，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)泥漿中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾。

2.4 攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)下沉

在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)，保證將樁機(jī)下沉至設(shè)計(jì)樁底，這一環(huán)節(jié)的施工步驟主要包括：①鉆機(jī)就位。本工程使用的是濕噴滾筒式水泥土攪拌樁機(jī)，借助設(shè)備自身系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)就位，同時(shí)調(diào)節(jié)液壓平衡裝置保證樁機(jī)保持水平狀態(tài)；由施工人員操作鉆桿保證對(duì)準(zhǔn)鉆孔樁位中心，同時(shí)確保垂直于地面，控制垂直度≤1%[1]。②啟動(dòng)樁機(jī)。樁機(jī)啟動(dòng)后，鉆桿開始下沉鉆進(jìn)，進(jìn)入土體后開始攪拌，下沉速度控制在0.6～0.8m/min，電機(jī)工作電流≤60A。③為避免出現(xiàn)噴漿口堵塞的情況，鉆桿鉆進(jìn)期間應(yīng)避免水泥漿液噴射，起到降低負(fù)載的作用。當(dāng)鉆頭下沉至設(shè)計(jì)深度后，仍需繼續(xù)鉆進(jìn)50cm，即可停止下沉。

2.5 攪拌樁機(jī)提升

在水泥攪拌樁施工期間，攪拌樁機(jī)需要提升鉆桿至地面并噴漿攪拌，提升過程應(yīng)保證勻速，同時(shí)在具體操作中應(yīng)關(guān)注以下要點(diǎn)：①施工人員開啟注漿泵后，保證從下向上噴漿，鉆桿提升與噴漿攪拌同時(shí)進(jìn)行，使得水泥漿液可以與土體充分?jǐn)嚢枞诤稀＂诟鶕?jù)試樁情況以及施工現(xiàn)場(chǎng)土體的實(shí)際條件確定鉆桿提升速度，本工程中鉆桿提升速度為0.8～1.0m/m i n，鉆桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)為4 0 ～6 0 r/min，進(jìn)而達(dá)到良好的攪拌效果。③這一環(huán)節(jié)中，可由計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)水泥漿液噴入進(jìn)行計(jì)量控制，并實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確輸出。

2.6 復(fù)攪噴漿下鉆

對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)土體進(jìn)行復(fù)攪噴漿下鉆至設(shè)計(jì)深度，施工人員需要在第一次鉆進(jìn)攪拌并提升至地面后再次操作鉆頭下沉并重復(fù)進(jìn)行攪拌土體，控制鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)位置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水泥漿液與土體的充分混合。第二次鉆進(jìn)速度及轉(zhuǎn)速等參數(shù)與第一次相同。

2.7 復(fù)攪提升

施工人員再次操作鉆桿提升至地面，這一環(huán)節(jié)需要關(guān)注的內(nèi)容包括：①待鉆頭下沉至設(shè)計(jì)深度時(shí)，施工人員需要操作鉆桿向上提升，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。②提升鉆頭至距離樁頂1.0～1.5m處可控制增加噴漿，在此過程中，提升攪拌與噴漿同時(shí)進(jìn)行。③由計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)孔深范圍及補(bǔ)漿量等進(jìn)行控制，保證每次噴漿量相同，以提升施工區(qū)域土體攪拌的均勻性。

2.8 移位清洗

在對(duì)樁機(jī)進(jìn)行位移清洗時(shí)，施工人員需要操作鉆桿提升至地面，借助液壓平衡裝置保證樁機(jī)處于水平狀態(tài)，并利用其自身系統(tǒng)移動(dòng)至下一樁位[2]。樁機(jī)使用完畢或處于較長(zhǎng)等待時(shí)間下，施工人員可以開啟灰漿泵，通過清水清洗管壁殘留，避免下次噴漿時(shí)出現(xiàn)管道堵塞的情況。

2.9 成樁檢測(cè)

（1）成后3d內(nèi)，采用輕型動(dòng)力觸探（N10）檢查上部樁身的均勻性，檢查數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。

（2）成樁7d后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度宜超過停漿（灰）面下0.5m，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，檢測(cè)水泥土固結(jié)體的直徑、搭接寬度、位置偏差。檢查量為格柵墻攪拌樁總樁數(shù)的5%。

（3）成樁28d 后，宜用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣檢測(cè)水泥土的單軸抗壓強(qiáng)度及完整性、水泥墻的深度。進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的芯樣直徑不小于80mm。檢測(cè)數(shù)量不小于格柵墻攪拌樁總樁數(shù)的1%，試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其強(qiáng)度不小于800KPa。表1為本工程水泥攪拌樁施工參數(shù)。

表1 水泥攪拌樁施工參數(shù)

3.水泥攪拌樁施工質(zhì)量影響因素及控制措施

3.1 質(zhì)量影響因素

（1）土層含水量。軟土地基具有含水量大、孔隙大、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，土層中自由水的含量較大，造成氫氧化鈣含量不足，進(jìn)而出現(xiàn)土體與水泥漿液水化反應(yīng)不充分的現(xiàn)象。在這樣的情況下，土地前期的強(qiáng)度變化往往不達(dá)標(biāo)，進(jìn)而難以滿足施工要求。因此在進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，需要對(duì)土體含水量進(jìn)行控制，通過外摻粉煤灰等方法改善土層的滲透性，為水泥攪拌樁施工的順利開展提供保障[3]。

（2）有機(jī)質(zhì)含量。對(duì)于軟土地基來說，土體中的有機(jī)質(zhì)含量往往比較高，更容易吸附在水泥顆粒表面，對(duì)土體與水泥漿液水化反應(yīng)造成不利影響。同時(shí)受到有機(jī)質(zhì)組成成分的影響，施工現(xiàn)場(chǎng)軟土大多為酸性性質(zhì)，進(jìn)一步對(duì)水泥漿液攪拌融合起到限制作用，不利于水泥攪拌樁施工的開展[4]。

（3）鉆機(jī)攪拌速度。在水泥攪拌樁施工過程中，施工人員需要對(duì)下沉速度、攪拌速度、提升速度等參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)把控，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查及試樁環(huán)節(jié)，基于現(xiàn)場(chǎng)土體條件、設(shè)備情況等對(duì)上述參數(shù)加以確定。通常情況下，可采用雙層十字型樁機(jī)鉆頭，其優(yōu)勢(shì)在于具有良好的攪拌效果，但也會(huì)受到土層中雜質(zhì)的影響，因此在攪拌之前，施工人員需要做好雜質(zhì)清理工作。此外，實(shí)際施工中施工人員可根據(jù)成樁效果確定復(fù)攪次數(shù)，以保證土體與水泥漿液之間的充分?jǐn)嚢杌旌?，促進(jìn)水泥攪拌樁施工質(zhì)量的提升。

（4）水泥外摻劑。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來看，為提升水泥攪拌樁技術(shù)成效，可以添加一定的水泥外摻劑，起到減少水泥用量、優(yōu)化成樁效果、提升土地強(qiáng)度的作用。常見的水泥外摻劑包括粉煤灰、石膏等復(fù)合固化材料，進(jìn)一步促進(jìn)水化反應(yīng)，填充土層孔隙，保證土體強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。在此過程中，施工人員應(yīng)對(duì)水泥外摻劑用量進(jìn)行明確控制，通?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件和施工要求來確定。

3.2 質(zhì)量控制措施

綜合施工流程及質(zhì)量影響因素來看，水泥攪拌樁施工期間可采取的質(zhì)量控制措施包括：

（1）正式施工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及施工要求選擇合適的施工材料，采購(gòu)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格選擇生產(chǎn)廠家，同時(shí)根據(jù)材料特性選擇合理的運(yùn)輸與儲(chǔ)存方式，避免運(yùn)輸、儲(chǔ)存環(huán)節(jié)材料出現(xiàn)質(zhì)量問題。

（2）在確定施工中使用的水泥外摻劑前，需要保證通過相應(yīng)的加固土室內(nèi)試驗(yàn)。

（3）保證下沉速度、攪拌速度、提升速度等參數(shù)符合施工要求，施工人員應(yīng)在試樁環(huán)節(jié)確定相應(yīng)的施工工藝。

（4）水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)定配比制備，同時(shí)進(jìn)行過篩處理，注意水泥制備的連續(xù)性，避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象。水泥漿液制備后應(yīng)及時(shí)使用，若停置超過2h應(yīng)降級(jí)使用。

（5）施工人員在操作中，應(yīng)對(duì)攪拌機(jī)下沉、提升時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格記錄，控制深度記錄誤差在10mm以內(nèi)，時(shí)間記錄誤差在5s以內(nèi)，進(jìn)而為后續(xù)施工提供參考。

（6）保證葉片參數(shù)與攪拌速度等參數(shù)相適應(yīng)，施工范圍內(nèi)土體攪拌次數(shù)應(yīng)≧20次，并記錄噴漿提升的速度和次數(shù)。

（7）水泥漿液達(dá)到出漿口位置時(shí)噴漿時(shí)間持續(xù)30s，待攪拌充分后提升攪拌頭。

（8）水泥攪拌樁施工期間，若受到相關(guān)因素影響出現(xiàn)停漿現(xiàn)象，應(yīng)將鉆頭下沉至停漿點(diǎn)下方0.5m處，待噴漿恢復(fù)后再次提升實(shí)現(xiàn)供漿，若停漿時(shí)間在3h以上可由施工人員先進(jìn)行移位清洗工作。

（9）樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面標(biāo)高相近時(shí)，施工人員應(yīng)格外重視質(zhì)量控制工作，保證緩慢勻速提升鉆頭至地面，當(dāng)鉆頭靠近地面位置時(shí)，應(yīng)暫停提升數(shù)秒，以提升樁頭攪拌的密實(shí)性。

（10）本工程使用的是濕噴滾筒式水泥土攪拌樁機(jī)，運(yùn)行期間應(yīng)控制電機(jī)電流大小，同時(shí)將水泥攪拌樁偏差控制在允許范圍內(nèi)。水泥攪拌樁允許偏差、檢測(cè)數(shù)量以及檢測(cè)方法如表2所示。

表2 水泥攪拌樁允許偏差、檢測(cè)數(shù)量、檢測(cè)方法

4.結(jié)語

綜上所述，在施工過程中，根據(jù)軟土地基的實(shí)際情況確定水泥攪拌樁施工各項(xiàng)參數(shù)，從材料、設(shè)備、技術(shù)等多角度進(jìn)行施工質(zhì)量控制，采用水泥攪拌樁對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，能夠達(dá)到預(yù)期效果。