航道軟基處理水泥深層攪拌樁施工控制

【摘要】?jī)?nèi)河航道整治的主要手段是通過(guò)建設(shè)護(hù)岸并對(duì)墻前土方進(jìn)行水下疏浚來(lái)達(dá)到航道等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。護(hù)岸工程質(zhì)量不僅與護(hù)岸本身的砌筑質(zhì)量有關(guān)，其決定性更在于護(hù)岸的基礎(chǔ)是否穩(wěn)定。通過(guò)蘇南運(yùn)河鎮(zhèn)江陵口先導(dǎo)段1標(biāo)粉噴樁處理軟土地基的成功實(shí)踐，旨在介紹粉噴樁的施工過(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)和各種檢測(cè)手段。

【關(guān)鍵詞】軟基；粉噴樁；施工控制

一、前言

蘇南運(yùn)河鎮(zhèn)江陵口段作為蘇南運(yùn)河按照四級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)全面整治工程的先導(dǎo)段，作為世界銀行貸款項(xiàng)目于1988

年至1992年期間整治完成。由于航運(yùn)發(fā)展迅猛，隨著船舶量急增，船舶大型化發(fā)展，加之該段土質(zhì)條件特殊，呈現(xiàn)流砂土現(xiàn)象，歷來(lái)是險(xiǎn)工段，以致陵口段預(yù)制砼護(hù)坡毀壞嚴(yán)重，護(hù)坡多處土體被沖刷掏空，導(dǎo)致坍塌嚴(yán)重。為此江蘇省航道局將此段作為蘇南運(yùn)河“四改三”工程的先導(dǎo)段，列入蘇南運(yùn)河整治的實(shí)施計(jì)劃。

根據(jù)地質(zhì)資料，本項(xiàng)目軟弱土層為主要的不良地質(zhì)層，可能發(fā)生砂土液化、流砂等現(xiàn)象。其中連續(xù)分布的1～2層（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、軟粉質(zhì)粘土）和1～5層（淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、軟粉質(zhì)粘土）軟狀土為主要不良地質(zhì)層。設(shè)計(jì)上采用粉體噴射攪拌樁（干法）處理軟基，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)5m，樁徑50cm，通過(guò)粉噴樁的間距來(lái)提高基礎(chǔ)的承載力和控制結(jié)構(gòu)物的工后沉降。

二、施工原理

深層水泥攪拌樁采用作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。深層攪拌樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。這種方法適用于軟土處理，處理效果顯著，處理后可很快投入使用。

三、施工工藝

施工工藝：樁位放樣——鉆機(jī)就位——檢驗(yàn)樁機(jī)、整平機(jī)體——高壓氣打開(kāi)噴粉孔——鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度——反轉(zhuǎn)提鉆并噴水泥粉——至設(shè)計(jì)頂高程以上30cm停止噴粉——重復(fù)攪拌——反轉(zhuǎn)提升至地表——成樁結(jié)束——施工下一根樁。

四、設(shè)計(jì)參數(shù)

一般水泥摻入比>15%，28天齡期取芯強(qiáng)度R28大于0.8Mpa、90天齡期取芯強(qiáng)度R90大于1.2Mpa。

五、配合比設(shè)計(jì)

為了經(jīng)濟(jì)合理地確定粉噴樁加固地基的技術(shù)參數(shù)，確定與地基土加固相適應(yīng)的水泥品種、標(biāo)號(hào)和摻入量，在施工前都必須根據(jù)設(shè)計(jì)文件提供的地質(zhì)資料，選取典型地段鉆探取樣，進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)。

（一）原材料

水泥：宜選擇購(gòu)買信譽(yù)好、質(zhì)量穩(wěn)定的大型水泥廠家生產(chǎn)的符合設(shè)計(jì)要求的普通硅酸鹽水泥。配合比設(shè)計(jì)時(shí)所用水泥品牌應(yīng)與大規(guī)模施工時(shí)擬采用的品牌、標(biāo)號(hào)一致。

試料土：在需要加固處理的軟弱地基內(nèi)，選擇分別選取有代表性位置進(jìn)行鉆孔取不同層面的天然土樣。對(duì)取出的土樣進(jìn)行物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。

外摻劑：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的外摻劑種類或按指揮部要求選用。

（二）配合比設(shè)計(jì)

試料土制備：試料土制備時(shí)應(yīng)除去土中所夾有的貝殼、樹(shù)枝、草根等雜物。當(dāng)采用濕法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取措施，保證土料的天然含水量；當(dāng)采用干法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，土料應(yīng)粉碎、過(guò)5mm篩，室內(nèi)加水至重新配制成相當(dāng)于天然含水量的試料土，放置24小時(shí)，并防止水份蒸發(fā)。

水泥用量：水泥用量應(yīng)按施工圖設(shè)計(jì)文件要求，根據(jù)加固土的干密度換算成每延米噴灰量取中值，通過(guò)室內(nèi)45kg/m 、50kg/m、55kg/m三種灰劑量的配比和試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨著水泥摻量的增加，試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯增加（見(jiàn)圖1）；且不同摻灰量的水泥隨著齡期的增長(zhǎng)，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯增加（見(jiàn)圖2）。在保證質(zhì)量、節(jié)約成本的前提下，選用50kg/m的摻灰量。

（三）通過(guò)室內(nèi)配合比進(jìn)行試樁

通過(guò)試樁來(lái)確定攪拌次數(shù)、噴灰量、下鉆的速度、提升速度及水泥泵中水泥粉壓力等參數(shù)。試樁一般不少于10根，且必須待試樁成功后方可進(jìn)行大規(guī)模的粉噴樁施工，試樁后芯樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為樁身的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。

試樁要求滿足設(shè)計(jì)水泥噴入量的各種技術(shù)參數(shù)

1．鉆進(jìn)速度：V≤1.0m/分鐘；

2．平均提升速度：VP≤0.8 m/分鐘；

3．?dāng)嚢杷俣龋篤≈30轉(zhuǎn)/分鐘；

4．鉆進(jìn)、復(fù)攪與提升時(shí)管道壓力0.1 Mpa≤P≤0.2 Mpa；

5．噴灰時(shí)管道壓力：一般應(yīng)≥0.5 Mpa

通過(guò)試樁應(yīng)掌握下鉆及提升的困難程度，確定鉆頭進(jìn)入硬土層電流變化程度；確定合適的輸灰泵的輸灰量；掌握水泥干粉經(jīng)輸灰泵到達(dá)攪拌機(jī)噴灰口的時(shí)間；掌握預(yù)攪下鉆速度、粉體攪拌樁機(jī)提升速度、復(fù)攪下沉、復(fù)攪

提升等施工參數(shù)。

六、施工前的準(zhǔn)備

（一）原材料

粉噴樁加固材料一般選用42.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥，對(duì)水泥的采購(gòu)、貯存及使用應(yīng)統(tǒng)一管理。水泥入庫(kù)、出庫(kù)后嚴(yán)格登記水泥臺(tái)帳，以便在施工時(shí)能及時(shí)核對(duì)每天完成的噴粉樁數(shù)量和水泥用量是否相符。每批水泥進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)及時(shí)按頻率抽檢，檢測(cè)水泥各種物理性能。

（二）檢測(cè)機(jī)具

施工之前應(yīng)先檢測(cè)粉噴樁鉆機(jī)上的計(jì)量器和打印設(shè)備的完好性、準(zhǔn)確性。電腦計(jì)量器必須送往市以上的計(jì)量單位標(biāo)定、校核，貼標(biāo)簽進(jìn)行密封后方可施工。

（三）場(chǎng)地整平

攪拌樁施工的場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除地上、地下一切障礙物（包括大塊石、樹(shù)根和生活垃圾）；對(duì)原有的溝塘進(jìn)行必要回填、整平、壓實(shí)（壓實(shí)度達(dá)到80%），不得回填雜土。

（四）施工放樣

在粉噴樁施工前，根據(jù)基礎(chǔ)寬度和設(shè)計(jì)參數(shù)在施工平面畫(huà)布樁圖。依布樁圖放出施工區(qū)域大樣，在每區(qū)域按設(shè)計(jì)樁距進(jìn)行樁位放樣。

（五）配備相應(yīng)的標(biāo)志牌

如施工技術(shù)參數(shù)標(biāo)志牌，施工責(zé)任牌等。粉噴樁在施工過(guò)程中，應(yīng)采用24小時(shí)全過(guò)程輪班旁站，隨時(shí)檢查，按標(biāo)志牌的內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核對(duì)。

七、施工控制

1．應(yīng)派專人負(fù)責(zé)粉噴樁的施工，要求粉噴樁施工進(jìn)行24小時(shí)全過(guò)程旁站，且所有施工人員（包括技術(shù)員、施

工員、機(jī)長(zhǎng)）要求掛牌上崗，施工設(shè)備要求進(jìn)行編號(hào)，主機(jī)塔架上標(biāo)每m的刻度線（要求有反光標(biāo)志），以便掌握鉆入深度、復(fù)攪深度、復(fù)攪速度。

2. 為保證施工完樁體的豎直度能滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求，在主機(jī)塔架兩側(cè)懸掛重錘，通過(guò)鉆機(jī)支腿的升降來(lái)調(diào)整主機(jī)塔架的豎直度，從而確保鉆桿和樁體的豎直度。

3．現(xiàn)場(chǎng)施工人員開(kāi)鉆前檢查鉆機(jī)的計(jì)量器和打印機(jī)的完好性、準(zhǔn)確性。隨時(shí)檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的樁體及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

4．現(xiàn)場(chǎng)施工控制：

（1）控制鉆機(jī)速度。鉆機(jī)以慢速啟動(dòng)鉆進(jìn)，正常后換中速鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭接近設(shè)計(jì)深度時(shí)換回慢速鉆進(jìn)，鉆頭在原位轉(zhuǎn)動(dòng)1min。為保證鉆桿中送粉通道的干燥，從鉆進(jìn)開(kāi)始到噴粉期間應(yīng)連續(xù)輸送壓縮空氣。

（2）提升噴粉攪拌。在確認(rèn)水泥粉噴至孔底后，應(yīng)在底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，然后以1.08m/min的速度反轉(zhuǎn)提升，在提升的同時(shí)連續(xù)噴粉。當(dāng)提升到設(shè)計(jì)?；覙?biāo)高后，應(yīng)慢速在原地?cái)嚢?0秒，在樁頂部磨樁頭。

（3）重復(fù)攪拌。為保證樁體中水泥粉更均勻，須再次將鉆頭下鉆到設(shè)計(jì)深度，提升復(fù)攪時(shí)，速度仍控制在1.08m/min。

5．現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)注意事項(xiàng)：

（1）嚴(yán)禁沒(méi)有粉體電子計(jì)量和施工參數(shù)自動(dòng)打印裝置的粉噴樁機(jī)投入使用；

（2）每根樁完成后，及時(shí)檢查電腦小票中的各種技術(shù)參數(shù)。如出現(xiàn)樁體中噴粉量不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)整樁復(fù)打，復(fù)打的噴灰量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)噴灰量。如出現(xiàn)機(jī)械故障噴粉中斷時(shí)，必須復(fù)打，復(fù)打重疊應(yīng)超過(guò)1m。否則應(yīng)重新打設(shè)，新樁距報(bào)廢的凈距離不能大于樁距的15%，宜緊貼或重疊1/3樁徑，并填報(bào)在事故記錄中備查，所有接樁及補(bǔ)樁都必須報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理批準(zhǔn)并做好記錄；

（3）嚴(yán)格控制噴粉提升時(shí)的速度和復(fù)攪速度，嚴(yán)禁尚未噴粉的情況下提升鉆桿作業(yè)。應(yīng)在全樁長(zhǎng)范圍內(nèi)重復(fù)攪拌一次，以增加水泥土均勻性，復(fù)攪宜一次完成；

（4）貯灰罐容量應(yīng)超過(guò)一根樁的灰量加50kg，當(dāng)貯灰量不足時(shí)，不得對(duì)下一根樁進(jìn)行施工；

（5）施工過(guò)程中復(fù)攪時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)卡鉆頭現(xiàn)象，因?yàn)榻?jīng)噴過(guò)粉的粘土與鉆頭的磨擦阻力增大，從而出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。可以采用復(fù)攪時(shí)沿鉆桿加水減少磨擦阻力，以滿足整樁復(fù)攪的需要；

（6）鉆頭經(jīng)過(guò)一段時(shí)間施工后，應(yīng)卸下來(lái)檢查其尺寸，其直徑磨耗量不大于10mm；保證打出的樁體的尺寸能滿足規(guī)范要求，否則將予以更換；

（7）粉噴樁固化劑是水泥粉。為防止噴粉時(shí)堵管，不僅要保證水泥不受潮，還應(yīng)該在儲(chǔ)灰罐進(jìn)口處設(shè)濾網(wǎng)，防止結(jié)塊的水泥或雜物進(jìn)入儲(chǔ)灰罐；

（8）現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員、施工人員應(yīng)嚴(yán)把噴粉量、提升速度及風(fēng)壓三個(gè)參數(shù)關(guān)、以確保粉噴樁的成樁質(zhì)量。并做好現(xiàn)場(chǎng)記錄，及時(shí)整理資料并核對(duì)電腦小票中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并確保樁距和數(shù)量均滿足設(shè)計(jì)要求。

八、質(zhì)量檢驗(yàn)

1．質(zhì)量檢驗(yàn)方法：粉噴樁的強(qiáng)度介于剛性樁與柔性樁之間，可從以下幾個(gè)方面對(duì)加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)：

（1）原始報(bào)表檢查：施工原始報(bào)表應(yīng)詳盡、完善、如實(shí)地記錄施工時(shí)間和工藝參數(shù)，完整地反映施工全過(guò)程。

（2）人工開(kāi)挖驗(yàn)樁：是檢驗(yàn)粉噴樁質(zhì)量（樁體外觀質(zhì)量和整體性）和樁間距最簡(jiǎn)單、最直觀的一種方法。一般在每個(gè)段落最后一根樁完成一周后進(jìn)行，開(kāi)挖時(shí)對(duì)樁頭必須小心處理，不準(zhǔn)用重錘敲擊。

（3）對(duì)1對(duì)成樁7d的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率進(jìn)行如下幾項(xiàng)檢測(cè)：

第一，破去樁頭0.3m~0.5m表層水泥，進(jìn)行外觀檢測(cè)，主要檢測(cè)其樁體外觀是否圓順，水泥土攪拌是否均勻；

第二，用輕便觸探儀對(duì)開(kāi)挖出來(lái)的樁頭進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，根據(jù)N10貫入10cm的錘擊次數(shù)或N10的連續(xù)貫入30cm的錘擊次數(shù)來(lái)判定樁頭強(qiáng)度是否合格。不合格的樁，在成樁28d后進(jìn)行進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)；

第三，對(duì)成樁28d的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率或?qū)τ袘岩傻臉哆M(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，主要有兩個(gè)方面：首先，檢測(cè)樁體粉噴是否均勻，樁體有無(wú)斷粉現(xiàn)象，樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；其次，對(duì)粉噴樁的芯樣進(jìn)行加工，磨制成等高試件做無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，應(yīng)盡可能在芯樣上、中、下三個(gè)部位各磨一組，一組三個(gè)試件，用三個(gè)試件的代表值評(píng)定強(qiáng)度。

根據(jù)以上的檢測(cè)結(jié)果確定單樁的質(zhì)量等級(jí)。

九、結(jié)語(yǔ)

粉噴樁是一項(xiàng)比較難以控制的施工工藝，我公司在蘇南運(yùn)河鎮(zhèn)江陵口先導(dǎo)段1標(biāo)7萬(wàn)延米粉噴樁施工中，嚴(yán)格按照上述控制方法進(jìn)行施工，通過(guò)質(zhì)檢部門的檢測(cè)評(píng)定，我標(biāo)所有的粉噴樁工程均達(dá)到優(yōu)良工程。

【參考文獻(xiàn)】

[1]粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范（TB10113-95）

[2]軟土地基攪拌樁加固法技術(shù)規(guī)程（YBJ22）

【作者簡(jiǎn)介】朱為民（1972- ），男，江蘇省鎮(zhèn)江市天順交通工程有限公司工程師，研究方向：港口航道整治工程。