水泥攪拌樁(濕法)施工控制

李鵬飛

1 水泥攪拌樁的概念及工作原理

深層水泥攪拌樁(濕法)是利用水泥作為固化劑的主劑，通過攪拌機(jī)械將配置好的水泥漿液注入地下，就地將水泥漿液與軟土強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)強(qiáng)度提高，同時(shí)地基產(chǎn)生“擠土”效應(yīng)，從而提高整個地基強(qiáng)度。

2 工程概況

新建遷曹鐵路灤南—曹妃甸段工程 LC2標(biāo)段，施工范圍為DK 25+000～DK48+583，共計(jì)23.583 km。本標(biāo)段設(shè)計(jì)深層攪拌樁共計(jì) 343 561根，合計(jì) 3 624 427延長米。深層攪拌樁樁徑為50 cm，按正三角形布置。攪拌樁樁長 4m～17m不等。

該段鐵路位于唐?？h境內(nèi)，地形平坦開闊，地勢北高南低，略向渤海灣傾斜，海拔0m～9.5m。本區(qū)地表多為稻田，地下水埋深一般小于1.0m，水量豐富，地下水受海水侵入影響埋深50m～80m以上為咸水區(qū)，該區(qū)淺層地下水及地表水對混凝土有侵蝕性。

3 前期試樁結(jié)果

前期，指揮部會同建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理在DK 35+100處進(jìn)行了試樁。指揮部中心試驗(yàn)室與外加劑廠商共同對水泥攪拌樁在施工現(xiàn)場實(shí)際打樁中，灰漿泵噴漿的工作性進(jìn)行了試驗(yàn)。通過對水灰比0.35，0.38，0.41，0.44，0.47，0.50等參數(shù)的試驗(yàn)，只有0.47，0.50水灰比漿液滿足工作性能，0.44水灰比較為勉強(qiáng)，0.44水灰比噴漿時(shí)間過長會給灰漿泵造成損壞或堵塞泵嘴。充分考慮設(shè)計(jì)及規(guī)范與現(xiàn)場實(shí)際相結(jié)合，取 0.46作為本標(biāo)段的施工配合比。

4 工點(diǎn)試樁安排

不同地段具有不同的地質(zhì)條件，為了克服盲目性，確保深層水泥攪拌樁加固地基收到預(yù)期的效果，在深層攪拌樁施工前每個工點(diǎn)必須進(jìn)行工藝試樁，通過試樁:

1)提供滿足設(shè)計(jì)噴漿量的各種操作參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。如管道壓力、灰罐壓力、鉆機(jī)提升速度、鉆進(jìn)速度、攪拌速度等。2)驗(yàn)證攪拌均勻程度及成樁直徑。3)確定該地質(zhì)條件下，合理的工藝流程。4)確定進(jìn)入持力層的判別方法。

每個標(biāo)段的試樁不少于5根，且必須待試樁成功后方可進(jìn)行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗(yàn)采取 7 d后直接開挖，或至少14 d后取芯，以檢驗(yàn)水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強(qiáng)度。

5 水泥攪拌樁施工中的注意事項(xiàng)

1)水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，所有鉆機(jī)開鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部組織檢查驗(yàn)收合格后方可開鉆。

2)施工工藝流程。樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

3)設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)樁長為平均長度(從鑿除 30 cm樁頭后算起)，樁底應(yīng)嵌入持力層 50 cm左右。判別是否進(jìn)入持力層的方法可由鉆機(jī)最深時(shí)的下鉆速度和電流表的讀數(shù)來判別，這兩個參數(shù)在工藝試樁時(shí)由監(jiān)理工程師確定。

4)施工控制。a.項(xiàng)目經(jīng)理部指派專人負(fù)責(zé)水泥攪拌樁的施工，全過程監(jiān)控水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機(jī)械均進(jìn)行編號，將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機(jī)長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。b.水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。c.對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。d.為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺機(jī)械配備電腦記錄儀。同時(shí)現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，以備監(jiān)理工程師和質(zhì)檢人員隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)試樁得出本工程水泥攪拌配合比:水灰比0.46、每米水泥摻量 56.26 kg、每米防腐外加劑摻量1.74 kg。e.施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。f.施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按監(jiān)理工程師要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。g.如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在 12 h內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100 cm，超過12 h應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。h.通過試樁發(fā)現(xiàn)，本標(biāo)段地質(zhì)情況為在地下 4m～8m處為淤泥質(zhì)粘土，該種土質(zhì)成樁性較差，為保證此部分的成樁質(zhì)量，在噴攪過程中對樁體可采取不均勻噴漿，淤泥質(zhì)范圍可適當(dāng)加大噴漿量和增加攪拌次數(shù)。增加噴漿量、復(fù)攪范圍及具體控制方法應(yīng)會同現(xiàn)場監(jiān)理工程師在現(xiàn)場制定。i.現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容按TB 10203-2003鐵路橋涵施工規(guī)范中附錄 J的內(nèi)容填寫。原始記錄交班時(shí)必須由鉆機(jī)手進(jìn)行簽字確認(rèn)。

6 水泥攪拌樁的質(zhì)量檢驗(yàn)

6.1 檢驗(yàn)方法

1)輕型動力觸探試驗(yàn):本標(biāo)段水泥攪拌樁采用輕型動力觸探檢測，觸探桿最大偏斜度不應(yīng)超過 2%，錘擊貫入必須連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)防止錘偏心、探桿傾斜和側(cè)向晃動，保持探桿垂直度，錘擊速率每分鐘保持 15擊 ～30擊。當(dāng)N10＞100或貫入 15 cm錘擊數(shù)超過50擊時(shí)，即可停止試驗(yàn)(觸探深度不大于4m)。抽檢數(shù)為成樁數(shù)的 1%。為確保檢驗(yàn)數(shù)的準(zhǔn)確率，輕型動力觸探還應(yīng)對樁間土進(jìn)行觸探，將測得的數(shù)據(jù)與樁身進(jìn)行對比，當(dāng)樁身擊數(shù)大于原天然地基擊數(shù)的一倍以上，則樁身強(qiáng)度已能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2)水泥攪拌樁無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測:無側(cè)限抗壓試件的制作采取現(xiàn)場制作，試件制作所用的水泥土必須是自鉆機(jī)鉆頭帶上來的地下水泥土，試模采用標(biāo)準(zhǔn)水泥抗壓試模。每根樁制作試件不少于3組(每組3塊)，一組同條件養(yǎng)護(hù)，兩組送試驗(yàn)室標(biāo)養(yǎng)做28 d齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和三個月齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)。檢查數(shù)為總數(shù)的2%。

3)復(fù)合地基承載力檢測:水泥攪拌樁施工完成 28 d后，由監(jiān)理單位見證對攪拌樁地基進(jìn)行平板荷載試驗(yàn)。檢試頻率為總樁數(shù)的 2‰。

6.2 外觀鑒定

表1 水泥攪拌樁質(zhì)量檢測表

1)樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象。2)攪拌均勻，樁體無松散。3)群樁樁頂整齊，間距均勻。4)水泥攪拌樁質(zhì)量檢測項(xiàng)目見表 1。

7 主要安全技術(shù)措施

1)深層攪拌機(jī)冷卻循環(huán)水在整個施工過程中不能中斷，應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)水和回水溫度，回水溫度不應(yīng)過高。2)深層攪拌機(jī)的入土切削和提升攪拌，負(fù)載荷太大及電機(jī)工作電流超過額定值時(shí)，應(yīng)減慢提升速度或補(bǔ)給清水，一旦發(fā)生卡鉆或停鉆現(xiàn)象，應(yīng)切斷電源，將攪拌機(jī)強(qiáng)制提起之后，才能重啟動電機(jī)。3)深層攪拌機(jī)電網(wǎng)電壓低于 380V應(yīng)暫停施工，以保護(hù)電機(jī)。4)灰漿泵及輸漿管路。a.泵送水泥漿前管路應(yīng)保持濕潤，以利輸漿。b.水泥漿內(nèi)不得有硬結(jié)塊，以免吸入泵內(nèi)損壞缸體，每日完工后，需徹底清洗一次，噴漿攪拌施工過程中，如果發(fā)生故障停機(jī)超過半小時(shí)宜拆卸管路，排除灰漿，妥為清洗。c.灰漿泵應(yīng)定期拆開清洗，注意保持齒輪減速器內(nèi)潤滑油清潔。

8 產(chǎn)品保護(hù)

深層攪拌樁施工完成后，不允許在其附近隨意堆放重物，不允許在樁頂上面通行重車，防止樁體變形。

[1] 張永鋒，王萬里.水泥攪拌樁技術(shù)在城市道路軟基處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(8):279-280.