深層攪拌法施工中抑制返漿問題的對策研究

張建東

（深圳市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，廣東 深圳 518000）

深層攪拌技術(shù)，它是相對于淺層攪拌的一個(gè)說法，其借助特制的深層攪拌機(jī)械，利用強(qiáng)度等級為32.5級以上的普通硅酸鹽水泥為固化劑，與軟土在地基深處進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，使兩者經(jīng)過相關(guān)物理化學(xué)反應(yīng)使軟土硬結(jié)成具有一定強(qiáng)度、水穩(wěn)性、整體性的優(yōu)質(zhì)地基；簡單理解為其是一種加固飽和軟粘土地基的施工方法。深層攪拌法處理后的地基承載力提高1～1.5倍，且經(jīng)過深層攪拌法處理的地基可提高邊坡與擋水、減小沉降差、增加地基承載力等，可謂效益好、成本不高且快速的施工技術(shù)。

1 深層攪拌法的施工特點(diǎn)

雖然深層攪拌技術(shù)在我國地基加固處理應(yīng)用的時(shí)間不長，僅有20多年的歷史，但由于其突出的施工優(yōu)勢，發(fā)展速度很快，噴粉與噴漿為其施工方法。噴粉型攪拌法，處理需要加固的軟土基時(shí)，使用專用的粉體攪拌機(jī)械，用壓縮空氣將水泥均勻的噴入，再借助于鉆頭翼片的旋轉(zhuǎn)充分混合水泥粉與軟土，由此產(chǎn)生水泥攪拌樁。而噴漿型攪拌法，主要是以水泥漿的形式，即水泥加入水后攪拌，噴入軟土中的施工方法。值得注意的是，考慮到降低地基含水量，在地基天然含水量不低于60%時(shí)，通常適合選擇噴粉法進(jìn)行施工。具體來說，深層攪拌法適合用來處理正常固結(jié)的淤泥、無流動(dòng)地下水的飽和松散砂土、粘性土、素填土、飽和黃土、粉土、淤泥質(zhì)土等地基，且當(dāng)?shù)鼗恋牡叵滤甈H值小于4時(shí)，或天然含水量大于70%、小于30%（黃土則要求含水量小于25%）的情況下，不適合應(yīng)用深層攪拌技術(shù)；還有在處理地下水具有腐蝕性、塑性指數(shù)Ip大于25的粘土、有機(jī)質(zhì)土以及泥炭質(zhì)土等無工程經(jīng)驗(yàn)地區(qū)時(shí)，有必要進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)方可進(jìn)行選用。深層攪拌法的施工工藝流程為：測量放線→樁機(jī)就位、調(diào)平→攪拌頭對準(zhǔn)樁位、預(yù)攪拌下沉→噴漿攪拌提升→重復(fù)攪拌下沉→噴漿攪拌提升→移機(jī)至下一根樁。

2 施工中返漿問題及解決對策

施工過程中，盡管設(shè)計(jì)以及施工都嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，但還是不可避免地出現(xiàn)返漿問題，以下就工程中出現(xiàn)的返漿原因及解決對策進(jìn)行分析與總結(jié)。

2.1 工程地質(zhì)造成的返漿及解決

一般來說，工程地質(zhì)條件都表現(xiàn)出一定差異性與離散性，即使同一個(gè)場地的不同地段的土體物理性質(zhì)、分布范圍、土層厚度等方面都會(huì)有所差異；而深層攪拌法施工時(shí)所采取的水灰比、摻入比是經(jīng)過土樣的室內(nèi)土工試驗(yàn)獲得的物理性質(zhì)參數(shù)配比試驗(yàn)而決定的，通過現(xiàn)場試樁來明確噴漿壓力、提升速度、下鉆速度、噴漿量、攪拌次數(shù)等參數(shù)。以上這些試驗(yàn)方法對于規(guī)模不大的工程建設(shè)場地影響不大，但大規(guī)模施工的建設(shè)場地，則有可能因?yàn)椴煌囟蔚牡刭|(zhì)條件差異大，而造成的影響比較大。在實(shí)際施工過程中，盡管經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)，采用同一施工工藝與配比參數(shù)，施工時(shí)，差異比較大的土層物理性質(zhì)的地段時(shí)，會(huì)出現(xiàn)水泥漿與土體無法完全溶合、水泥土攪拌不均勻等情況而造成返漿問題。另外，鉆進(jìn)速度因在遇到石硬粘土夾層而減緩，但水泥漿泵送漿液的速度依然不變，結(jié)果造成水泥漿液迅速充滿土體空隙，而多余的水泥漿液向上返漿。解決對策可采?。涸敿?xì)了解勘察資料，根據(jù)具體工程地質(zhì)情況在不同地段進(jìn)行成樁試驗(yàn)，也就是適當(dāng)增加室內(nèi)配比試驗(yàn)數(shù)量，使施工工藝從普遍化到個(gè)性化，盡可能減少返漿問題的發(fā)生。在施工中遇到地質(zhì)差異比較大的地段或有硬夾層，為防止返漿，獲得好的成樁質(zhì)量，可采取及時(shí)調(diào)整泵漿量、變更鉆進(jìn)、提升速度等措施。

2.2 抱鉆、糊鉆造成的返漿問題及解決

施工過程中，平緩的鉆頭遇到粘結(jié)力大、含水量偏小、塑性指數(shù)高的粘土層時(shí)，則難以將土切割攪碎，且在下壓力的作用下容易把土擠壓成餅狀；被擠壓的土一部分粘在鉆頭萬片之間，一部分沿著孔壁被擠出后堆在孔口四周，不斷被擠壓的土逐漸形成土柱，水泥漿向樁周土體空隙的溶合渠道因此被阻擋，導(dǎo)致漿液向上部通道返出。此類情況造成的返漿問題，解決的關(guān)鍵在于更改機(jī)械鉆頭，以增強(qiáng)鉆具切土效力。具體可將深層攪拌樁機(jī)械鉆頭，可用三層薄板狀一字型斜鉆頭取代兩層或三層厚板狀一字型平鉆頭，用斜35o來改變下層刀片零角度，并在下部加焊有助于切土的倒牛角刺或倒三角刺。

2.4 地下出現(xiàn)淺層承壓水層造成的返漿問題及解決

在施工過程中，有時(shí)會(huì)遇到承壓水透鏡狀砂層出現(xiàn)的地段，地下水有一定的承壓作用，鉆進(jìn)時(shí)遇上承壓水，在承壓作用下往往會(huì)出現(xiàn)鉆頭連同水泥漿噴出地面，即返漿現(xiàn)象。要預(yù)防此類情況返漿現(xiàn)象，需要了解承壓水的厚度及范圍，如果遇上施工規(guī)模小的工程，解決的措施是在樁間打孔排水，主要是使承壓水的壓力有所降低，再進(jìn)行水泥土攪拌村莊的施工；不過，如果遇上規(guī)模大的施工工程，此類地基處理方法已不再適用，需要根據(jù)具體情況采取解決措施。

2.5 攪動(dòng)受力不平衡造成的返漿問題及解決

深層攪拌法施工機(jī)械通常為三層或三層葉片的旋轉(zhuǎn)方向一致，其壓力分量與剪切力分量方向也一致，而受攪拌葉片攪動(dòng)的土體只能在周圍土體的約束下尋求平衡，自身受力是無法平衡。在這些作用力的相互約束下，機(jī)械攪拌過程中會(huì)對周圍土體產(chǎn)生一個(gè)反作用力。尤其是當(dāng)鉆具提升時(shí)，攪拌葉片上部的土體受因?yàn)橹車伢w的約束還會(huì)產(chǎn)生比較大的孔隙水壓力。這也是深層攪拌法施工中時(shí)常造成嚴(yán)重的返漿現(xiàn)象的主要原因之一。關(guān)于此返漿原因也有一些研究成果，有些研究中，比較了常規(guī)水泥土攪拌樁法與雙向水泥土攪拌樁的施工特點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)雙向攪拌機(jī)械在軟土地基加固中抑制返漿的效果不錯(cuò)。在實(shí)際工程中，也證明了該研究成果值得推廣。所謂雙向水泥土攪拌樁就是在水泥攪拌樁成樁過程中，由動(dòng)力系統(tǒng)帶動(dòng)分別安裝在內(nèi)、外同心鉆桿上的兩組攪拌葉片，正反方面攪拌水泥從而形成水泥土攪拌樁。而雙向攪拌機(jī)械抑制返漿的原理在于：在施工過程中，在攪拌與切割土體時(shí)，該機(jī)械中正反向旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片，對上、下2組葉片之間土體的頂面與底面分別施加方面相反的壓力分量與剪切力分量，受力因同組分量接近相等而趨于平衡；攪拌過程中對樁周圍土體系的擾動(dòng)也比較小，也不會(huì)產(chǎn)生較大的孔隙水壓力，也可通過阻斷漿液上返途徑，即借助上層葉片反向攪拌來解決返漿問題?？梢哉f，雙向攪拌機(jī)械設(shè)備及施工工藝，是有效控制返漿現(xiàn)象的產(chǎn)生的好方法。此外，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，應(yīng)用水泥深層攪拌樁可以使建筑物的總沉降量與差異沉降量都有所減少，地基容許承載力也相應(yīng)得到提高；同時(shí)在施工中該施工加固法產(chǎn)生的噪音、震動(dòng)都比較輕微，對周邊建筑物的有害影響較少，也減少施工環(huán)境的污染；尤其是遇上礫砂、圓礫、粉砂、粘質(zhì)粉土等性質(zhì)的土層時(shí)，水泥土固化的用時(shí)短，抗壓強(qiáng)度大等，由此可見，水泥深層攪拌樁是一種可行性高、施工簡單、成本不高的地基處理技術(shù)，在條件適宜時(shí)值得推廣。

3 結(jié)語

綜上所述，造成施工過程中返漿問題的發(fā)生，原因多種多樣，即受地質(zhì)條件的影響，也受施工過程中所使用的施工工藝及機(jī)械設(shè)備的影響，也有人為導(dǎo)致土體削切不完全，使水泥漿泵送過程中出現(xiàn)攪拌不均勻、溶合不充分等引起返漿問題的發(fā)生。所以要解決返漿問題，不僅要加強(qiáng)施工過程的技術(shù)控制，還要注意總結(jié)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)施工工藝及技術(shù)，調(diào)整施工機(jī)械的組合應(yīng)用；從而才更有效地解決返漿問題，取得良好的工程效益。

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