水泥攪拌樁施工中常見(jiàn)問(wèn)題原因分析及預(yù)防措施

杜曉玲

(山西路橋集團(tuán)國(guó)際建設(shè)有限公司，山西太原 030006)

水泥攪拌樁作為軟地基處理的方法被廣泛應(yīng)用于工民建、公路、鐵路等工程建設(shè)中。常見(jiàn)的設(shè)計(jì):樁徑為300mm，400mm，500mm，樁距為1100mm～1500mm，樁長(zhǎng)為7m～18m之間，正三角形、梅花點(diǎn)布置。通過(guò)水泥攪拌樁的處理，地基的承載力有顯著的提高，工后沉降明顯降低。原地基承載力一般都小于90kPa，通過(guò)水泥攪拌樁處理后，復(fù)合地基承載力可提高到120kPa～150kPa。但是水泥攪拌樁在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，本人根據(jù)多年的施工實(shí)踐，對(duì)水泥攪拌樁在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題逐一進(jìn)行分析，并與有經(jīng)驗(yàn)的施工操作手進(jìn)行交流，現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題，歸納預(yù)防措施和處理方法，為同類(lèi)工程提供借鑒。

1 樁位偏差大

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁位偏差應(yīng)控制在5cm范圍內(nèi)，但實(shí)際情況往往達(dá)不到要求。

1.1 產(chǎn)生原因

1)對(duì)準(zhǔn)措施不到位。目前深層水泥攪拌樁大多采用平鏟爬行式鉆機(jī)。鉆機(jī)在前進(jìn)、倒退過(guò)程中，因溢漿漫流、視線(xiàn)阻隔，操作手根本看不到設(shè)計(jì)樁位點(diǎn)的位置，一切憑感覺(jué)操作。

2)因地質(zhì)情況復(fù)雜，鉆機(jī)下沉中途遇到較大粒徑的卵石、孤石難以下鉆，不得提鉆桿后移位重鉆，這種情況下，樁位偏差一般在20cm～30cm左右。

1.2 預(yù)防措施

在鉆機(jī)操作平臺(tái)上焊接一根鋼筋，根據(jù)機(jī)型，一般來(lái)說(shuō)從鉆桿距鋼筋控制點(diǎn)的位置為2倍的樁距。以1.5m的樁距為例，鋼筋焊接點(diǎn)距鉆桿中心的距離為3m，控制線(xiàn)的側(cè)面為兩排樁的距離。等邊正三角形的高為1.3m，兩排樁的距離為2.6m，用重線(xiàn)錘的方法對(duì)準(zhǔn)。

如果因地質(zhì)原因，遇到孤石重鉆，本人認(rèn)為這屬于補(bǔ)樁的特殊情況，在記錄中表述清楚即可，不可過(guò)分苛求。

2 垂直度偏差過(guò)大

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水泥攪拌樁垂直度不得大于1%，如果垂直度偏差過(guò)大，將影響地基的承載力，同時(shí)，如果樁的垂直度過(guò)大，在鉆芯檢驗(yàn)時(shí)，可能取芯到樁體外，出現(xiàn)界限分明的芯樣，導(dǎo)致取芯不成功，也容易造成樁長(zhǎng)不足的假象。

2.1 產(chǎn)生原因

目前的鉆機(jī)大多采用支腿式機(jī)型，如果地形不平，四條腿支的不平或個(gè)別腿支撐不牢固，容易導(dǎo)致機(jī)架傾斜，機(jī)架傾斜則鉆桿不垂直。部分支腿不牢固，機(jī)架晃動(dòng)大，也可導(dǎo)致鉆桿不垂直，垂直度偏差過(guò)大。

2.2 預(yù)防措施

1)在機(jī)架上掛垂線(xiàn)，在機(jī)架橫梁上畫(huà)出中線(xiàn)，只有機(jī)架垂直才能鉆桿垂直，只有鉆桿垂直才能樁體垂直。

2)保證每條支腿都與地基充分接觸受力，只有支撐牢固才能保證機(jī)架穩(wěn)定，只有機(jī)架穩(wěn)定才能預(yù)防鉆桿傾斜。

3 噴漿不正常

3.1 產(chǎn)生原因

1)注漿泵損壞。

2)注漿口被堵塞。

3)水泥漿中有硬結(jié)塊及雜物等，也可將管路堵塞，影響噴漿。

4)水泥漿的水灰比不對(duì)，稠度不適合，水灰比過(guò)大，成樁效果差，水灰比小，泵漿困難。

5)水泥漿泵的調(diào)速器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，泵漿壓力不對(duì)。

6)水泥漿管道太長(zhǎng)，中間彎曲度太大。一般來(lái)說(shuō)管道的長(zhǎng)度最理想的是不超過(guò)50m，中間盡量不要打彎，如果管道長(zhǎng)度超過(guò)100m，甚至達(dá)到200m，壓力損失過(guò)大，噴漿就不正常。

3.2 預(yù)防措施

1)施工前必須對(duì)注漿泵、攪拌機(jī)等機(jī)械進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

2)班組工作結(jié)束時(shí)對(duì)注漿泵、注漿口等部位進(jìn)行清洗。

3)噴漿口應(yīng)安裝止回閥。

4)在鉆頭噴漿口上方，最好設(shè)置越漿板，防止噴漿口被堵塞。

5)在集漿池的上部應(yīng)設(shè)置細(xì)篩過(guò)濾，以防雜物及硬塊進(jìn)入管道中。

6)選擇合適的水灰比。設(shè)計(jì)要求水灰比為0.45～0.6之間，一般來(lái)說(shuō)，選用0.5的水灰比既能保證樁體的質(zhì)量，又不影響噴漿，也能保證水泥用量。具體選用什么樣的水灰比應(yīng)通過(guò)試樁進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行確定。

4 抱鉆

4.1 產(chǎn)生原因

1)施工工藝選擇不當(dāng)。

2)粘性土的顆粒之間的粘結(jié)力比較強(qiáng)。水泥漿與土不易均勻拌和，在攪拌過(guò)程中很容易出現(xiàn)抱鉆現(xiàn)象。

3)在地層中出現(xiàn)砂礫層，因攪拌振動(dòng)，卵石擠在鉆桿的周?chē)?/p>

4)發(fā)生機(jī)械故障，如鉆桿上的軸承損壞。

5)長(zhǎng)時(shí)間停電達(dá)3h以上，導(dǎo)致水泥凝固，將鉆桿抱緊抱死。

4.2 預(yù)防措施

1)對(duì)于不同的土層，選擇合適的對(duì)應(yīng)的不同施工工藝。在正式開(kāi)工前應(yīng)對(duì)地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的了解，必要時(shí)做地質(zhì)鉆探。

2)攪拌機(jī)沉入前，樁位處要注水，使攪拌頭的表面濕潤(rùn)。如果地表為軟粘土?xí)r，可適當(dāng)摻加一定量的砂，從而改變土的粘度，防止抱鉆頭。

5 冒漿

5.1 產(chǎn)生原因

1)有些土雖然不是粘土，但上覆壓力大，持漿能力差，很容易冒漿。

2)鉆桿鉆進(jìn)過(guò)程中遇到堅(jiān)硬的持力層或孤石，進(jìn)入緩慢，但漿液正常泵送，攪虛的土體中水泥漿達(dá)不到飽和狀態(tài)而溢漿。

3)鉆桿提升過(guò)程中，上升速度過(guò)快，攪拌不徹底，但水泥漿泵的壓力不減，還控制在0.4MPa～0.6MPa之間，出現(xiàn)冒漿。

5.2 預(yù)防措施

1)對(duì)在輸漿過(guò)程土體的持漿能力的影響而出現(xiàn)的冒漿現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)際輸漿量小于設(shè)計(jì)用量，可以采用如下辦法:輸水?dāng)嚢琛敐{拌和—攪拌的工藝。同時(shí)攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速提高到500r/min，鉆進(jìn)速度降到1m/min，使土與水泥漿充分拌和，減少冒漿。

2)遇到堅(jiān)硬的持力層或孤石時(shí)，減少泵漿壓力，保持鉆進(jìn)與噴漿協(xié)調(diào)，可以減少冒漿(溢漿)。

3)提升過(guò)程中速度不宜過(guò)快，泵漿壓力不宜過(guò)大。

6 樁頂強(qiáng)度低

產(chǎn)生樁頂強(qiáng)度低的原因比較多，主要有以下幾個(gè)方面的原因。

6.1 產(chǎn)生原因

1)表層加固的效果比較差。

2)因地基表面覆蓋壓力比較小，在拌和過(guò)程中，土體上提，很難拌和均勻。

3)在樁頂處鉆桿的提升速度過(guò)快，注漿量不足(特別是存在虛樁的工程部位，其樁頭的位置不易掌握)。

4)水灰比過(guò)大。

5)水泥的質(zhì)量不高或者水泥的品種不同(對(duì)于礦渣水泥早期的強(qiáng)度比較低)。

6)清洗管道后，水未排除干凈，便注入樁體。

7)部分施工隊(duì)為提高生產(chǎn)效率，邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。水灰比不均勻。

8)樁頂部位未用鉆頭壓磨。

6.2 預(yù)防措施

1)從樁頂開(kāi)始向下1m范圍內(nèi)做好加強(qiáng)段，進(jìn)行一次復(fù)拌加注漿，同時(shí)提高水泥摻量15%左右。

2)在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)考慮挖除30cm，以加強(qiáng)樁頂強(qiáng)度。

3)嚴(yán)格控制水灰比，在水泥用量可控、壓力允許的前提下，盡量選用水灰比小的水泥漿。

4)一次拌好一根樁用的水泥漿，拌好后再用，不能邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。

5)從機(jī)架標(biāo)志線(xiàn)上看到將到樁頭時(shí)，降低提升速度，保證足夠大的水泥量。

6)鉆頭在樁頂部位壓磨停留30s左右。

7 樁體不均勻

7.1 產(chǎn)生原因

1)施工工藝不合理。

2)攪拌機(jī)械、注漿機(jī)械中途發(fā)生故障，導(dǎo)致注漿不連續(xù)，注漿不均勻，使軟粘土被擾動(dòng)無(wú)水泥漿拌和。

3)攪拌機(jī)械提升速度不均勻。

4)攪拌機(jī)的提升速度與噴漿壓力不匹配。

5)第一次下鉆時(shí)帶水下鉆。

6)清洗管道后，水未排除干凈，注入樁體。

7)制漿不規(guī)范，邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。

8)噴漿過(guò)程中出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象(如制漿不足、機(jī)械故障等)。

9)漿液離析。

10)每盤(pán)漿液的水灰比不同。

11)機(jī)械故障中途停鉆，修復(fù)后未向下延伸。

12)修復(fù)過(guò)程中注水，修后未復(fù)鉆，導(dǎo)致土體中水達(dá)到飽和。

7.2 預(yù)防措施

1)選擇合理的施工工藝。

2)施工前對(duì)制漿設(shè)備、注漿設(shè)備、輸漿管道、攪拌機(jī)械、各種儀表等進(jìn)行檢查和維修，保證其處于良好狀態(tài)。

3)水泥漿的攪拌時(shí)間一般不小于2min，如果條件允許，最好達(dá)到3min，增加拌和次數(shù)，使?jié){液均勻，預(yù)防漿液沉淀。

4)提高攪拌轉(zhuǎn)速，降低鉆機(jī)速度，邊攪拌，邊提升，提高拌和的均勻性。

5)注漿設(shè)備保證完好，注漿速度盡量均勻，切不可忽多忽少，甚至斷漿。

6)如果在配合比設(shè)計(jì)中有固化劑添加，不得隨意加水，以防改變水泥漿的水灰比。

7)如果因機(jī)械故障中途停鉆，修復(fù)后定位向下延伸50cm，1m最佳。

8 樁徑偏小

8.1 產(chǎn)生原因

1)鉆頭葉長(zhǎng)磨損嚴(yán)重，超過(guò)了1cm。

2)水泥漿比重太小。

3)復(fù)攪不到位，甚至不復(fù)攪。

4)噴漿壓力太小，壓力小于0.4MPa，水泥漿泵的調(diào)速器轉(zhuǎn)速小于500r/min。

5)輸漿管道過(guò)長(zhǎng)。

6)提升速度過(guò)快。

8.2 預(yù)防措施

1)如果鉆頭葉片損壞嚴(yán)重，及時(shí)更換葉片。

2)水泥漿的比重宜大不宜小，對(duì)于0.5的水灰比，其對(duì)應(yīng)的水泥漿的比重為1.823g/cm3，水灰比越大，水泥漿的比重越小，成樁效果越差，樁徑越小。

3)為提高成樁效果，保證樁徑，必須復(fù)攪，甚至三攪、四攪。

4)噴漿壓力一般宜控制在0.4MPa～0.7MPa之間，水泥漿的調(diào)速器轉(zhuǎn)速控制在500r/min～800r/min之間。

5)輸漿管道長(zhǎng)度一般控制在100m以下，最好50m左右。

6)提升速度應(yīng)適中，盡量控制在0.5m/min，保證足夠的漿液與土體混合。

9 復(fù)合地基承載力不足

9.1 產(chǎn)生原因

1)水泥漿用量不足。

2)樁長(zhǎng)不夠。

3)樁徑太小。

4)水泥存在嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，水泥的早期強(qiáng)度偏低，水的ph值不對(duì)，利用河水、海水、湖水、污水等雜質(zhì)多，酸堿度不適宜，甚至與水泥發(fā)生不良反應(yīng)。

5)樁底部位未壓磨。

6)樁頂部位未壓磨。

7)設(shè)計(jì)的樁徑、樁距、樁長(zhǎng)、水泥用量不足以滿(mǎn)足地基承載力的要求。

9.2 預(yù)防措施

1)保證單樁的質(zhì)量，從而保證復(fù)合地基承載力達(dá)到要求。

2)樁底、樁頂壓磨實(shí)踐不得小于30s。

3)選用合適的原材料。

10 結(jié)語(yǔ)

深層水泥攪拌樁的質(zhì)量影響因素比較多，但歸納起來(lái)不外乎人員、機(jī)械、材料、工藝、管理五個(gè)方面，只有多管齊下、齊抓共管，才能保證工程質(zhì)量。俗話(huà)說(shuō)“高樓萬(wàn)丈平地起”，地基處理不好，怎么能保證上部結(jié)構(gòu)的安全，五大因素存在問(wèn)題，怎么能保證水泥攪拌樁的質(zhì)量，只有從基礎(chǔ)工作抓起，不放過(guò)每一個(gè)細(xì)節(jié)，才能最終完成放心工程。