水泥攪拌樁施工應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

丁文亮

(徐州市交通工程質(zhì)量監(jiān)督處)

1 引言

水泥攪拌樁加固地基技術(shù)自1980年代以來(lái)，以技術(shù)工藝成熟、機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)逐步推廣應(yīng)用，廣泛用于需要大面積地基加固的原料堆場(chǎng)、港口碼頭岸壁、高速公路軟土地基、工業(yè)與民用建筑地基處理，海中堤體地基也有應(yīng)用。但是由于施工管理與質(zhì)量控制等方面的原因，水泥攪拌樁加固地基施工也不乏失敗的案例，且?guī)в幸欢ǖ钠毡樾?，這也造成一些對(duì)水泥攪拌樁施工質(zhì)量的擔(dān)心。

分析水泥攪拌樁施工質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因，主要在于現(xiàn)場(chǎng)施工管理、工藝合理性與質(zhì)量控制檢測(cè)三個(gè)方面，在工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)要分別加以注意。結(jié)合徐州港順堤河作業(yè)區(qū)煤炭碼頭一期工程堆場(chǎng)地基處理工程，分析水泥攪拌樁施工質(zhì)量問(wèn)題，給出處理方案，對(duì)類似工程的施工與管理有一定的借鑒作用。

2 工程概況

2.1 工程地質(zhì)概況

該煤炭碼頭工程堆場(chǎng)，需形成陸域面積約98.6萬(wàn)m2，其中堆場(chǎng)面積63.4萬(wàn)m2。斗輪式堆取料機(jī)基礎(chǔ)采取水泥攪拌樁加固處理，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8 m，總長(zhǎng)度34.3萬(wàn)m。

根據(jù)勘察單位提供的勘察數(shù)據(jù)，該區(qū)域土層自上而下主要分以下幾層。

①1——粘土:灰黃色，可塑，頂部20～30 cm為耕植土，天然含水率 w=34.9%，孔隙比 e=0.994，塑性指數(shù) IP=26.5，該層土厚度1.30 ～3.50 m，平均 2.19 m，承載力設(shè)計(jì)值fd=100 kPa。

①2——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=37.4%，孔隙比 e=1.016，塑性指數(shù) IP=26.0，該層土頂埋深 1.30 ～3.50 m，平均 2.20 m，層頂標(biāo)高 29.38 ～ 31.40 m，平均30.56 m，厚度 0.20 ～3.70 m，平均 1.76 m，承載力設(shè)計(jì)值fd=90 kPa。

②——粉土，灰黃色-灰色，局部夾粘土，天然含水率w=25.1% ，孔隙比 e=0.713，塑性指數(shù) IP=5.5，該層土頂埋深1.90 ～6.00 m，平均 3.85 m，層頂標(biāo)高 26.56 ～31.00 m，平均28.91 m，厚度0.30 ～4.60 m，平均2.00 m，承載力設(shè)計(jì)值fd=110 kPa。

③1——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=48.1%，孔隙比 e=1.050，塑性指數(shù) IP=23.5，該層土頂埋深 0.00 ～6.70 m，平均 5.52 m，層頂標(biāo)高 25.80 ～ 27.90 m，平均26.90 m，厚度0.50 ～2.50 m，平均1.07 m，承載力設(shè)計(jì)值 fd=80 kPa。

③2——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=39.0%，孔隙比 e=0.892，塑性指數(shù) IP=24.9，該層土頂埋深 0.80 ～8.30 m，平均 6.59 m，層頂標(biāo)高 24.94 ～ 26.50 m，平均25.83 m，厚度2.10 ～3.60 m，平均2.98 m，承載力設(shè)計(jì)值 fd=190 kPa。

④——粉砂:灰黃色，飽和，中密，該層土頂埋深9.30～10.40 m，平均 9.90 m，層頂標(biāo)高 21.94 ～ 23.60 m，平均22.85 m，厚度0.80 ～4.20 m，平均2.95 m，承載力設(shè)計(jì)值 fd=200 kPa。

⑤1——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=26.3%，孔隙比 e=0.745，塑性指數(shù) IP=20.9，該層土頂埋深 11.40 ～13.00 m，平均 12.38 m，層頂標(biāo)高 19.04 ～ 22.30 m，平均20.38 m，厚度 0.50 ～3.00 m，平均 1.37 m，承載力設(shè)計(jì)值fd=220 kPa。

2.2 有關(guān)設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)交工面地基承載力特征值不小于150 kPa，處理后地基壓實(shí)度不小于93%，水泥攪拌樁施工采用“四噴四攪”工藝，樁長(zhǎng)約8 m，直徑500 mm，水泥攪拌樁呈梅花形，間距1 m或1.2 m(布置于兩軌枕間);采用載荷試驗(yàn)檢測(cè)攪拌樁復(fù)合地基承載力，攪拌樁施工結(jié)束28 d后進(jìn)行荷載試驗(yàn)，每條基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)量不少于2點(diǎn);成樁7 d后，采用淺部開(kāi)挖樁頭，深度宜超過(guò)停漿面下0.5 m，目測(cè)攪拌均勻性，量測(cè)成樁直徑，檢查數(shù)量為總樁數(shù)的5%;成樁3 d內(nèi)，用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的1%，且不少于3根;經(jīng)觸探和載荷試驗(yàn)后對(duì)樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，應(yīng)在成樁28 d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆探取芯做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取芯率不得低于80%，芯樣直徑不應(yīng)小于80 mm，抽芯每延米至少制作一個(gè)試樣，28 d齡期試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值不得小于1 MPa，變異系數(shù)宜小于0.35，檢查數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。

2.3 施工情況概述

2011年10月開(kāi)始工藝試樁施工，投入1臺(tái)攪拌樁機(jī)，按設(shè)計(jì)要求共進(jìn)行4根試驗(yàn)樁。2011年12月下旬開(kāi)始，投入約20臺(tái)攪拌樁機(jī)開(kāi)始大規(guī)模工程樁施工。2012年2月中旬對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行鉆芯取樣和復(fù)合地基承載力自檢，發(fā)現(xiàn)成樁效果不理想，承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，立即停止施工，至此已完成水泥攪拌樁近2萬(wàn)根。

為解決水泥攪拌樁處理地基達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，經(jīng)分析研究，最終選用補(bǔ)樁方案。2012年6月中旬至9月中旬共補(bǔ)樁1.19萬(wàn)根，9.5萬(wàn)余m。補(bǔ)樁后，于28 d齡期對(duì)20根樁鉆芯取樣和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，全部為優(yōu)，補(bǔ)樁質(zhì)量合格率為100%，地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3 分析與處理

為解決上述水泥攪拌樁施工質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)查閱施工、監(jiān)理記錄，察看水泥土芯樣，現(xiàn)場(chǎng)樁位開(kāi)挖，綜合判斷問(wèn)題產(chǎn)生原因，研究處理方案。

3.1 原因

分析該工程水泥攪拌樁施工產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。

(1)施工區(qū)域土質(zhì)主要為粘土，塑性指數(shù)IP大于25，含水率較高，試樁時(shí)對(duì)土質(zhì)特性了解不充分，施工中粘土包裹鉆頭現(xiàn)象嚴(yán)重，雖然進(jìn)行加砂或調(diào)整攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速處理，但針對(duì)性不強(qiáng)，效果不佳。

(2)試樁數(shù)量較少，未采取多區(qū)域試樁，導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況了解不全面，工藝方案簡(jiǎn)單粗糙。

(3)施工過(guò)程中，主要對(duì)樁位間距進(jìn)行復(fù)核，控制鉆頭直徑、成樁垂直度、鉆進(jìn)深度、單樁水泥用量等，對(duì)影響成樁質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)重視不夠。

(4)攪拌機(jī)施工記錄顯示，攪拌頭鉆進(jìn)、提升速度過(guò)快，沒(méi)有按照施工工藝要求的0.5 m/s控制，實(shí)際速度近1.0 m/s，監(jiān)理過(guò)程中對(duì)此沒(méi)有加以控制。

(5)施工質(zhì)量管理不嚴(yán)格，特別是夜間施工監(jiān)管更是存在盲點(diǎn)，對(duì)水泥攪拌樁可能出現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，問(wèn)題分析處理不及時(shí)。

(6)施工單位準(zhǔn)備不足，為趕工期盲目開(kāi)始大面積施工，最終導(dǎo)致工期和經(jīng)濟(jì)上的重大損失。

3.2 主要處理方案

(1)在原“四噴四攪”基礎(chǔ)上，在攪拌樁下半部的4.3 m增加一噴一攪，形成“六噴六攪”施工工藝。配備自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，全程記錄噴漿量及攪拌深度等施工參數(shù)。重點(diǎn)對(duì)攪拌頭進(jìn)行改良，由原來(lái)的兩層四枚葉片增加至三層六枚葉片，每枚葉片上加焊豎向耙齒，提高對(duì)粘土的切削和攪拌效果，使得水泥漿與土體充分?jǐn)嚢?，做到成樁均勻?/p>

(2)樁身質(zhì)量檢測(cè)采用《江蘇省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化指南(軟基處理)》，以標(biāo)準(zhǔn)貫入等綜合評(píng)分法進(jìn)行評(píng)定，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為輔助指標(biāo)。

(3)后期水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值若達(dá)不到150 kPa，則采取減小樁間距或調(diào)整樁長(zhǎng)等方式解決。

(4)加強(qiáng)水泥攪拌樁施工過(guò)程的監(jiān)管力度，增加現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員數(shù)量，對(duì)每臺(tái)攪拌機(jī)派一名監(jiān)管人員，確保24 h全程監(jiān)控。做好原材料管理，嚴(yán)格水泥進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制單樁水泥用量、水灰比，增加噴漿量，減慢上提下鉆速度，逐日對(duì)每臺(tái)機(jī)器完成攪拌樁數(shù)量及水泥用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，杜絕偷工減料現(xiàn)象。

4 應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題

分析水泥攪拌樁施工質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因，主要還在于現(xiàn)場(chǎng)施工管理、工藝合理性與質(zhì)量控制檢測(cè)三個(gè)方面，在工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)要分別加以注意。除按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工與質(zhì)量管理以外，要尤其重視以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)施工管理

(1)重視分包隊(duì)伍的選擇和管控。在建設(shè)市場(chǎng)從業(yè)單位良莠不齊、質(zhì)量信譽(yù)意識(shí)差、監(jiān)管尚未完全到位的情況下，選擇穩(wěn)定可靠的分包商隊(duì)伍是做好施工管理的前提。分包商除必須接受項(xiàng)目承包商的技術(shù)管理要求外，尚需具有可靠的自控能力，這個(gè)自控能力體現(xiàn)在對(duì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的追求兩個(gè)方面;分包商的類似工程施工業(yè)績(jī)和經(jīng)驗(yàn)也很重要，這決定著施工工藝執(zhí)行時(shí)的準(zhǔn)確性和自覺(jué)性;在單個(gè)項(xiàng)目施工過(guò)程中加強(qiáng)管控，及時(shí)淘汰不合格的分包商，對(duì)避免質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)方面的更大損失非常必要。

(2)加強(qiáng)施工方案的落實(shí)和檢查。一些施工單位僥幸地認(rèn)為地下工程偷工減料不易被發(fā)現(xiàn)，對(duì)工藝控制馬馬虎虎，而一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題往往不知所措。施工前即應(yīng)對(duì)一線操作工人加強(qiáng)技術(shù)交底和操作培訓(xùn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件和批準(zhǔn)的專項(xiàng)施工方案施工，加強(qiáng)工藝執(zhí)行和控制指標(biāo)的檢查，對(duì)違反施工工藝的行為要及時(shí)處理，監(jiān)理要旁站到位，特別是夜間施工時(shí)。

(3)地基處理工程往往工期較緊，為保證后續(xù)施工和投產(chǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，存在不合理壓縮工期的可能，導(dǎo)致前期調(diào)研、試驗(yàn)不充分，工藝研究倉(cāng)促，盲目趕工。水泥攪拌樁的檢測(cè)時(shí)間較為滯后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題為時(shí)已晚。因此，前期的地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、施工圖審查、工藝試樁等環(huán)節(jié)尤為重要，對(duì)工期要求較緊的項(xiàng)目，應(yīng)盡早做好多種地基處理方法的比選，慎重選用。設(shè)計(jì)代表要及時(shí)進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)，建設(shè)單位要牽頭，及時(shí)溝通協(xié)調(diào)解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

(4)水運(yùn)工程中類似地基處理工程的現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)是集中、空曠，且為隱蔽工程，在條件許可的情況下，應(yīng)采用視頻監(jiān)控輔助旁站、巡視的方式對(duì)施工進(jìn)行全過(guò)程全方位的管理。

4.2 施工工藝選擇

(1)充分調(diào)查施工場(chǎng)地土質(zhì)?，F(xiàn)行建筑地基處理技術(shù)規(guī)范規(guī)定，水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基;用于處理泥炭土、有機(jī)質(zhì)土、塑性指數(shù)大于25的粘土、地下水具有腐蝕性時(shí)以及無(wú)工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。本工程試樁階段對(duì)塑性指數(shù)較大的情況未引起重視，未做室內(nèi)配比試驗(yàn)，工藝試驗(yàn)未根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做多方案比選和優(yōu)化，最終導(dǎo)致施工工藝粗糙，針對(duì)性、可靠性不足。

(2)圍繞攪拌均勻性制定工藝措施。水泥攪拌樁的質(zhì)量決定于水泥與土攪拌的均勻程度，攪拌越均勻，樁身越連續(xù)，水泥土強(qiáng)度越高。反之，強(qiáng)度越低。為此，要從電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、灌漿壓力、葉片層數(shù)和夾角、噴漿提升速度、出漿口位置和方向等方面加以試驗(yàn)。

(3)重點(diǎn)控制噴漿提升速度。提升速度過(guò)快易造成攪拌次數(shù)不足，土體切削不充分，形成水泥富集塊或水泥芯柱。施工時(shí)要根據(jù)土質(zhì)情況，嚴(yán)格控制噴漿提升速度，最后一次復(fù)攪提升速度宜≤0.5 m/s。

4.3 質(zhì)量控制與檢測(cè)

建筑地基處理技術(shù)規(guī)范要求，水泥攪拌樁質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于施工的全過(guò)程，并應(yīng)堅(jiān)持全程的施工監(jiān)理。施工過(guò)程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并對(duì)照規(guī)定的施工工藝對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。檢查重點(diǎn)是水泥用量、樁長(zhǎng)、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。成樁7 d后，采用淺部開(kāi)挖樁頭，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑，檢查量為總樁數(shù)的5%;成樁后3 d內(nèi)，可用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。由于施工工藝存在問(wèn)題，質(zhì)量控制要點(diǎn)執(zhí)行不到位，使得成樁質(zhì)量存在較大問(wèn)題。采用補(bǔ)樁方案是保證地基處理質(zhì)量，減少工期損失的最佳選擇，由此造成經(jīng)濟(jì)損失也是不得已的。研究補(bǔ)樁方案時(shí)，提出樁身質(zhì)量檢測(cè)方法，按照《江蘇省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化指南(軟基處理)》，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入等綜合評(píng)分法進(jìn)行評(píng)定，以無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為輔助指標(biāo)是可行的。由于水泥攪拌樁的施工特點(diǎn)和檢驗(yàn)數(shù)量、齡期的要求，必須在工藝可靠、控制嚴(yán)格的基礎(chǔ)上，找到快速有效的檢驗(yàn)判斷樁身全長(zhǎng)質(zhì)量的方法。此類大規(guī)模采用攪拌樁處理地基的工程，無(wú)論樁身均勻性、輕型動(dòng)力觸探等檢測(cè)項(xiàng)目要求的檢驗(yàn)樁數(shù)，還是載荷試驗(yàn)要求的檢測(cè)齡期和周期，都將對(duì)質(zhì)量判定、檢測(cè)費(fèi)用和工期造成較大的影響。這一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段選擇地基處理方法時(shí)，就要綜合加以考慮。

5 結(jié)語(yǔ)

水泥攪拌樁施工技術(shù)并不復(fù)雜，如在設(shè)計(jì)、施工各階段不加以重視，極易出現(xiàn)類似本例的質(zhì)量問(wèn)題。建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位需通力協(xié)作，加強(qiáng)合同管理、方案設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制各方面的工作，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)補(bǔ)救，使項(xiàng)目管理目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

:

［1］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)［S］.

［2］建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50202-2002)［S］.