水泥攪拌樁在黃驊港煤堆場工程中的應(yīng)用

林誠鑫

神華黃驊港務(wù)公司

水泥攪拌樁在黃驊港煤堆場工程中的應(yīng)用

林誠鑫

神華黃驊港務(wù)公司

本文通過對黃驊港煤堆場水泥攪拌樁工程實(shí)例的分析，敘述了深層水泥攪拌樁在吹填土地基中的施工工藝及流程，指出了軟土地基條件下水泥攪拌樁施工中常見的問題及解決方法。為類似條件下水泥攪拌樁的施工提供了有益的借鑒。

水泥攪拌樁；黃驊港；軌道梁；三噴六攪

一、水泥攪拌樁簡介

水泥攪拌樁是軟基處理的一種有效形式，將水泥作為固化劑的主劑，利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁顾嗯c土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。

水泥土攪拌樁的施工工藝分為漿液攪拌法和粉體攪拌法。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、軟—可塑粘性土、松散—中密粉細(xì)砂、稍密—中密粉土、松散—稍密中粗砂和礫砂、黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土，硬塑及堅(jiān)硬的粘性土、密實(shí)的砂類土以及地下水滲流影響成樁質(zhì)量的土層。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0%(黃土含水量小于25%)、大于70%時不應(yīng)采用干法。寒冷地區(qū)冬季施工時，應(yīng)考慮負(fù)溫對處理效果的影響。

二、黃驊港煤四期堆場工程概況

黃驊港煤四期露天堆場斗輪堆取料機(jī)基礎(chǔ)為倒T型（部分區(qū)段為矩形）軌道梁，共四條，每條軌道梁長1200米，軌道梁下設(shè)砼墊層、石灰土墊層，砂墊層，采用水泥攪拌樁復(fù)合地基。

水泥攪拌樁直徑為0.5m，樁長18m，按照正方形布置，間距為850mm，其中BQ11、BQ12軌道梁矩形梁每個斷面下5根樁，倒T型梁每個斷面下3根樁，樁底、頂標(biāo)高分別為-14.0m、+4.0m；BD15、BD16軌道梁每個斷面下均為3根樁，樁底、頂標(biāo)高分別為-13.5m、+4.5m。攪拌樁固化劑采用P.O42.5級水泥，摻入量為20%，采用三噴六攪的施工工藝施工。

三、水泥攪拌樁施工工藝及方法

1.施工技術(shù)參數(shù)

計(jì)算參數(shù)：樁徑φ500mm；樁長18m；水灰比0.5；水泥參量20%；土比重取1.8g/cm3；水泥密度取3100kg/m3；水密度取1000kg/ m3。其它參數(shù)如下：

（1）單樁土重：（18+0.5）×3.14×0.25×0.25×1.8=6.54 t；

（2）單樁水泥用量：C=6.54×20%=1.31 t；

（3）單樁用水量：W水=0.5×1.31=0.65 t；

（4）單樁所用水泥漿體積：V=1.31/3.1+0.65/1=1.072 m3；

（5）水泥漿比重：ρ=(1.31+0.65)÷1.072=1.828 g/ml。

2.施工工藝流程（見圖一）

3.主要施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）樁位復(fù)核

施工前技術(shù)員先校核設(shè)計(jì)施工圖紙，確定攪拌樁樁位坐標(biāo)、標(biāo)高，并上報監(jiān)理工程師審批后方可進(jìn)行施工。

（2）施工區(qū)域場地整平

攪拌樁施工場地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙；地表過軟時應(yīng)加設(shè)墊板（或木方），防止樁機(jī)失穩(wěn)。做好施工準(zhǔn)備，以及供水供電線路、機(jī)械設(shè)備施工線路、機(jī)械設(shè)備放置位置、運(yùn)輸通道等。

3.2 測量放線

測量人員依據(jù)業(yè)主提供的控制點(diǎn)，利用全站儀及GPS按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁位放線，準(zhǔn)確定出各攪拌樁的位置，利用長30cm的Φ 10鋼筋定位攪拌樁的中心位置（樁位允許偏差不大于50mm）。

3.3 鉆機(jī)就位

深層攪拌樁機(jī)自行就位、對中。樁機(jī)在施工前必須水平、穩(wěn)固，機(jī)底座須用枕木墊平、墊實(shí)，在樁機(jī)鉆桿上測出標(biāo)高控制線，并用紅漆在機(jī)架上劃出深度標(biāo)志，機(jī)架正、側(cè)面和攪拌管必須垂直，攪拌頭對準(zhǔn)樁位，并用懸掛線錘來測設(shè)樁架垂直度（小于1%），經(jīng)檢查符合要求后方可開鉆。

3.4 第一次下沉、提升

深層攪拌機(jī)借助鉆桿及鉆機(jī)的自重以0.5m/min的速度完成第一次下沉，攪拌頭每轉(zhuǎn)一圈下沉控制在10～15cm之間進(jìn)行下沉，沿導(dǎo)向架邊旋轉(zhuǎn)、邊切土、下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后進(jìn)行攪拌頭提升，在提升過程中需對土質(zhì)繼續(xù)攪拌。

3.5 水泥漿制備

水泥漿拌制采用內(nèi)徑1.1m，高1m攪拌罐，單樁水泥用量為1.31t，分3次攪拌，水泥用量依次為400kg、400kg、510kg，水泥漿水灰比0.5。水泥漿攪拌前預(yù)先對攪拌罐進(jìn)行加水水位標(biāo)記，并對加水及水泥數(shù)量進(jìn)行全程旁站、記錄。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時，后臺開始拌制水泥漿液，拌好待用的漿液倒入集料池中繼續(xù)攪拌。

3.6 第二次下沉、提升噴漿攪拌

第一次下沉提升完成，鉆頭提升至停漿位置（停漿位置應(yīng)高于樁頂標(biāo)高500mm）。打開攪拌頭上的噴漿閥，開動泥漿泵待攪拌頭噴出水泥漿后以0.5m/min的均勻速度進(jìn)行第二次下沉，此次下沉過程中需邊攪拌邊噴漿，鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止下沉，并持續(xù)注漿30秒，把水泥漿壓入軟土層中，將水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬螅匍_始提升攪拌頭，并持續(xù)注漿。以0.5m/min的均勻速度，邊提升、邊攪拌、邊噴漿，使水泥漿與土體充分拌合。

3.7 第三次下沉噴漿攪拌

待攪拌頭出地面后停止第二次提升，進(jìn)行第三次下沉，此次下沉以0.5m/min的均勻速度進(jìn)行攪拌噴漿施工，并在鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止下沉，并持續(xù)注漿30秒，把水泥漿壓入軟土層中。

3.8 第三次提升攪拌不噴漿

當(dāng)?shù)谌蜗鲁敛⒃跇抖藝姖{30秒后再以0.5m/min的均勻速度進(jìn)行第三次提鉆攪拌不噴漿，此次攪拌將使水泥漿和土質(zhì)均勻的拌合在一起，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。整個水泥攪拌樁施工過程要求單樁共摻入1.31t水泥。

3.9 清洗樁機(jī)、移位

成樁完畢后開動水泥漿泵，利用清水清洗噴漿管路中殘存的水泥漿，清洗完畢，樁機(jī)移至下一樁位施工。

四、質(zhì)量控制與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

1.鉆機(jī)就位時，使用懸錘校準(zhǔn)鉆機(jī)的攪拌鉆頭中心與樁位是否相吻合，為確保定位準(zhǔn)確，選派放樣經(jīng)驗(yàn)豐富的測量工程師現(xiàn)場配合。

圖一、施工工藝流程圖

2.為保證鉆孔垂直度偏差小于1%，開鉆前必須利用線錘對攪拌機(jī)垂直度進(jìn)行校核。滿足施工要求后方可進(jìn)行施工。

3.為保證水泥攪拌樁的樁徑尺寸，在開鉆前必須對攪拌頭直徑進(jìn)行測量，滿足0.5m后方可進(jìn)行施工。樁機(jī)在導(dǎo)向架上沿上法蘭盤至下法蘭盤方向每一米用紅油漆標(biāo)記一個刻度，在打樁時依據(jù)刻度控制樁長。

4.水泥漿攪拌泥漿拌合用水因采用深水井內(nèi)泵入積水池的地下水（水溫約為20℃），并對積水池設(shè)置池蓋并覆蓋棉被的方式進(jìn)行保溫，保證泥漿用水的溫度。

5.泥漿管采用綁扎保溫棉的方式防止泥漿在輸送過程中受凍，同時漿液在泵送過程中必須連續(xù)，如因故停漿，要立即通知前臺操作工，以防止斷樁。

6.水泥漿應(yīng)攪拌均勻，不能離析（一般攪拌時間不少于10分鐘），水泥漿要嚴(yán)格按照0.5水灰比配置，水泥要過篩，為防止水泥漿離析，可在灰漿機(jī)中不斷攪動，待壓漿前才將水泥漿倒入集料池中。

7.嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的水灰比配制漿液，配制好的漿液必須過濾。集料池中的漿液保持?jǐn)噭驙顟B(tài)，避免水泥漿分層。

8.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，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)。

9.施工時要嚴(yán)格掌握鉆機(jī)下沉、提升速度，攪拌葉旋轉(zhuǎn)速度等。要求空攪下沉速度不大于1m/min，提升噴漿速度不大于0.5m/ min。

10.攪拌樁的水泥與土攪拌均勻是影響攪拌樁加固效果的因素，施工中噴漿出口壓力保持在0.4～0.6Mpa，使水泥漿自動連續(xù)噴入地基，攪拌機(jī)邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)邊嚴(yán)格按已確定的速度提升至樁頂停漿位置，同時要注意泵送水泥漿必須與上攪噴漿同步。

11.攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r遇較硬土層而下沉太慢時，可適量沖入20%的水泥漿液，嚴(yán)禁沖水。

12.在成樁過程中，凡是由于電壓過低或其它原因造成停機(jī)，使成樁工藝中斷的，為防止斷樁，在攪拌機(jī)重新啟動后，將深層攪拌葉下沉半米后再繼續(xù)成樁。

13.樁基施工需要停止時，快速將管路中的水泥漿、水放出，并清理干凈，樁基鉆頭上的水泥漿和土應(yīng)及時清理，避免上凍影響再次使用。停止時間較長時，要將儲水罐清空。

五、總結(jié)與建議

1.本工程采用三噴六攪的施工工藝，依照單樁水泥摻量、成樁時間等施工參數(shù)指導(dǎo)施工，經(jīng)過基樁的載荷試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度取芯試驗(yàn)，檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了該施工工藝是可行的。

2.施工過程中，部分施工場區(qū)出現(xiàn)“反水”情況，分析原因?yàn)樵撌┕^(qū)地下水位較高，所以施工前應(yīng)提前進(jìn)行降水、排水工作，以減少土體水壓力，提高攪拌噴漿質(zhì)量。

3.噴漿泵噴漿過程中，輸漿管存在堵塞現(xiàn)象，分析原因是管內(nèi)有水泥結(jié)塊，或是留在該處的真空預(yù)壓排水帶纏繞噴漿口，導(dǎo)致其不能正常噴漿。施工過程中應(yīng)加強(qiáng)水泥漿拌制時間、控制水泥過篩的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)有鉆頭被纏繞需立即進(jìn)行清理。

4.噴漿泵壓力增加、攪拌鉆頭下沉緩慢，分析原因是輸漿管彎折、外壓或輸漿管道過長，沿程壓力損失大。及時安排人員進(jìn)行檢查，維護(hù)輸漿管道，適當(dāng)增加泵送壓力，保證輸漿管的順暢。

5.冬期施工，若需水量較大而要暫時儲存一些拌合用水，需對蓄水罐增加保溫棉被，并定時檢查水溫，以防止拌合水由于冬季夜間室外溫度較低且存放時間較長，水溫較低，影響水泥漿拌合質(zhì)量。

6.施工前需合理安排施工順序，結(jié)合樁基載荷試驗(yàn)及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)計(jì)劃要求，可先進(jìn)行待檢測區(qū)水泥攪拌樁施工，盡早滿足檢樁齡期，為軌道梁施工提供施工作業(yè)面。

[1]陳富,李海濤.黃驊港地區(qū)深層水泥土攪拌樁施工工藝研究[J].巖土工程學(xué)報,2015,S1:156-160.

[2]王玉剛,孫寶昌.水泥攪拌樁在黃驊港軌道梁地基處理工程中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2006,11:60-61.

[3]李樹忠.水泥攪拌樁在加固堆場軟弱地基中的應(yīng)用及施工質(zhì)量控制[J].港工技術(shù),2005,04:49-50.

林誠鑫（1987-），男,民族：漢族，籍貫：福建福州永泰，學(xué)歷：碩士學(xué)歷，助理工程師職稱，主要研究方向：工程技術(shù)管理方向。