淺談水閘工程基礎(chǔ)加固施工中水泥攪拌樁的應(yīng)用

李仕鋼

（福建省惠安縣惠女菱溪陳田庫區(qū)管理所，福建 泉州 362100）

水泥攪拌樁是將水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和,使水泥與土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高地基強度，形成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強度的水泥土樁，從而提高地基土的承載能力和抗壓強度。

1 工程概況

峰崎水閘位于林輞溪下游，具有蓄水、擋潮、排洪、灌溉、交通等功能的中型水閘。建于20 世紀(jì)50 年代，已經(jīng)運行40 多年，存在工程年久老化，破壞嚴(yán)重，水閘過水能力、防沖消能措施均達不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，下游翼墻、護坡、交通橋待加固，閘門和啟閉設(shè)備需要維修更換等較多問題，對照《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL 214-98）和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214 號）的規(guī)定，綜合評價峰崎水閘安全等級為三類閘。

本工程將原水閘拆除，在原址上游50 m 建設(shè)新水閘。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》，本工程為Ⅲ等，屬中型工程，主要建筑物按3 級建筑物設(shè)計，次要建筑物按4 級建筑物設(shè)計。按雙向擋水、單向泄水設(shè)計，分為峰崎主閘及右閘。其中峰崎主閘泄洪總凈寬為35 m，設(shè)計孔口為7 孔5.0 m×5.0 m（寬×高），右閘泄洪總凈寬為5 m，設(shè)計孔口為1 孔5.0 m×4.0 m（寬×高）。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)工程現(xiàn)場地質(zhì)勘察鉆探報告，閘址位于感潮河段上，閘址處閘室、上下游翼墻基礎(chǔ)下地層從上往下依次為：淤泥厚1.5～3.0 m、粘土厚0～1.8 m、礫砂厚1.6～3.3 m、底部為全風(fēng)化二長花崗巖厚度大于10 m，未揭穿。閘基中存在物理力學(xué)性質(zhì)差的淤泥層和可能產(chǎn)生液化的飽和礫砂層，閘基工程地質(zhì)條件差。

3 地基處理方案確定

地基處理就是利用各種地基處理方法對地基土進行加固，用以改良地基土的工程特性，以達到提高地基承載力、減小沉降量、消除地震條件下的砂土液化和震陷、提高閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)等目的。

地基承載力不足處理的方法有很多，常用的有置換法、密實法、水泥攪拌樁復(fù)合地基法、樁基等等。本工程閘室、上下游翼墻坐落在淤泥層上，根據(jù)閘室、翼墻的穩(wěn)定及基底應(yīng)力計算結(jié)果，閘室在地震工況承受水平力較大，淤泥層的抗滑穩(wěn)定難以滿足閘室穩(wěn)定性要求，淤泥層的地基允許承載力僅為50 kPa，難以滿足建基面要求，根據(jù)實際情況，本水閘工程地基處理采用樁基、換填置換法及水泥攪拌樁復(fù)合地基進行比較。

通過分析當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和施工技術(shù)成熟度、施工進度要求等因素，經(jīng)多方案比選和計算比較分析，水泥攪拌樁復(fù)合地基法具有施工中無噪音、無振動，對環(huán)境無污染，施工機具簡單、工藝成熟，施工進度快、效率高等特點，此外，地基處理造價也以水泥土攪拌樁方案最低，因此本工程基礎(chǔ)處理選擇水泥攪拌樁復(fù)合地基法方案進行水閘地基處理。

4 水泥攪拌樁的施工技術(shù)

4.1 施工工藝流程

樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調(diào)整鉆機→正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.5 m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

4.2 施工步驟

1）樁機定位：攪拌樁機到達指定樁位后，進行對中、調(diào)平，樁機安裝必須水平、穩(wěn)固，機底必須用枕木墊平、墊實，在樁機上測出標(biāo)高控制線，并用紅漆在機架上劃出深度標(biāo)志。機架正、側(cè)面和攪拌管必須垂直，攪拌頭對準(zhǔn)樁位，并用線錘測設(shè)樁垂直度，經(jīng)檢查符合要求后，開始施工。

2）漿液制備：按照設(shè)計水灰比配制并拌制水泥漿，水泥漿應(yīng)隨配隨用，漿罐內(nèi)儲漿量不少于單樁需用漿量。

3）預(yù)攪下鉆：啟動電機，攪拌機下沉?xí)r開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)。攪拌時不允許出現(xiàn)攪拌樁頭未到樁頂漿液已拌完的現(xiàn)象。一旦因故停漿，為防止斷樁和缺漿，攪拌機應(yīng)下沉停漿點以下0.5 m，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。

4）提升注漿攪拌：待攪拌機下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高后，靜噴30 s，同時嚴(yán)格按照設(shè)計確定的提升速度提升攪拌機，邊攪拌提升至有效樁頂標(biāo)高以上50 cm。成樁要控制攪拌機的提升速度和次數(shù)，使連續(xù)均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時泵送必須連續(xù)。

5）重復(fù)下沉攪拌：翻轉(zhuǎn)重復(fù)下沉攪拌，并適當(dāng)噴漿至設(shè)計樁底標(biāo)高，確保層漿液和土體攪拌均勻。

6）重復(fù)噴漿提升：待下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高后，將余漿注入地基中，并邊噴漿、邊攪拌、邊提升，直至樁頂標(biāo)高以上50 cm。

7）六攪六噴完成后，關(guān)閉送漿閘門，提出鉆頭至地面移至新樁位，進行下一根樁的施工。

5 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

5.1 施工質(zhì)量控制

1）施工前現(xiàn)場地面應(yīng)予平整，必須清除地上地下一切障礙物；開機前必須調(diào)試，檢查樁機運轉(zhuǎn)和輸料管暢通情況；樁機樁位必須對中，樁位偏差不得大于50 mm；樁徑不得小于設(shè)計值；樁體垂直偏差應(yīng)小于1.5%。

2）嚴(yán)格按照設(shè)計的水灰比配制漿液和控制噴漿量；嚴(yán)格控制攪拌時的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢?；確保樁身強度和均勻性。

3）為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時應(yīng)在樁底部停留30 s，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30 s。

4）因故停漿應(yīng)及時通知操作人員，記錄停漿深度，為防止斷樁或缺漿，應(yīng)將鉆頭攪拌和下沉至停漿點以下1 m，待恢復(fù)供漿時再噴漿提升。

5）現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，施工中發(fā)生的問題均在記錄中注明。

6）每根攪拌樁施工完畢后，向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗管路中殘漿，并清除鉆頭上的附帶泥漿。

5.2 施工注意事項

在水泥攪拌樁施工中，首先嚴(yán)格按設(shè)計要求和有關(guān)施工規(guī)范、規(guī)程進行。其次，保證機架和鉆桿的垂直度，其垂直度偏差不得大于1.5%。第三，嚴(yán)格控制攪拌時的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢瑁_保樁身強度和均勻性。第四，嚴(yán)格按照設(shè)計的水灰比配制漿液，在施工中嚴(yán)格做好計量工作，保證一定的水泥用量。最后，施工過程中應(yīng)隨時檢查施工記錄，并對每根樁進行質(zhì)量評定。

6 施工質(zhì)量檢驗

水泥攪拌樁的施工質(zhì)量直接關(guān)系到水閘基礎(chǔ)處理的效果，從而影響到整個水閘建設(shè)的成敗。水泥攪拌樁基礎(chǔ)處理屬于隱蔽工程，如何判定水泥攪拌樁的施工質(zhì)量是否達到設(shè)計及規(guī)范要求，很大程度依賴于對水泥攪拌樁樁體質(zhì)量的檢測，做好對樁體質(zhì)量的檢測，樁體質(zhì)量關(guān)系到整個施工的結(jié)果。

1）在成樁7 天后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查量為全部樁數(shù)，經(jīng)過現(xiàn)場實測，樁直徑在60～62 cm 之間，全部符合設(shè)計要求。

2）在成樁28 天后，進行鉆孔取芯檢測，檢測樁身混凝土強度、判定樁身完整性類別。共鉆孔取芯7 根，經(jīng)檢驗，為Ⅱ類樁，試驗結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計要求。具體檢驗結(jié)果詳見表1。

表1 基樁鉆芯法檢測成果匯總表

3）在成樁28 天后，進行單樁豎向抗壓靜載試驗檢測，判定豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求通過樁身內(nèi)力及變形測試、測定樁側(cè)、樁端阻力，確定單樁豎向抗壓極限承載力。共單樁豎向抗壓靜載試驗16 根，試驗結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計要求。具體檢驗結(jié)果詳見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗成果匯總表

4）在成樁28 天后，進行復(fù)合地基靜載試驗檢測，判定復(fù)合地基中樁體和樁間土在荷載作用下是否能夠共同承擔(dān)荷載。共復(fù)合地基靜載試驗17 根，試驗結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計要求。具體檢驗結(jié)果詳見表3。

表3 復(fù)合地基靜載試驗成果匯總表

7 結(jié) 語

通過使用水泥土攪拌樁的方法在此工程中對淤泥地基和軟土地基進行處理，既能有效地加固軟土基礎(chǔ)，提升地基的承載能力，又在一定程度上節(jié)約建設(shè)投資，同時，水泥攪拌樁的施工過程中無振動、無噪音、無污染，對鄰近建筑物及周圍環(huán)境影響較小，可以為以后類似工程的施工提供一定的參考依據(jù)。