水泥土攪拌樁施工應(yīng)用技術(shù)研究

王海偉

（中鐵濟(jì)南工程技術(shù)有限公司， 山東 濟(jì)南 250022）

1 水泥土攪拌樁施工技術(shù)概述

水泥土攪拌樁施工技術(shù)體系在解決河堤防滲透、軟基處理和基坑防護(hù)等特殊環(huán)境下的可靠性建筑施工問題具有獨(dú)特優(yōu)勢：(1)基坑支護(hù)。當(dāng)施工地區(qū)基坑深度大于6m 時(shí)，水泥土攪拌樁可配合灌注樁實(shí)現(xiàn)基坑支護(hù)；當(dāng)基坑深度小于6m 時(shí)，水泥土攪拌樁可以作為重力式擋土墻。(2)軟基處理。水泥土攪拌樁常用于提高地基承載力、土體壓縮變形矯正、土體結(jié)構(gòu)改善和整體沉降量縮減等方面。

水泥土攪拌樁有兩種常見的施工技術(shù)模式：(1)“濕法施工”技術(shù)模式(2)“干法施工”技術(shù)模式。兩種施工技術(shù)模式在質(zhì)量控制方面難度有所區(qū)別，“干法施工”在現(xiàn)有技術(shù)條件下較難做到精準(zhǔn)的質(zhì)量控制，故其在施工現(xiàn)場的應(yīng)用比例不如“濕法施工”廣泛。兩種施工技術(shù)模式的主要操作步驟如下所述：

表格[1] 水泥攪拌樁施工方式與操作步驟

2 水泥土攪拌樁施工

本文以筆者參與的某處施工區(qū)域?yàn)槔Ｔ撌┕^(qū)域的地層以淤泥層為主且呈現(xiàn)不規(guī)則分布，這種土質(zhì)不利于施工，必須要對(duì)其進(jìn)行“二次改造”才能夠作為合格承載層去發(fā)揮作用，同時(shí)根據(jù)使用功能要求，該場地需利用水泥土攪拌樁與其他樁體形成組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行基坑支護(hù)。

場地的地質(zhì)情況可以用表格[2]進(jìn)行描述。

表格[2] 施工場景描述

2.1 水泥土攪拌樁施工前準(zhǔn)備

針對(duì)該處施工場地，水泥土攪拌樁施工前需要完成施工場地預(yù)處理、專用水泥檢測、施工檔案庫構(gòu)建和施工機(jī)械驗(yàn)收四個(gè)步驟。各步驟具體要求如下：

(1)施工場地預(yù)處理。將生活垃圾、樹根和磚石進(jìn)行統(tǒng)一清理，將場地低洼處填平，清除樁位處地上雜物。(2)施工用水泥檢測。施工所用水泥為P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥必須經(jīng)過樣品送檢，檢測合格后方可作為施工材料使用。(3)施工技術(shù)資料準(zhǔn)備。配置必要的電腦和打印機(jī)設(shè)備并安裝數(shù)據(jù)庫、工作流和工程管理軟件，設(shè)計(jì)施工記錄表、質(zhì)量控制表和現(xiàn)場記錄表等檔案資料的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，配備專職質(zhì)量工程師進(jìn)行全過程追蹤。(4)施工機(jī)具驗(yàn)收。成立由項(xiàng)目經(jīng)理牽頭、專職質(zhì)檢工程師為骨干的施工機(jī)具驗(yàn)收小組，對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行全方位監(jiān)測并完成驗(yàn)收材料填寫。

2.2 水泥土攪拌樁施工參數(shù)選取

根據(jù)“表格[2]施工場景描述”揭示，該區(qū)域地質(zhì)并不理想，以隨機(jī)分布的淤泥層為主，在這種“非理想地質(zhì)”上施工需要合理選取施工參數(shù)以確保工程安全。本文基于該施工場景選取了特征值、抗拉抗壓強(qiáng)度、水泥型號(hào)、水灰比、摻入比、外加劑、樁長與垂直度、送漿壓力、攪拌速度和噴攪次數(shù)等10 個(gè)參數(shù)作為施工關(guān)鍵參數(shù)，各個(gè)參數(shù)的選取詳情如下：

表格[3] 施工參數(shù)選取

3 水泥土攪拌樁施工應(yīng)用及問題對(duì)策

該施工區(qū)域在實(shí)際施工過程中因?yàn)榈貙忧闆r、埋藏力特性、承載力特性、孔隙比特性和含水量等原因，使得施工過程中遇到被動(dòng)土壓力區(qū)堅(jiān)固程度不夠、攪拌樁支護(hù)樁間漏水、部分施工地段發(fā)生沉樁現(xiàn)象、攪拌樁噴漿不暢等多種問題，針對(duì)這些實(shí)際問題施工單位采取了相應(yīng)的處理措施。

3.1 攪拌樁應(yīng)用于被動(dòng)土加固

施工區(qū)域以淤泥層為主且呈現(xiàn)不規(guī)則分布，被動(dòng)土壓力區(qū)堅(jiān)固程度經(jīng)常不滿足施工要求，針對(duì)這一問題施工單位采用被動(dòng)土加固工藝予以解決。被動(dòng)土加固工藝經(jīng)常被用于厚淤泥層基坑支護(hù)工作中，可以提高攪拌樁整體抗傾覆能力和穩(wěn)定性。目前常用高壓注漿法和深層攪拌樁法提升被動(dòng)土壓力區(qū)堅(jiān)固程度。其施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

表格[4] 被動(dòng)土加固優(yōu)化

3.2 攪拌樁樁間止水

施工區(qū)域攪拌樁數(shù)量眾多，部分支護(hù)樁間出現(xiàn)漏水現(xiàn)象直接影響施工安全并拖慢整體施工進(jìn)度，施工單位在比較旋噴樁替代法和止水樁排數(shù)提升法兩種主流方案之后，根據(jù)施工隊(duì)伍技術(shù)特點(diǎn)和設(shè)備現(xiàn)狀，基于“節(jié)約成本、保證安全、應(yīng)用成熟技術(shù)”的原則決定使用旋噴樁替代法，其施工方案如下：

表格[5] 旋噴樁替代法施工模式

3.3 攪拌樁沉樁問題

施工區(qū)域以淤泥層為主，且呈現(xiàn)不規(guī)則分布，含水量較高，部分?jǐn)嚢铇稑扼w出現(xiàn)沉樁現(xiàn)象。為了解決該項(xiàng)問題，施工單位從送灰壓力調(diào)節(jié)、速度提升、輔助空樁、回填等多方面入手：(1)送灰壓力調(diào)節(jié)。適度降低送灰壓力P1，P1 取值能夠保證正常送灰。(2)速度提升。提升噴粉速度V1、復(fù)攪速度V2、提鉆速度V3 和下鉆速度V4，可以降低樁底壓力。(3)輔助空樁。當(dāng)某根樁L1 出現(xiàn)沉樁現(xiàn)象時(shí)，可以在L1 周邊放置L2、L3、…、Ln，幫助L1 釋放能量。(4)回填。當(dāng)某根樁L1 已經(jīng)下沉，先做提鉆操作，在提鉆操作全部完成后使用水泥土回填，復(fù)攪深度≥1.0m。

3.4 攪拌樁噴漿不暢問題

為了確保施工區(qū)域各項(xiàng)進(jìn)度平穩(wěn)有序進(jìn)行，施工單位針對(duì)攪拌樁噴漿不暢問題成立調(diào)查小組收集故障報(bào)告，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象基本上表現(xiàn)為噴漿阻塞和噴漿能力不足。施工單位針對(duì)這兩種故障給出如下方案：(1)噴漿阻塞。導(dǎo)致噴漿阻塞的原因有水泥問題、濾網(wǎng)破損和雜物清理不到位等。解決噴漿阻塞的常規(guī)手段是定期巡檢，主要檢測倉庫防雨防潮能力和設(shè)備器具運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)破損部件及時(shí)更換。(2)噴漿能力不足。輸漿管狀態(tài)會(huì)直接影響到噴漿能力，如果輸漿管有彎折、漏漿、外壓或者長度不和要求的情況，會(huì)直接損害噴漿能力。解決噴漿能力不足需要從管道保養(yǎng)和輸送距離兩個(gè)方向入手，做好管道巡檢工作的同時(shí)盡可能縮短送漿距離。

3.5 水泥土均勻度問題

施工區(qū)域的水泥供應(yīng)相對(duì)比較充裕，施工巡視組在走訪過程中發(fā)現(xiàn)部分施工人員存在“過度攪拌”的問題，形成了不必要的人力資源浪費(fèi)。從經(jīng)驗(yàn)角度出發(fā)，水泥土均勻度和水泥土攪拌次數(shù)是正相關(guān)的，即水泥土攪拌次數(shù)決定水泥土的均勻度和水泥土強(qiáng)度。實(shí)際施工時(shí)水泥土攪拌次數(shù)應(yīng)當(dāng)遵循“適可而止”的原則，過分強(qiáng)調(diào)攪拌次數(shù)只會(huì)過猶不及拖累整個(gè)施工效率造成資源浪費(fèi)。水泥土攪拌次數(shù)達(dá)到一定峰值之后，繼續(xù)增加攪拌次數(shù)對(duì)于水泥土均勻度的提升極其有限，水泥攪拌次數(shù)最佳值計(jì)算公式如下所示：

公式[ 1]水泥攪拌次數(shù)最佳值

Best_count=(width*cos(angle)*leaf_count*cycle_count)/speed

在“公式[1]”中，width 為攪拌葉片寬度，angle 為攪拌葉片和軸的夾角，leaft_count 為攪拌葉片數(shù)目，cycle_count 為攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)，speed 為攪拌頭提升速度。經(jīng)過計(jì)算可以確定Best_count 的常見數(shù)值。需要說明的是Best_count 數(shù)值是參考數(shù)值，Best_count 取值隨施工條件和設(shè)備性能動(dòng)態(tài)變化。

3.6 施工質(zhì)量檢測問題

水泥土攪拌樁施工質(zhì)量檢測問題涉及到組織管理和技術(shù)分析兩個(gè)方面。在技術(shù)層面上，主要涉及樁體位置偏差、樁身偏斜、漿液密度、水泥摻量、水灰比、噴漿流量、提升速度、抗壓強(qiáng)度和用量誤差等，具體內(nèi)容見“表格[3] 施工參數(shù)選取”。在管理層面上，施工質(zhì)量涉及到施工組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工人員管理、施工物料管理等因素。在條件允許的情況下，可以將施工檔案電子化并引入人工智能技術(shù)進(jìn)行價(jià)值深度挖掘，提升施工質(zhì)量管控精度和廣度。

4 總結(jié)和展望

水泥土攪拌樁施工技術(shù)在不斷進(jìn)步，水泥土攪拌樁與旋噴樁、灌注樁、注漿等地基處理技術(shù)相互搭配，作為組合樁來實(shí)現(xiàn)施工目的，也是目前施工技術(shù)發(fā)展趨勢?？傮w來看，一部分施工技術(shù)已經(jīng)有非常完善的分析模型和計(jì)算模型，可以進(jìn)行量化分析和重復(fù)驗(yàn)證；另一部分施工技術(shù)處于“實(shí)踐領(lǐng)先理論”的狀態(tài)，即施工人員發(fā)現(xiàn)按照某個(gè)策略A 進(jìn)行施工效果比較好，但策略A 為什么好的原因卻無法準(zhǔn)確解釋。隨著技術(shù)人員對(duì)施工技術(shù)研究的不斷深入，相信會(huì)有更多更好的施工技術(shù)組合得到推廣、解釋和驗(yàn)證。