水泥攪拌樁在排洪渠軟基處理中的應(yīng)用
——以平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)防洪防潮工程為例

林翰清

(福建省水利水電建設(shè)有限公司，福建 福州 350001)

軟土普遍有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低、滲透性差等特點(diǎn)，極易造成排洪渠堤岸邊坡失穩(wěn)、沉降變形、渠內(nèi)隆起，影響排洪渠的施工和正常使用。隨著施工技術(shù)水平的提高，各種軟基處理方法得到廣泛使用，如拋石擠淤、水泥土攪拌樁復(fù)合地基、固結(jié)排水法、鉆孔灌注樁等[1]。本文通過工程實(shí)例，介紹了地基處理方式及水泥攪拌樁在軟土中的施工工藝、注意事項(xiàng)及檢測方法。檢測結(jié)果表明該工程采用水泥土攪拌樁提高軟土地基承載力效果良好[2]。

1 工程概況

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)防洪防潮工程主要由幸福洋片區(qū)、金井灣片區(qū)及壇南灣片區(qū)三大區(qū)域組成，5#排洪渠項(xiàng)目位于金井灣片區(qū)，工程任務(wù)為防洪排澇，其排澇標(biāo)準(zhǔn)采用20 a一遇，建筑物級別為2級，臨時(shí)建筑物級別為4級[3]。5#排洪渠頭部接1#渠末端，渠道依次穿越北厝路、金井三路、金井五路等主干道后渠末端與2#排洪渠相接，排洪渠總長度1110 m，新建左右岸防洪堤長分別為1110 m 和1066 m，渠底寬度為30 m，渠頂寬度為44 m，景觀水位為0.80 m，排洪渠兩岸防洪堤堤頂高程為3.30 m，50 a一遇設(shè)計(jì)洪水位在3.06～2.96 m，河道底高程-1.10～-0.55 m。

項(xiàng)目區(qū)域由原火燒港鹽場灘涂上吹填造地形成，地基力學(xué)性能較差。該區(qū)域下臥淤泥質(zhì)土層較厚，天然含水率較大且地質(zhì)復(fù)雜。根據(jù)金井灣片區(qū)安全度汛的需要，在本工程招投標(biāo)工作開始前半年，又在工程施工范圍內(nèi)臨時(shí)開挖、建設(shè)應(yīng)急排洪渠，行洪排澇，造成施工區(qū)域的地質(zhì)(土體含水率)發(fā)生變化。地層主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 排洪渠基礎(chǔ)地層主要力學(xué)指標(biāo)

2 地基處理方案

工程采用濕法噴漿攪拌復(fù)合地基處理，攪拌樁φ600梅花型布置，固化劑采用42.5普通硅酸鹽水泥，要求水泥土60 d強(qiáng)度達(dá)到1.6 MPa,樁長控制標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)軟土層厚度<15 m時(shí)，需穿透淤泥質(zhì)層并伸入持力層60 cm；當(dāng)軟土層厚≥15 m時(shí)，樁長控制為15 m。經(jīng)處理后的復(fù)合地基承載力特征值>100 kN，單樁承載力特征值>142 kN。排洪渠基礎(chǔ)處理斷面圖如圖1所示。

圖1 排洪渠基礎(chǔ)處理斷面(單位：mm)

3 施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

3.1 主要施工參數(shù)

攪拌樁施工前，應(yīng)通過現(xiàn)場工藝試樁確定主要施工工藝及參數(shù)：采用“四攪兩噴”的施工工藝，施工樁徑為600 mm，水灰比采用0.5，水泥摻入量為19%(94 kg/m)，漿液比重(水灰比0.5、水泥摻量19%時(shí)的漿液比重=1.82 t/m3)，注漿壓力保持在0.5～0.6 MPa，提升速度按≤1.07 m/min，下沉速度按≤0.98 m/min，噴漿量≥78.9L/min，樁長控制標(biāo)準(zhǔn)：軟土層厚度<15 m(電流突變至52～56A)時(shí)需進(jìn)入持力層60 cm，軟土層厚≥15 m(電流23～27A穩(wěn)定)時(shí)樁長控制為15 m。

3.2 施工工藝

攪拌樁機(jī)械就位對中整平→制配水泥漿→攪拌下沉并噴漿(第1攪第1噴工序)→攪拌、提升(第2攪工序)→重復(fù)攪拌下沉并噴漿(第3攪第2噴工序)→攪拌、提升(第4攪工序)→完成樁基施工→移位至下一樁位，重復(fù)以上工序進(jìn)行下一攪拌樁施工。

3.3 施工技術(shù)要點(diǎn)

(1)場地平整。施工前應(yīng)對施工場地除障整平，軟弱基礎(chǔ)應(yīng)采取回填50 cm中粗砂，保障攪拌樁機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

(2)放樣定線、鉆機(jī)就位。按設(shè)計(jì)圖紙對施工區(qū)域放樣定線定樁位，鉆機(jī)設(shè)備安裝調(diào)試，移至樁位，檢查樁機(jī)運(yùn)行情況和輸漿管道是否暢通。

(3)原材料控制。進(jìn)場水泥需有出廠檢測報(bào)告并按規(guī)定檢驗(yàn)合格后方可使用。

(4)漿液控制。按試驗(yàn)參數(shù)水灰比拌制漿液，拌制好后應(yīng)進(jìn)行過濾，防止水泥結(jié)塊或其他雜物堵塞輸漿管路，控制漿液用量使用情況，拌制好的漿液一般不超過2 h。水泥用量與噴漿泵送時(shí)間要安排專人及時(shí)記錄。

(5)施工中斷處理。水泥攪拌樁施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故中斷，為防止斷樁，停機(jī)30 min以內(nèi)在攪拌機(jī)重新啟動(dòng)后，將深層攪拌葉下沉至中斷位置0.5 m后再繼續(xù)施工。停機(jī)超過3 h，為防止輸漿管堵塞，應(yīng)對輸漿線路進(jìn)行清洗。

(6)樁機(jī)攪拌提升速度、攪拌次數(shù)、噴漿量、噴漿壓力等滿足試樁確定參數(shù)的要求，應(yīng)安排專人記錄施工過程。

(7)采用“四攪二噴”工藝的，樁機(jī)首次下沉?xí)r噴漿量應(yīng)控制在漿量的50%以內(nèi)，嚴(yán)禁帶水下鉆。當(dāng)下沉至樁底高程時(shí)應(yīng)停止提升，攪拌30 s ,保證樁頭質(zhì)量均勻密度。提升停止噴漿面應(yīng)高于設(shè)計(jì)基面50 cm，以保證樁頂質(zhì)量。

3.4 成樁后的質(zhì)量檢驗(yàn)

為保證水泥攪拌樁施工質(zhì)量，首先從施工原始記錄看施工過程是否符合規(guī)范要求，從源頭上進(jìn)行控制。其次可通過開挖檢驗(yàn)、鉆孔取芯、荷載試驗(yàn)等方法進(jìn)行復(fù)合地基質(zhì)量檢驗(yàn)。

本工程水泥攪拌樁共成樁57 987 m，為檢驗(yàn)樁身成樁質(zhì)量及基礎(chǔ)處理效果，本工程采用開挖檢驗(yàn)、鉆孔取芯、靜載試驗(yàn)對水泥攪拌成樁后質(zhì)量進(jìn)行檢測：

(1)開挖檢驗(yàn)。成樁7 d后采用淺部開挖樁頭檢查攪拌均勻性及成樁直徑。檢查數(shù)量以總樁數(shù)的5%控制，開挖深度應(yīng)超過停漿面以下50 cm?；坶_挖后應(yīng)檢驗(yàn)攪拌樁的樁位、數(shù)量與樁頂質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。本工程共開挖檢驗(yàn)280根，檢驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

(2)鉆孔取芯。成樁60 d后通過樁體鉆探取芯，直觀檢測水泥漿與軟土拌和均勻性，檢驗(yàn)樁長是否符合設(shè)計(jì)要求，通過芯樣制備試件檢驗(yàn)水泥土強(qiáng)度。檢驗(yàn)數(shù)量以總樁數(shù)的0.5%控制。本工程鉆探取芯共檢測28根，結(jié)果顯示攪拌樁攪拌較均勻，膠結(jié)較好，局部水泥土呈塊狀、碎塊狀，斷口基本吻合，采芯率均>80%，樁身水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度范圍為1.8～2.4 MPa，大于設(shè)計(jì)值1.6 MPa，樁長及持力層均滿足設(shè)計(jì)要求。部分檢測結(jié)果見表2。

表2 部分鉆孔取芯檢測結(jié)果

(3)靜載試驗(yàn)。成樁60 d后進(jìn)行現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定復(fù)合地基、單樁承載力檢測。檢驗(yàn)數(shù)量以總樁數(shù)0.5%～1.0%控制。本工程攪拌樁復(fù)合地基靜載荷共檢測28處，檢測結(jié)果顯示復(fù)合地基承載力特征值均≥設(shè)計(jì)值100 kN；攪拌樁復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁靜載荷以共檢測28處，檢測結(jié)果顯示單樁豎向抗壓極限承載力均≥設(shè)計(jì)值142 kN，地基處理效果良好，符合設(shè)計(jì)要求。部分檢測結(jié)果如表3、表4。

表3 復(fù)合地基增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)成果

表4 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)成果

4 結(jié) 語

平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)防洪防潮工程金井灣片區(qū)排洪渠5#排洪渠工程采用水泥攪拌樁進(jìn)行復(fù)合基礎(chǔ)處理，從分析地基處理方式入手，明確質(zhì)量技術(shù)要求，從施工過程質(zhì)量控制到施工后的質(zhì)量檢測，加強(qiáng)現(xiàn)場管理，對出現(xiàn)的問題及時(shí)解決，達(dá)到了提高排洪渠軟土地基承載力和穩(wěn)定性的目的。工程從2018年完工運(yùn)行至今，未發(fā)現(xiàn)地基明顯沉降，確保了上部結(jié)構(gòu)物安全與穩(wěn)定，基礎(chǔ)處理效果良好。