水泥攪拌樁應(yīng)用要點及施工質(zhì)量問題分析

劉 麗

（太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程經(jīng)濟系，山西 太原 030027）

0 引言

在建筑施工過程中，地基的穩(wěn)固性直接關(guān)系著建筑的安全使用。如果施工單位忽視地基加固工作，可能導(dǎo)致建筑沉降、倒塌等情況的發(fā)生，給建筑企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的人員傷亡。因此，在施工過程中，應(yīng)高度重視地基的加固施工。目前，地基加固施工中，水泥攪拌樁技術(shù)應(yīng)用廣泛，在港口、高層建筑、道路工程等地基施工中應(yīng)用效果良好[1]，為建筑的整體施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)奠定基礎(chǔ)。水泥攪拌樁技術(shù)主要應(yīng)用水泥作為固化劑[2]，通過攪拌機，直接將水泥噴灑在土中，持續(xù)攪拌，讓二者充分融合，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，來降低土壤柔軟特性，提高軟地基的強度。本文將結(jié)合實際工程案例，對水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用要點及施工過程存在的問題及解決措施進行探討。

1 工程概況及施工方案確定

某工程經(jīng)過現(xiàn)場勘查后發(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域內(nèi)部呈現(xiàn)軟土結(jié)構(gòu)，且厚度較大，地基處理難度較大。經(jīng)過綜合考量后，設(shè)計人員決定采用水泥攪拌樁技術(shù)作為地基處理方法。按照施工要求，采用深層攪拌樁法，單樁直徑為70cm，總工程量為35m2。在該工程中，水泥攪拌樁技術(shù)采用雙向攪拌技術(shù)，具體施工流程為：地基整平準(zhǔn)備→放樣測量→攪拌機安裝調(diào)試→攪拌機插入預(yù)定土層→送漿泵作業(yè)→攪拌處理→按照正反方向攪拌→達(dá)到預(yù)定深度→連續(xù)噴灑10s→完成。

2 水泥攪拌樁施工技術(shù)要點

2.1 材料質(zhì)量管理

該工程中，選用42.5 級的硅酸鹽水泥、M 級石膏、天然淡水。攪拌水確保氯離子含量不超過200mg/L；在水泥和石膏進入施工現(xiàn)場后，技術(shù)人員要進行嚴(yán)格檢查，同時應(yīng)將建材送到專業(yè)檢測機構(gòu)進行檢驗，確保不會發(fā)生假冒偽劣、低質(zhì)量的材料進場施工環(huán)節(jié)。材料入場后，要分類進行儲存擺放，防潮、防曬，避免使用時出現(xiàn)不合格問題。水泥攪拌需在3 周完成，在攪拌過程中，防止出現(xiàn)結(jié)塊等問題。

2.2 水泥配比確定

為了確保工程的質(zhì)量，在施工前，必須對水泥混凝土的配比進行試驗，確保水灰比、水泥和外加劑的摻量都達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，使攪拌樁達(dá)到設(shè)計質(zhì)量要求。

水泥配比按照15%、18%、20%的含量設(shè)置3 組試樣，分別摻入2%的石膏，水灰比為0.5～0.55。試驗過程中，對3 組不同水泥配比的混凝土進行7d、28d、90d強度測試[4]，以選擇出最佳配比。通過試驗證明，同一水泥配比下，水灰比0.5，抗壓能力增加；不同水泥配比下，20%水泥含量試件的28d 抗壓能力最強。18%水泥含量試件的28d、90d 抗壓能力符合設(shè)計要求。在3組測試件中，加入2%石膏，能夠有效提高混凝土的早期強度。

2.3 試樁施工及參數(shù)確定

2.3.1 試樁參數(shù)控制

該項目針對工程建設(shè)的要求，選擇使用ZGZ-A-25型同心式雙軸攪拌機械，并在現(xiàn)場選擇6 根樁進行測試。試樁過程的參數(shù)控制見表1。

表1 試樁參數(shù)

2.3.2 試樁質(zhì)量檢測

施工人員按照要求開展試樁施工，以確定樁體、樁徑和垂直度。本次計劃取6根樁，樁芯18段，從取樣結(jié)果來看，樁體結(jié)構(gòu)的密實度合理，成樁質(zhì)量符合要求。部分樁體出現(xiàn)攪拌不充分的情況。對此，進行原因分析，在施工過程中，部分階段由于樁桿速度較慢，泥漿泵輸送的液體不連續(xù)，可能與土體發(fā)生固化反應(yīng)，導(dǎo)致攪拌不充分的情況。因此，施工過程中要控制好漿液輸送的速度，提高水泥樁體的成樁質(zhì)量[5]。

2.3.3 現(xiàn)場試樁及施工參數(shù)確定

在試驗室試驗的基礎(chǔ)上，對試驗樁進行了現(xiàn)場試驗，主要包括確定摻合料參數(shù)；施工過程中的鉆孔沉降速率控制為0.5~0.8m/min，攪拌轉(zhuǎn)速控制為0.6~1.0m/min。

2.4 成樁施工控制

2.4.1 樁位選擇

施工人員要根據(jù)施工要求，做好樁體測量放樣工作，并一一進行標(biāo)記。確定好放樣位置后，要進行驗收管控，確保相鄰的兩個樁體之間的距離誤差值≤10mm。然后再做好樁體編號。

2.4.2 確定樁長

在施工開始之前，要對鉆桿長度進行測試，確保鉆桿長度、深度、攪拌方向符合標(biāo)準(zhǔn)。攪拌過程中，要做好噴漿量及攪拌深度控制?？墒褂脙x器開展監(jiān)測工作。每次下入時，要做好記錄，深度偏差要≤200mm。

2.4.3 垂直度控制

攪拌樁機側(cè)面和正面需要設(shè)置吊錘，在作業(yè)時，通過吊錘傾斜度，能直接發(fā)現(xiàn)樁機是否出現(xiàn)偏移情況。樁體、攪拌頭、鉆桿需要保持在同一條水平直線上，垂直偏差要≤15mm。

2.4.4 漿液制備及注漿

結(jié)合施工實際，對水灰比進行控制，確保水泥漿質(zhì)量合格。應(yīng)安排專門人員對混合后的水泥漿進行稱重，并做好登記。若發(fā)現(xiàn)比重較低，則應(yīng)加大水泥比例，并在制漿過程中達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。水泥原料要過篩處理，配制好的水泥漿不能滯留太久，若滯留2h 以上，就會影響使用效果。在制漿攪拌后，要在現(xiàn)場安裝遮雨篷，防止雨水流入水泥漿內(nèi)。同時，要在漿桶的四周安裝截水圍擋和排水溝，便于及時排水。注漿中，必須對壓力、流量進行有效控制，以確保各項施工都符合要求，保證樁體的質(zhì)量合格。

2.4.5 攪拌成樁

（1）攪拌器的鉆入速率是0.6m/min，攪拌速率是50r/min，在對樁端噴漿攪拌30s后，將鉆機提升。

（2）提升速率控制在0.5m/min 之內(nèi)，確保符合標(biāo)高，并做好施工過程中的工作記錄，以便對下一步的工作做出指示。

（3）定期對鉆頭檢測，一旦出現(xiàn)開裂、破損情況，必須立即停鉆，替換或修理后再作業(yè)；鉆頭直徑偏差要≤3%；同時，還要對葉片進行檢查，存在問題要及時更換。

（4）攪拌機預(yù)攪下沉?xí)r，不可沖水，如發(fā)現(xiàn)土層過硬，在確保鉆頭強度的基礎(chǔ)上，適量沖水。

（5）攪拌機在樁頂標(biāo)高1m 以內(nèi)需減速，提出地面后立即停止提升，連續(xù)攪拌幾秒即可停止，確保樁頭質(zhì)量的控制。

3 施工過程中存在的問題與處理措施

3.1 樁體位置偏移

問題成因：產(chǎn)生樁體位置偏移的原因一般有兩種：（1）對準(zhǔn)效果差。水泥攪拌樁灌漿是采用平鏟運機方式。在鉆機工作時，由于溢漿、視線等因素的影響，施工人員可能無法發(fā)現(xiàn)樁的準(zhǔn)確位置，導(dǎo)致重心發(fā)生偏移；（2）施工場地比較特殊，當(dāng)鉆機下沉?xí)r，可能遇到一些碎石、卵石，卡住鉆機，無法抬起，施工人員只能重新下沉，進而導(dǎo)致誤差。

（2）應(yīng)對措施：在鉆機平臺焊接鋼筋，一般在鋼筋控制點間距2 倍處設(shè)置焊接點。針對現(xiàn)場條件，采用重繩落法進行控制。若因地質(zhì)因素影響，出現(xiàn)碎石、卵石，需重新施工，此為特殊補樁情形，應(yīng)在工程記錄中作詳細(xì)說明。

3.2 垂直偏差

問題成因：當(dāng)前的鉆機常見支腿形式，如果遇到地面不平，支腿不穩(wěn)定，就有可能導(dǎo)致垂直偏差，進而對施工產(chǎn)生影響。

應(yīng)對措施：（1）可以在機架懸掛垂線，在橫梁上畫出中線，按照中線，在機架垂直角位置上打孔。施工人員在下沉鉆機時，沿著打孔位置開展作業(yè)，能確保樁機垂直。（2）鉆機支腿受力要均勻，避免發(fā)生傾斜問題。

3.3 噴漿異常

問題成因：（1）注漿管道破損；（2）注漿孔阻塞；（3）水泥漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，水泥漿中混入砂石、油等雜質(zhì)，造成管道堵塞，噴漿效果達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；（4）水灰比配比不當(dāng)，質(zhì)量較差，對樁體產(chǎn)生影響；（5）水泥漿泵調(diào)速器無法達(dá)到所需的壓力；（6）注漿管過長，中部有較大彎折角（一般而言，管道長度以50m 為最佳，盡量避免中間發(fā)生彎曲，若超過100m，壓力損失較大，容易導(dǎo)致噴漿質(zhì)量不合格）。

應(yīng)對措施：（1）在施工之前，對注漿泵進行檢查，保證設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)；（2）施工結(jié)束后，操作人員要做好注漿泵的清理工作；（3）在噴漿口上設(shè)置單向閥組件；（4）在噴漿口上方布置越漿板，防止出現(xiàn)堵塞；（5）在集漿池中應(yīng)設(shè)置細(xì)篩，對水泥漿進行過濾，防止雜質(zhì)流入管道；（6）做好水灰比的控制。水灰比控制在0.45~0.6，一般來說，水泥比0.5 就能滿足樁體質(zhì)量要求，且不會對噴漿產(chǎn)生影響，確保水泥漿的質(zhì)量。因此，施工人員需按照項目的具體需求，確定最佳配合比，才能保證工程質(zhì)量合格。

3.4 抱鉆

問題成因：（1）施工工藝不規(guī)范；（2）水泥漿攪拌不充分，漿體粘結(jié)性比較高，施工中易抱鉆；（3）設(shè)備故障，電機損壞；（4）停機時間超過3h，出現(xiàn)水泥凝固的情況，鉆桿抱死。

應(yīng)對措施：（1）施工人員要根據(jù)施工條件，選擇適當(dāng)?shù)氖┕すに?。施工前，要對地層中的砂石、土質(zhì)進行分析，做好數(shù)據(jù)收集工作。（2）攪拌機沉入地層后，攪拌頭需濕潤處理。如果土質(zhì)粘性較大，可加入一些砂石，防止抱鉆。

3.5 冒漿

問題成因：（1）部分黏土粘性并不大，但持漿能力較弱，性能下降，容易出現(xiàn)冒漿；（2）鉆進環(huán)節(jié)遇到卵石，鉆進速度下降，泥漿就會變得松散，進而出現(xiàn)冒漿情況；（3）在鉆桿提升過程中，施工人員提升速度較快，無法充分?jǐn)嚢?，?dǎo)致壓強增加，出現(xiàn)冒漿情況。

應(yīng)對措施：（1）在漿液輸送過程中，持漿能力不合格就會發(fā)生冒漿，導(dǎo)致漿液滲透率降低，因此，必須調(diào)整施工工藝。要將攪拌速率提高到500r/min，將鉆孔速率下降到1m/min，以確保泥漿與地層土壤充分混合，降低冒漿情況的發(fā)生。（2）當(dāng)鉆機遇到孤石或卵石時，應(yīng)減小泵壓，調(diào)節(jié)水泥漿，避免出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。（3）攪拌機提升過程中轉(zhuǎn)速要進行嚴(yán)格控制，確保泵壓在一個合理的范圍之內(nèi)。

3.6 樁體承壓能力較低

問題成因：（1）表層覆蓋壓力較??；（2）攪拌過程中，攪拌不均勻，影響抗壓能力；（3）提升速度不符合規(guī)定，注漿量不足；（4）水灰比不合理；⑤原料質(zhì)量不符合施工規(guī)定；⑥攪拌樁輸漿管道未清理干凈；（5）部分施工單位為提高施工效率，同時加入水和水泥材料，導(dǎo)致水灰比難以達(dá)到均勻性標(biāo)準(zhǔn)；（6）樁體鉆頭沒有壓磨處理。

應(yīng)對措施：（1）將樁頂下方1m 以內(nèi)的區(qū)域作為加固段，采用二次攪拌加注漿的方法，增加水泥比例，一般要求15%；（2）在計算樁長度及標(biāo)高時，應(yīng)挖除30cm長度，以確保結(jié)構(gòu)力學(xué)符合要求；（3）做好水灰比控制，在水泥材料加入比例合格、壓力符合要求的情況下，盡可能地減小水灰比；（4）一次只攪拌一根樁體，確保水泥漿質(zhì)量，嚴(yán)禁邊加水邊攪拌；（5）在機架標(biāo)志線看到樁頭后，放慢抬升速率，保證加入的水泥材料符合要求；（6）鉆頭到樁頂部位壓磨的時間控制在30s。

3.7 樁體不均勻

問題成因：（1）施工工藝不合理；（2）攪拌機和注漿機發(fā)生運行故障，導(dǎo)致漿體不夠均勻；（3）攪拌機運行時，前行速度不均勻；（4）管道殘留一部分水；（5）制漿工藝不合理。

應(yīng)對措施：（1）選擇合適的施工工藝；（2）施工人員要仔細(xì)檢查各種設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)故障點，并進行維修；（3）水泥漿攪拌時間要≥2min，要適當(dāng)增加水泥漿攪拌次數(shù)，防止發(fā)生沉淀；（4）增加攪拌速度，確保水泥漿充分?jǐn)嚢?、均勻攪拌；?）注漿設(shè)備要運行平穩(wěn)，注漿速度符合標(biāo)準(zhǔn)，水灰比符合設(shè)計要求；（6）施工現(xiàn)場中，如果機械設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)立即進行維修、更換。

4 水泥攪拌樁技術(shù)施工注意事項

在施工過程，應(yīng)特別注意以下幾個方面：

（1）水泥攪拌樁的距離設(shè)置、長度設(shè)置等應(yīng)符合要求，設(shè)計人員對此應(yīng)進行技術(shù)審核，如果不符合要求，應(yīng)及時改正；

（2）施工過程中，要動態(tài)檢查攪拌樁深入長度、噴漿量以及攪拌方向[3]，如果出現(xiàn)問題，要立即暫停施工，進行處理解決；

（3）攪拌樁沿著施工方向進行施工，樁芯流速、流量如果不達(dá)標(biāo)，證明樁體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，需要暫停施工并立即處理；

（4）成樁28d 后，要對樁芯進行抽查，總抽查量要達(dá)到總數(shù)量的5%；

（5）水泥攪拌樁施工質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，樁位偏差控制在<50mm，傾斜度控制在≤1%。

5 結(jié)束語

本文總結(jié)了水泥攪拌樁的施工工藝、質(zhì)量控制要點，同時結(jié)合現(xiàn)場施工分析了水泥攪拌樁施工過程中常見的質(zhì)量問題，研究了產(chǎn)生水泥攪拌樁質(zhì)量問題的原因并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。本文所提到的水泥攪拌樁技術(shù)加固地基的方法實用性強，在具體施工過程中，可根據(jù)實際情況進行靈活應(yīng)用，以適應(yīng)于各種不同工程的需要，確保水泥攪拌樁技術(shù)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而提高建筑工程整體施工質(zhì)量。