水泥攪拌樁加固地基施工工藝

張強(qiáng)

摘 要 水泥深層攪拌樁是進(jìn)行軟基處理的一種有效形式。本文介紹了水泥深層攪拌樁施工中試樁、施工準(zhǔn)備、施工工藝流程、設(shè)計參數(shù)及要求、施工控制、質(zhì)量檢驗(yàn)等控制環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 水泥攪拌樁 加固地基 施工工藝

1 工程簡介

黃陵至韓城至侯馬鐵路（山西段）工程HHSX-1標(biāo)K23+260～K24+860段采用水泥攪拌樁加固地基，樁長6～8米，樁間距1.2米，樁徑0.5米，5146根，采用三角形布置，路堤段處理范圍為左側(cè)既有線邊坡底至新建線邊坡坡腳外1.0米，樁頂設(shè)0.5米厚二八灰土墊層。

設(shè)計參數(shù)及要求：

（1）水泥摻入比>12%；

（2）室內(nèi)配合比設(shè)計：7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥0.8MPa，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥1.6MPa，90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥2.4MPa；

（3）現(xiàn)場質(zhì)量檢測

28d取芯強(qiáng)度：R28≥0.8MPa， 90d取芯強(qiáng)度：R90≥1.2MPa，單樁承載力>210KPa，復(fù)合地基承載力>170KPa。

2 施工準(zhǔn)備

2.1施工前先整平施工場地并做好臨時排水設(shè)施。清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹根和生活垃圾等），對各種管線、電纜等設(shè)施進(jìn)行遷移，做好既有線施工安全防護(hù)工作。

2.2水泥攪拌樁應(yīng)采用P·O42.5級合格的普通硅酸鹽袋裝水泥，使用前，將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室檢驗(yàn)。施工前應(yīng)標(biāo)定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸送量，灰漿輸送管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工工藝參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計要求通過試驗(yàn)確定攪拌樁配合比。

2.3施工機(jī)具

采用SJB-1型雙攪拌軸中心管輸漿的水泥攪拌專用配套設(shè)備。水泥攪拌專用配套設(shè)備包括：深層攪拌機(jī)、起重機(jī)架及作業(yè)平臺、導(dǎo)向架、電氣控制柜、灰漿漿拌制機(jī)、灰漿泵送設(shè)施等配套設(shè)備。水泥攪拌樁施工機(jī)械還配備有電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。

2.4水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，所有鉆機(jī)開鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部組織檢查驗(yàn)收合格后方可開鉆。

3 試樁

3.1試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。

3.2深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性。冬季施工時應(yīng)注意低溫對處理效果的影響。

3.3每個標(biāo)段的試樁不少于5根，且必須待試樁成功后方可進(jìn)行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗(yàn)可采取7天后直接開挖取出，或至少14天后取芯，以檢驗(yàn)水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強(qiáng)度。

3.4經(jīng)試樁后確定水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12%、高效減水劑0.5%。

4 施工工藝

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)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（孔口或設(shè)計樁頂標(biāo)高）→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。

4.1施工時先將深層攪拌機(jī)用鋼絲繩吊掛在起重機(jī)架上，用輸漿膠管將貯料罐、砂漿泵與深層攪拌機(jī)接通，開動電動機(jī)，攪拌機(jī)葉片相向而轉(zhuǎn)，借設(shè)備自重，以0.3～0.5m/min的速度沉至攪拌樁設(shè)計深度，再以0.38～0.75m/min的速度提升攪拌機(jī)，以此同時開動砂漿泵將水泥漿從攪拌中心管不斷壓入土內(nèi)，通過攪拌葉片將水泥漿與深層處的軟土攪拌，邊攪拌邊提升至地面孔口或設(shè)計樁頂標(biāo)高，即完成一次攪拌過程，用相同方法再次重復(fù)攪拌下沉和重復(fù)攪拌噴漿提升，即完成1根樁的柱狀加固。

4.2施工時應(yīng)嚴(yán)格按配合比摻加固化劑，并采取防離析措施，下沉及提升時均應(yīng)確保起重機(jī)架的平整和導(dǎo)向架的垂直度，成樁時要控制攪拌機(jī)的提升速度和次數(shù)，使其過程連續(xù)均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時泵送必須連續(xù)。

4.3攪拌機(jī)預(yù)下沉?xí)r一般不宜沖水，當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時可適量沖水，應(yīng)充分考慮沖水對成樁的質(zhì)量影響；

4.4水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復(fù)攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應(yīng)不少于40分鐘，噴漿壓力不小于0.4MPa。

4.5每臺配套設(shè)備每天工作完成后應(yīng)用水清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機(jī)及相應(yīng)管道，以備次日再用。

5 施工控制

5.1水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。

5.2施工前應(yīng)檢查水泥及外加劑的質(zhì)量，檢查樁位及攪拌機(jī)工作性能，檢查各種計量設(shè)備的完好度，主要是水泥及水計量裝置。

5.3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進(jìn)行控制。

5.4施工過程中應(yīng)檢查機(jī)頭提升速度、水泥漿或水泥砂漿注入量、攪拌樁的深度及標(biāo)高。

5.5對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復(fù)攪次數(shù)。

5.6為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計要求，每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，以備監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計要求。

5.7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秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時間為30秒。

5.8施工時應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時，不得進(jìn)行下一根樁的施工。

5.9施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計用量。如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時應(yīng)及時記錄中斷深度。在12小時內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過12小時應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

5.10項(xiàng)目經(jīng)理部指派專人負(fù)責(zé)水泥攪拌樁樁的施工，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機(jī)械均應(yīng)編號，應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機(jī)長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。

5.11現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：

①施工樁號、施工日期、天氣情況；

②噴漿深度、停漿標(biāo)高；

③灰漿泵壓力、管道壓力；

④鉆機(jī)轉(zhuǎn)速；

⑤鉆進(jìn)速度、提升速度；

⑥漿液流量；

⑦每米噴漿量和外摻劑用量；

⑧復(fù)攪深度。

5.12水泥攪拌樁加固地基處理屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補(bǔ)救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴(yán)格控制才能確保工程質(zhì)量。

6 質(zhì)量檢驗(yàn)

6.1檢驗(yàn)方法

（1）水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。

①檢驗(yàn)攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)。

②觸探試驗(yàn)：根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)（N10）與水泥土強(qiáng)度對比關(guān)系，當(dāng)樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時，樁身強(qiáng)度已能滿足設(shè)計要求；或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時，樁身強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計要求。

（2）水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場指定相對均勻部位，送實(shí)驗(yàn)室做（3個一組）28天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，留一組試件做三個月齡期的無側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)，以測定樁身強(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為1%～1.5%。

（3）如果水泥攪拌樁取芯檢測結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)為該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時，則應(yīng)在該段同等補(bǔ)樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。

（4）對攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實(shí)。

（5）在軟土層深厚的地方或?qū)κ┕べ|(zhì)量有懷疑時，可在成樁28天后，由監(jiān)理工程師隨機(jī)指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力。隨機(jī)抽查的樁數(shù)不宜少于樁數(shù)的0.2%，且不得少于3根。試驗(yàn)用最大載荷量為單樁或復(fù)合地基設(shè)計荷載的兩倍。

6.2外觀鑒定

①樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象。

②攪拌均勻，凝體無松散。

④群樁樁頂齊，間距均勻。

7 結(jié)語

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，藉攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，通過特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時間也越長，工效也越低。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用。