竹洲頭泵站水泥攪拌樁噴漿法和噴粉法工藝性成樁試驗

龍 勝

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

?

竹洲頭泵站水泥攪拌樁噴漿法和噴粉法工藝性成樁試驗

龍 勝

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

介紹竹洲頭泵站進行的水泥攪拌樁成樁試驗，采用噴漿和噴粉兩種方法進行對比，并得出深層攪拌樁試樁試驗結果。針對試驗成果，調整了設計施工方法，確定了噴漿和噴粉工藝適用的范圍和部位。

深層攪拌樁 噴漿法 噴粉法 成樁試驗 竹洲頭泵站

1 工程概況

竹銀水源工程位于廣東省珠海市斗門區(qū)白蕉鎮(zhèn)，在珠江三角洲磨刀門水道右岸。工程建成后通過泵站抽水水庫蓄淡，與珠?，F(xiàn)有的供水系統(tǒng)相結合，向澳門、珠海東區(qū)(主城區(qū))和珠海西區(qū)水廠供水，滿足居民生活用水、工業(yè)企業(yè)用水及城鎮(zhèn)公共用水需求。

竹洲頭泵站基坑設有臨時圍堰進行擋水，基坑開挖采用大開挖結合水泥攪拌樁柵格狀重力式擋墻進行支護，先將上部人工填土以1∶2坡度放坡開挖至-1.0m高程平臺，在此平臺上做水泥攪拌樁柵格狀重力式擋墻，使圍堰和基坑滿足穩(wěn)定性、強度和變形要求。

泵站各主要建筑物(包括進水間、主機間、安裝間、副廠房)基礎，均采用水泥土攪拌樁復合地基，水泥土攪拌樁穿過軟土層進入全風化細砂巖層。

以上二處原設計均為噴漿法水泥攪拌樁，但根據(jù)以往珠海市水閘工程的施工經驗，當?shù)亟^大部分臨江建筑物基礎均采用噴粉法水泥攪拌樁，且施工效果較好，因此本次實驗采用了噴漿法和噴粉法兩種成樁工藝進行比較。

2 竹洲頭泵站地質情況概述

竹洲頭泵站地面高程1.0m～3.5m，地形平坦，為人工開挖及填筑地形，根據(jù)鉆孔揭露，站址處巖土層自上而下為：

①人工填土。土黃色，成份主要為粉質粘土，含少量基巖碎塊，稍經壓實，厚度1.0m～4.0m；

②淤泥質粉質粘土、淤泥。灰黑色，成分主要為粘粉粒，標貫擊數(shù)1～6擊，平均3擊，厚度2.6m～25.0m。頂板埋深1.0m～4.0m，相應高程-1.54m～0.59m?？傮w上，上游較淺，下游略深，靠西側山邊較淺，東側河東較深；

③淤泥質粉細砂、含泥砂卵礫石層。灰色，主要成分為粉細砂砂礫石，間夾少量貝殼碎片，夾淤泥質土中或其下厚度1.4m～5.0m；

④全風化細砂巖或花崗閃長石、細砂巖。土黃色，細砂結構，中厚層狀構造，花崗閃長巖，土黃色夾灰黑色，花崗結構清晰可見，全風化層中偶夾強風化碎塊，層厚0～14m，頂板埋8.2m～26.0m，相應高程-2.26m～-23.5m，標貫擊數(shù)10～39擊，平均20擊；

⑤強風化花崗閃長巖、細砂巖?；野咨饕煞轂槭?，中厚層或塊狀構造，巖心多呈碎塊狀、砂礫狀或半巖半土狀，頂板埋深6.2m～28.8m，相應高程-26.03m～-2.26m，標貫擊數(shù)30～51擊，平均43擊。

竹洲頭泵站上部人工填土、粉細砂和軟土層厚約8.2m～28.8m，存在砂層震動液化，軟土變形及抗滑穩(wěn)定問題，不宜作為泵站基礎持力層。泵站前池進水間及主廠房建基面高程分別為-7.60m及-6.70m，副廠房及安裝間建基面高程分別為0.3m及0.0m。處于軟土層內，必須對泵站地基進行處理或采用樁基礎。

竹洲頭泵站面臨西江，背靠竹洲山，根據(jù)地質鉆孔顯示，軟土層靠近江邊處較深，沿泵站軸線往下游逐漸變淺，近江處深約26m。

3 噴漿法和噴粉法工藝性成樁試驗

3.1 成樁試驗參數(shù)選擇

3.1.1 噴漿成樁試驗參數(shù)選擇

(1)水泥選用。按照《通用硅酸鹽水泥》(中華人民共和國標準GB175-2007)第6.2條規(guī)定：“普通硅酸鹽水泥的強度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R四個等級”，在經與監(jiān)理、設計等單位溝通同意后，采用江門市新昌水泥廠生產的P.O42.5R普通硅酸鹽水泥；

(2)水泥摻量選定。在經與監(jiān)理、設計等單位溝通同意后，按14%、16%、18%的水泥摻量來做試樁實驗；

(3)樁機的選定。采用PH-5B型噴粉樁機(按配套設備的不同，可噴粉也可噴漿)；

(4)攪拌次數(shù)，采用四噴四攪工藝；

(5)試驗技術操作參數(shù)選擇如下：①水灰比約為0.45～0.50(暫定為按0.50進行試驗)；②鉆進速度：V≤1.0m/min；③提升速度：V≤0.8～1.0m/min；④攪拌速度:大于(30～50)轉/min；⑤注漿泵壓力：(0.2～0.5)MPa；⑥注漿泵調速電機：(250～450)轉/min；⑦水泥漿預攪時間：>4min；⑧樁尖標高按進入持力層土層的深度不小于50cm(可根據(jù)工作電流的變化判斷是否已進入持力層)控制；⑨確定每米水泥漿量和水泥漿比重。

3.1.2 噴粉成樁試驗參數(shù)選擇

(1)水泥摻入比。珠海地區(qū)淤泥層含水量大，工程性質差，根據(jù)設計要求，結合以往珠海市水閘工程的施工經驗，在經與監(jiān)理、設計等單位溝通同意后，試樁每米水泥摻入比選取14%、16%、18%三種，對應每米樁體水泥摻入量分別為70kg、80kg、90kg三種(泥土容重按1.74g/cm3考慮)，每種摻入比試樁2條；

(2)噴粉量。采用電腦控制每米的噴粉量，其偏差在-3kg～+5kg范圍內；

(3)攪拌次數(shù)。采用二噴四攪工藝，樁體全段一次復攪；

(4)試驗技術操作參數(shù)選擇如下：鉆進下沉速度：(0.8～1.5)m/min；噴粉提升速度：(0.6～1.2)m/min；復攪：(0.6～1.2)m/min；壓縮空氣壓力：(0.2～0.4)MPa；氣流量：20L/s。

3.2 主要施工人員及施工設備配備

噴漿成樁施工人員及施工設備配備見表1、表3；噴粉成樁施工人員及施工設備配備見表2、表4。

表1 噴漿主要勞動力配備

表2 噴粉主要勞動力配備

表3 噴漿主要設備投入

表4 噴粉主要設備投入

3.3 成樁試驗方案

3.3.1 樁數(shù)的選定。按14%、16%、18%三種不同的水泥摻量，即每米摻量70kg、80kg、90kg水泥，每組四條，其中兩條采用水泥漿攪拌法，兩條采用噴水泥粉攪拌法，共計十二條。

3.3.2 試樁的地點。選在基坑開挖范圍外，下層土質條件接近工程區(qū)域的位置。

3.3.3 樁長的選定。經實測，試樁區(qū)地面高程為2.60m，據(jù)地質資料，上面1m～1.5m左右為人工回填土，其下層-14m基本均為淤泥質粘土，擬定樁長可定在12m和15m，樁身入淤泥質粘土層可達10m～13m。

3.4 施工方法

3.4.1 噴漿施工方法

噴漿施工工藝流程：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→鉆進并打開高壓注漿泵注漿至設計深度→提鉆噴漿攪拌上升至工作基準面以下0.5m→重復噴漿攪拌下鉆至設計深度→重復噴漿攪拌上升至設計深度至地表→成樁結束→施工下一根樁。

3.4.1.1 噴漿施工準備。測量隊放出該段基礎的邊線和中樁，并用白灰撒出場地并清理，用裝載機將坑洼不平部位表面推平，局部低洼處回填路基填筑料，防止樁基下沉，路基坡腳外挖出排水溝，以防止積水。

在原地面用挖掘機或裝載機等機械挖至設計標高后，定出樁位，并用石灰水或打入竹片樁作好樁位標識，頂上用紅油漆涂上樁中心點，并灑上白灰，樁機移動到所打樁位處，使鉆頭中心、樁中心及鉆桿中心保持在同一豎直線上。

3.4.1.2 定位。吊機就位后，懸吊深層攪拌機到指定位置，對準樁位，保持起吊架垂直。鉆機就位應滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%(裝吊垂球檢測)，為確保垂直度控制良好，分別在鉆機四個支座處加設較大面積的鋼板，使鉆機在鉆進中保持平穩(wěn)，鉆進時要經常檢查垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差則邊鉆進邊調整，在開始時保持較慢的鉆進速度，待機身穩(wěn)定后再加快鉆進速度。樁的孔位置與圖紙偏差不得大于50mm。

3.4.1.3 配制水泥漿。在深層攪拌機沿導向架邊攪拌切土下沉前，開始按設計確定的配合比拌制水泥漿，配置好的漿液必須過篩，并將水泥漿倒入集料斗中備用。

3.4.1.4 預攪噴漿下沉。待深層攪拌機冷卻水循環(huán)正常后，啟動攪拌機，后緩慢放松起吊鋼鏈條，使深層攪拌機沿導向架邊攪拌邊切土下沉邊打開高壓注漿泵注漿，下沉速度由電機電流監(jiān)測表控制，保證工作電流不大于額定電流。施工過程中嚴格控制攪拌時的下沉和提升速度，提升或下沉速度不得超過1.0m/min，以保證加固范圍內每一次深度均得到充分攪拌。在成樁過程中遇有故障而停止噴漿，第二次噴漿接樁時，其重疊長度不得小于0.5m。接樁間隔時間不大于24h，否則應重打該樁。

3.4.1.5 噴漿攪拌深層攪拌機下沉并噴漿攪拌至設計深度后，按設計確定的提升速度噴漿提升深層攪拌機。當深層攪拌機提升至地面以下1m時，應慢速提升和旋轉，即將出地面時，應停止提升，攪拌10s～20s，以保證樁頭密實。

3.4.1.6 重復攪拌。為使軟土與水泥漿攪拌均勻，再次將深層攪拌機噴漿下沉至設計要求深度，再邊攪拌邊噴漿提升至地面，進行重復攪拌。根據(jù)設計圖紙要求，水泥攪拌樁樁頂以下3m范圍內應復攪。

3.4.1.7 清洗。向集料斗中注入清水，開啟灰漿泵，清洗全部管道中殘存的水泥漿，保持清洗干凈。

清洗后，將鉆機移至下一個樁位重復施工，同時對樁頭進行處理，達到設計要求。

施工樁頂標高宜高出樁頂標高不少于1.0m，在開挖基坑時，應將攪拌樁樁頂施工質量較差的樁段用人工挖除。

3.4.2 噴粉施工方法

水泥噴粉深層攪拌樁施工工藝流程(二噴四攪)見圖1。

圖1 噴粉施工工藝流程

3.4.2.1 樁機就位。樁位復核，樁機就位，對準樁位，保持起吊架垂直。鉆機就位應滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1%(裝吊垂球檢測)，為確保垂直度控制良好，分別在鉆機四個支座處加設較大面積的鋼板，使鉆機在鉆進中保持平穩(wěn)。鉆進時要經常檢查垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差要邊鉆進邊調整，樁的孔位置與圖紙偏差不得大于50mm。

3.4.2.2 啟動空壓機，使氣流正常運轉時，開動鉆機向正向轉動，加壓下鉆，當攪拌頭到達設計樁底以上1.5m時，即開啟噴粉機提前進行噴粉作業(yè)，直到設計深度的持力層，轉約1min。鉆進速度為(0.8～1.5)m/min。

3.4.2.3 轉1min后，立即提鉆，同時開動鉆機反轉，邊提升邊攪拌邊噴粉，提鉆噴粉至樁頂標高以上0.5m處停止噴粉，平均提升速度為(0.6～1.2)m/min，鉆頭的攪拌速度為15mm/轉，復攪與提升時的管道壓力為0.2MPa～0.4MPa，汽流量為20L/s。

3.4.2.4 重復下鉆噴粉攪拌到設計孔深，完成三次攪拌。

3.4.2.5 關閉噴粉閥門，提升鉆頭，攪拌到設計樁頂標高，完成二噴粉四攪拌工序。

3.4.2.6 對攪拌鉆頭進行檢查，鉆頭內磨損量不得大于10mm，超過允許值，須更換。

3.4.2.7 清理。鉆頭提升至地面，清除鉆頭泥包。

清理完后，將鉆機移至下一個樁位重復施工，同時對樁頭進行處理，達到設計要求。

4 試驗檢測成果

4.1 試驗實施情況

現(xiàn)場試驗實施時出現(xiàn)以下特殊情況：

(1)攪拌機下沉到12m深時遇硬質層，無法繼續(xù)下攪，現(xiàn)場監(jiān)理確認后，將實驗深度均調整為12m深；

(2)在噴粉試樁時，由于天氣因素和其他因素影響，造成成樁時間過長，經監(jiān)理現(xiàn)場確認，將噴粉樁各種摻入比調整為各打1條。

4.2 試驗檢測結果

本次試驗樁到28d齡期，水利部珠江水利委員會基本建設工程質量檢測中心對試驗樁強度及完整性進行了抽芯檢測。

所抽芯檢測樁樁體水泥土連續(xù)完整，攪拌一般均勻～均勻。水泥摻入比為14%、16%和18%的噴漿水泥攪拌樁抽芯試件抗壓強度分別為0.22MPa～0.47MPa、0.29MPa～0.74MPa和0.81MPa～0.92MPa；水泥摻入量為14%、16%和18%的噴粉水泥攪拌樁抽芯試件抗壓強度分別為1.35MPa～1.45MPa、1.08MPa～4.04MPa和1.11MPa～2.21MPa。

5 試驗結論

水泥摻入比為18%的噴漿水泥攪拌樁抽芯試件28d抗壓強度為0.81MPa～0.92MPa(水灰比為0.55，設計fcu28≥0.80MPa)。

水泥摻入比為14%、16%和18%的噴粉水泥攪拌樁抽芯試件28d抗壓強度分別為1.35MPa～1.45MPa、1.08MPa～4.04MPa和1.11MPa～2.21MPa，均大于設計fcu28≥0.80MPa。

考慮到支護樁及基礎樁對防滲及承載要求各有側重，并滿足設計fcu28≥0.80MPa要求，采用：(1)支護樁著重考慮防滲要求，采用噴漿樁水泥摻入比不小于18%(水灰比0.55)；(2)基礎樁著重考慮承載要求，采用噴粉樁水泥摻入比不小于16%。

龍 勝(1970.1-)，男，湖北荊門人，總經理助理，高級工程師，主要從事技術管理。

■

TV675∶TV553

A

2095-1809(2015)02-0008-04