深層攪拌樁技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

劉學(xué)勤，李春艷，張修凱

（1.山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 251000；2.山東水利工程總公司，山東 濟(jì)南 251000）

深層攪拌樁技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

劉學(xué)勤1，李春艷1，張修凱2

（1.山東大禹工程建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 251000；2.山東水利工程總公司，山東 濟(jì)南 251000）

【摘要】以巨野縣麒麟湖的地基施工為基礎(chǔ)，對工程施工涉及的深層攪拌樁技術(shù)的特點(diǎn)、施工工藝進(jìn)行了簡述，提出了施工質(zhì)量控制要點(diǎn)和施工過程中的常見事故及其處理方法，以期為同類工程施工提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

【關(guān)鍵詞】水利工程；地基處理；深層攪拌樁

對于水利工程項(xiàng)目，地基是確保整個(gè)工程質(zhì)量和安全運(yùn)行的前提條件，深層攪拌樁是當(dāng)前最為常見且應(yīng)用廣泛的地基處理技術(shù)。本文結(jié)合巨野麒麟湖的地基施工經(jīng)驗(yàn)，對深層攪拌樁技術(shù)的特點(diǎn)、施工方法以及質(zhì)量控制重點(diǎn)進(jìn)行了探討，并對施工過程中所遇見的問題進(jìn)行了歸納，總結(jié)了水利工程的地基作業(yè)過程中，深層攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用與體會(huì)。

1　深層攪拌樁技術(shù)的施工特點(diǎn)

深層攪拌工藝是利用機(jī)械鉆頭鉆探至地下預(yù)定深度后，再利用水泥等固化劑材料和軟土強(qiáng)行攪拌混合，并隨著鉆桿的提升，逐漸生成樁柱體的施工方法。攪拌后的泥漿混合體，在物理與化學(xué)反應(yīng)的作用下逐漸凝結(jié)并形成在強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和整體性等方面，都可以滿足水利工程地基技術(shù)指標(biāo)要求的樁柱體。深層攪拌樁施工工藝成熟，易控制、工效高、成本低，適用于多種地質(zhì)和水文條件，尤其在淤泥或粉細(xì)砂地層中，采用深層攪拌樁技術(shù)可以取得其他施工技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的施工效果。

2　深層攪拌樁技術(shù)的施工方法

巨野縣的麒麟湖，湖底主要為砂壤土、壤土夾姜石、粉細(xì)砂和黏土，整體結(jié)構(gòu)比較疏散。鑒于以上地質(zhì)條件，在經(jīng)過技術(shù)專家的多次論證后，決定對麒麟湖的地基采用深層攪拌樁技術(shù)進(jìn)行施工。

2.1施工機(jī)具的選擇

目前，水利工程地基施工采用的深層攪拌樁泥漿噴漿形式，主要包括中心管式噴漿和葉片式噴漿。在土質(zhì)為砂壤土或粉細(xì)砂等的工況，多采用中心管式噴漿形式。葉片式噴漿形式多適用于攪拌樁的連續(xù)施工，但缺點(diǎn)是噴漿孔容易被水泥漿堵塞，清洗比較困難。選擇采用的ZL400L型深層攪拌機(jī)，是我國最新研制的混合動(dòng)力攪拌機(jī)械，該設(shè)備包括攪拌系統(tǒng)、輸漿系統(tǒng)以及自動(dòng)供給動(dòng)力系統(tǒng)，并配備電源控制柜、集料斗以及灰漿攪拌機(jī)等，為工程的施工質(zhì)量提供保障。

2.2工藝流程

1）施工定位。結(jié)合實(shí)際工程的定位放線結(jié)果，施工中涉及的機(jī)械設(shè)備要在施工區(qū)域內(nèi)的指定位置架設(shè)，而對于成片的樁位施工，則要從工程的中心向外擴(kuò)散式設(shè)置。

2）攪拌系統(tǒng)的下沉。在將深層攪拌機(jī)的輸漿管、輸水管以及電器系統(tǒng)接通后，要對系統(tǒng)的循環(huán)功能進(jìn)行檢查，在確保工作正常后，再將深層攪拌機(jī)的電機(jī)開啟。此時(shí)，攪拌系統(tǒng)會(huì)順著攪拌機(jī)的導(dǎo)向架逐漸下沉并開始攪拌。

3）水泥漿的拌制。在深層攪拌機(jī)的攪拌系統(tǒng)下沉到深度后，要進(jìn)行水泥漿的拌制。該工程的泥漿拌制材料選擇優(yōu)質(zhì)的膨潤土以及較少的粘土，其配合比重控制在1.1～1.2，膠體率為95%，粘度控制在18～25S，含沙量≤5%。為改善水泥漿的綜合性能，可在水泥漿中添加適量的添加劑。另外，水泥漿在經(jīng)過制漿池、沉淀池和儲(chǔ)存池的3次處理后，方可進(jìn)行灌注使用。

4）攪拌成柱及清洗。在攪拌系統(tǒng)下沉至預(yù)定深度后，開啟灰漿泵并將水泥漿灌注到地基中，同時(shí)要將鉆機(jī)緩慢上提。此時(shí)，攪拌系統(tǒng)要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)攪拌，確保水泥漿和土層的混合均勻。為了提高樁柱體頂部的強(qiáng)度，在樁柱體頂面以下的1.5m范圍內(nèi)，要進(jìn)行二次灌漿，并根據(jù)施工設(shè)計(jì)和土層的分布狀況，在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行來回式的循環(huán)攪拌。樁柱體的施工完成后，利用深層攪拌機(jī)輸水管中的清水將鉆頭沖洗干凈，并移至下一樁柱工位。

3　深層攪拌樁的施工控制要點(diǎn)

3.1確定灌注參數(shù)

施工參數(shù)要根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求、試樁數(shù)據(jù)來確定，試樁的數(shù)量要不少于5根。另外，灰漿泵的水泥漿灌輸量、傳送時(shí)間以及攪拌系統(tǒng)的提升和下沉速度等相關(guān)參數(shù)也應(yīng)在灌注前確定。

3.2固化劑的選用

灰漿固化劑、外摻加劑種類以及摻入量，要根據(jù)室內(nèi)固化試驗(yàn)結(jié)果確定。在施工時(shí)，要結(jié)合先前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、漿液罐數(shù)以及單根攪拌樁的水泥用量，確定單樁的灰漿用量。

3.3樁位控制

起吊設(shè)備的導(dǎo)向架及其平整度與地面的垂直性決定了樁柱體與地面的垂直度。因此，要嚴(yán)格控制起吊設(shè)備導(dǎo)向架與地面的夾角，而攪拌樁的位置偏差，則要采用定位卡來控制，通常位置偏差的控制范圍為±3cm。如果攪拌樁為搭接成墻形式，相鄰樁的施工時(shí)間間隔要少于24h，否則將無法搭接。

3.4灌注工序

樁柱體的灌注要采用 “6攪5噴”的施工方法。該施工方法的具體工序?yàn)椋簲嚢柘到y(tǒng)且攪拌且下沉—攪拌系統(tǒng)且攪拌灌漿且提升—攪拌系統(tǒng)且攪拌灌漿且下沉—攪拌系統(tǒng)且攪拌灌漿且提升—攪拌系統(tǒng)且攪拌灌漿且下沉—攪拌系統(tǒng)且攪拌灌漿且提升。

3.5灌注的連續(xù)性

供漿機(jī)組的操作要與攪拌操作機(jī)組密切配合，保證水泥漿供應(yīng)的連續(xù)性，而攪拌操作機(jī)組要使攪拌系統(tǒng)的循環(huán)提升和下沉滿足施工設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)攪拌系統(tǒng)在下沉或提升即將到達(dá)底層或地面時(shí)，要停留30s，繼續(xù)噴漿并攪拌，以便水泥漿能夠與底層或樁頭土層徹底混合。如果在施工過程中，現(xiàn)場施工機(jī)械出現(xiàn)斷電，要立即檢查斷電原因，并在來電后將攪拌系統(tǒng)下沉0.5m再繼續(xù)攪拌作業(yè)。當(dāng)斷電時(shí)間超過三小時(shí)，則要將輸漿管路拆卸，并用清水將管內(nèi)外泥漿徹底清除，以防泥漿凝固堵塞輸送管。

3.6施工后期的防護(hù)

在樁柱體施工結(jié)束并大于28d后，可移除其頂面0.5m的覆蓋土層。同時(shí)，攪拌樁的施工區(qū)域不得存有重型設(shè)備通行，以免對樁柱體的強(qiáng)度造成影響，以保證樁柱體的整體質(zhì)量。

4　深層攪拌樁施工遇到的問題及對策

4.1樁位不準(zhǔn)的解決方法

深層攪拌樁屬于隱蔽工程，在對樁柱體進(jìn)行施工前，施工技術(shù)人員要對樁位進(jìn)行復(fù)測，在確保位置準(zhǔn)確無誤后報(bào)監(jiān)理工程師審批。測量人員要充分重視軸線和樁位檢查工作，做到事前檢查，事后復(fù)查，發(fā)現(xiàn)偏移后，要及時(shí)上報(bào)監(jiān)理工程師，采取補(bǔ)樁、搭接或調(diào)整軸線等措施。

4.2鉆頭下沉攪拌受阻的解決方法

如果打樁機(jī)鉆頭在下沉攪拌過程中遇到巨石、大樹根等硬物時(shí)，就會(huì)停止下沉并原地?cái)嚢?。此時(shí)，施工人員要立即暫停下攪工作，并移位對間隔樁柱體先行施工，再返回對這一樁位下沉攪拌。對較淺的阻礙物，可開挖清除，對較深阻礙物，可采用沖擊鉆進(jìn)行沖擊清除。

4.3輸漿管堵塞的解決方法

輸漿管堵塞是深層攪拌樁施工中最容易發(fā)生的一個(gè)故障。引起這類故障的主要原因是水泥漿的稠度較大、水灰比過小或噴灌的位置不準(zhǔn)等造成的。一旦輸送過程中發(fā)生堵管現(xiàn)象，要及時(shí)提出，清除障礙。疏通后的攪拌系統(tǒng)要在重新灌漿前，將攪拌系統(tǒng)下沉0.5m再繼續(xù)攪拌，或在發(fā)生堵管樁柱體的上端再補(bǔ)打一樁。

（責(zé)任編輯遲明春）

【中圖分類號(hào)】F426.91

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-10-0035-02

收稿日期：2015-03-16

作者簡介：劉學(xué)勤（1985—）女，助理工程師