多方位立體攪拌樁施工技術(shù)及問題探討

徐明福

【內(nèi)容提要】本文詳細(xì)介紹了多方位立體攪拌樁的應(yīng)用方向及主要施工技術(shù)，敘述了攪拌樁過程控制，及對(duì)成樁的監(jiān)測(cè)和路基沉降觀測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的諸多問題做了詳細(xì)說明，并給出了有效的解決方法，對(duì)今后類似工程的施工起到借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】攪拌樁，施工技術(shù)，問題處理

1 多方位立體攪拌樁概述

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種施工方法，采用水泥作為固化劑，利用特制的雙向攪拌機(jī)械，在地基下面將軟土和水泥固化劑進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成水泥土，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。

而多方位立體攪拌樁其加固原理與水泥土攪拌樁相同，只是在常規(guī)攪拌樁機(jī)水平攪拌葉片上增加豎向攪拌葉片（或在常規(guī)攪拌樁機(jī)的基礎(chǔ)上，增加雙向攪拌功能），以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥土多向全方位的立體攪拌，相對(duì)普通攪拌樁，在有效控制了返漿量的同時(shí)，攪拌的均勻性也大大提高，明顯提高了樁體的強(qiáng)度，增加了有效成樁深度。雙向攪拌鉆頭如圖1-1。

圖1-1雙向攪拌樁機(jī)鉆頭

2 多方位立體攪拌樁施工工藝

噴攪工藝采用“二噴四攪”，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌。采用少量多次噴漿的方法既可以避免土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。多方位立體攪拌樁施工工藝流程圖見圖2-1。

圖2-1 多方位立體攪拌樁施工工藝流程

3 多方位立體攪拌樁施工方法

多方位立體攪拌樁在寧高城際軌道交通二期TA02標(biāo)段中工程量約12萬延米，水泥采用不低于P.O42.5級(jí)水泥，水灰比為0.5-0.6之間，28天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于1.2MPa。多方位立體噴攪樁采用“二噴四攪”施工方法，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌，完成成樁。攪拌機(jī)采用正反式旋轉(zhuǎn)雙向攪拌鉆頭，少量多次噴漿的方法既可以避免土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。

3.1 準(zhǔn)備工作

（1）充分熟悉設(shè)計(jì)文件及施工圖紙，并詳細(xì)了解施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，以設(shè)計(jì)文件及施工圖紙、規(guī)范為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況編寫技術(shù)交底。

（2）進(jìn)場(chǎng)后測(cè)量人員和技術(shù)人員共同進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)復(fù)測(cè)，并對(duì)樁位進(jìn)行精確測(cè)量。測(cè)量成果報(bào)監(jiān)理工程師審批。

（3）引進(jìn)有施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工及機(jī)械操作。

（4）采用P.O42.5級(jí)并經(jīng)檢測(cè)合格后的水泥攪拌水泥漿。

（5）多方位立體攪拌樁樁機(jī)采用新型深層攪拌樁機(jī)，動(dòng)力頭采用雙向多方位動(dòng)力機(jī)箱，動(dòng)力機(jī)箱屬于東南大學(xué)專利，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 攪拌機(jī)就位

水泥攪拌樁樁機(jī)安裝就位后，應(yīng)進(jìn)行全面的檢查調(diào)整，主要有以下五點(diǎn)：

（1）鉆頭直徑及鉆桿長(zhǎng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求；

（2）輸漿管的導(dǎo)管是否堵塞；

（3）壓漿泵是否能正常工作；

（4）發(fā)電機(jī)或外接電源是否和樁機(jī)電路接通；

（5）精確調(diào)整樁機(jī)機(jī)身的垂直度，清掃噴射口。

施工中應(yīng)保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%；樁位的偏差不得大于50mm；成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

3.3 水泥漿攪拌

水泥漿攪拌應(yīng)采用二次攪拌工藝（正反方向攪拌頭），水泥漿攪拌順序?yàn)椋?/p>

（1）漿液配比選定后向注漿池里面注入規(guī)定量的水；

（2）邊攪拌邊注入水泥；

（3）攪拌適中后放入二次攪拌桶里面進(jìn)行二次攪拌。

（4）配置漿液時(shí)，水要清潔，咸緘適中。

所使用水泥都應(yīng)過篩，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。拌制水泥漿液的罐數(shù)、水泥和外滲劑用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專人記錄；噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

3.4 噴漿攪拌下沉

將攪拌機(jī)用鋼絲繩吊掛在起重機(jī)上，用輸漿管將堵料出罐砂漿泵同深層攪拌機(jī)接通，待攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)架攪拌切土下沉。

施工時(shí)速度控制在0.8～1.0m/min，攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)加固深度時(shí)，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)30s后再提升攪拌。每米樁長(zhǎng)水泥用量不少于65kg，水灰比0.55，噴漿壓力0.2～0.5Mpa。（樁頂最小樁底最大）。

密切觀測(cè)動(dòng)力頭工作負(fù)荷，控制電流指數(shù)不大于額定值，以防燒毀電機(jī)。如下沉速度過慢時(shí)，通過中心壓入少量稠漿使上體濕潤(rùn)，從而加快下沉速度。

為了保證水泥漿攪拌樁樁底、樁頭的質(zhì)量，在樁底和樁頭均要用Ⅰ檔噴漿攪拌30s。

噴射過程中經(jīng)常檢查漿液初凝時(shí)間噴漿壓力及旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合規(guī)范要求，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)檢查記錄電流值做好原始記錄。

3.5 提升攪拌

鉆進(jìn)到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)入持力層時(shí)電流表讀數(shù)I≥60A，在樁端50cm范圍用Ⅰ檔噴漿攪拌30s后，提升攪拌至樁頭，提升速度控制在≤30cm/min。

3.6 終孔

攪拌樁加固深度終孔條件有三種情況：一是鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度，同時(shí)鉆機(jī)電流大小達(dá)到要求，可以結(jié)束鉆孔；二是鉆孔未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆機(jī)電流大小達(dá)到要求，報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)樁已穿透軟弱土層到達(dá)硬層以下深度滿足設(shè)計(jì)要求，此時(shí)可以結(jié)束鉆孔；三是鉆孔深度已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆機(jī)電流大小未達(dá)到要求，須繼續(xù)鉆孔到達(dá)硬層以下深度滿足設(shè)計(jì)要求后報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能終孔。

攪拌樁必須穿透軟弱層至硬底，嵌入粉質(zhì)黏土（硬塑）不小于1m，樁體水泥摻入量符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。記錄終孔時(shí)電流表讀數(shù)。

多方位立體（含雙向）水泥土攪拌樁施工時(shí)，停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高300～500mm。在基底開挖時(shí)，應(yīng)將攪拌樁頂端施工質(zhì)量較差的樁段用人工挖除。

3.7 攪拌機(jī)移位

提升攪拌結(jié)束后沖洗鉆桿、噴嘴，整個(gè)作業(yè)結(jié)束，將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上后按上述步驟施工，進(jìn)行下一根樁的施工。攪拌樁施工時(shí)采用順打法施工。

4 攪拌樁檢測(cè)

多方位立體攪拌樁成樁檢測(cè)采用28天取芯強(qiáng)度不小于1.2MPa，及復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，如圖2-1、圖2-2。

5 路基沉降觀測(cè)

以對(duì)DK11+912.5-DK12+012.5多方位立體攪拌樁地基加固段進(jìn)行填筑期觀測(cè)，預(yù)壓期觀測(cè)，路面施工期觀測(cè)及工后觀測(cè)4個(gè)階段觀測(cè)。觀測(cè)結(jié)果表明，多方位立體攪拌樁有效改善了地質(zhì)條件，提高了地基承載能力，確保了路基施工質(zhì)量。

6 多方位立體攪拌樁施工過程中存在問題及解決方法

6.1 打樁過程中水泥漿外溢

多方位立體攪拌樁施工過程中水泥漿部分外溢，使計(jì)劃噴入的水泥漿總量減少，容易造成樁身內(nèi)部水泥漿過少，成樁質(zhì)量差。

發(fā)生此種情況主要原因是土層變化，土層過粘，使噴漿管噴入土層中的水泥漿延鉆桿向上冒出，影響成樁。

遇到此種情況時(shí)，首先需保證水泥漿的配比，不能過稀，其次在發(fā)現(xiàn)水泥漿上冒時(shí)應(yīng)該停止注漿，加速攪拌，并不得下鉆，可以提升攪拌，待水泥漿不外冒時(shí)方可下鉆攪拌噴漿施工。

6.2 樁機(jī)攪拌下沉過慢

多方位立體攪拌樁機(jī)在攪拌下沉過程中下沉速度過慢，造成樁身水泥漿存在量不均勻。

發(fā)生此種情況的原因一是地層變化大，可能遇到硬土層，鉆頭的阻力加大，造成靠自重?zé)o法下鉆或下鉆過慢。此時(shí)可適量沖水，但因?yàn)闆_水會(huì)對(duì)成樁質(zhì)量造成一定的影響，所以必須嚴(yán)格控制沖水量；也可以更換鉆孔鉆頭，待通過硬土層后再使用多方位立體攪拌樁鉆頭。

另一種原因是可能會(huì)遇到塊石、樹根等不明障礙物，鉆頭無法通過時(shí)可以采用人工或機(jī)械挖孔排除障礙物，但挖孔不得影響周圍的樁，挖的孔也要用土分層回填夯實(shí)后方可繼續(xù)施工。

第三種原因可能是地基土質(zhì)過粘，造成樁機(jī)自身自重下鉆困難，此時(shí)可以適當(dāng)增加配重來解決此問題。

6.3 輸漿管爆裂或堵塞

輸漿管爆裂或堵塞的主要原因是后場(chǎng)控制不嚴(yán)，水泥漿內(nèi)有雜物或水泥漿沉淀離析，造成輸漿管堵管，進(jìn)而使輸漿管爆裂，影響施工。

預(yù)防此種情況的最主要方法是水泥漿入集料池前要用細(xì)篩過濾，水泥漿在集料池內(nèi)也要經(jīng)常攪拌，防止水泥漿沉淀。結(jié)塊的水泥或受潮的水泥不得使用。當(dāng)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，一定要漿輸漿管拆掉沖洗，以防水泥凝結(jié)堵塞管路。

6.4 水泥漿與土攪拌不均勻

多方位立體攪拌樁成樁后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)一種樁中心水泥漿多，四周水泥漿少。這種情況主要原因是注漿泵壓力較小或噴漿孔堵塞，水泥漿不能噴身出來或只能噴出少量。預(yù)防此種情況發(fā)生的主要方法是輸送管路必須要定期沖洗，以防噴漿孔堵塞，另噴漿孔不應(yīng)太大，噴漿孔的位置應(yīng)符合要求。

另一種是成樁后某一段水泥漿少，出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。主要原因在于攪拌下鉆度過快，下鉆拌噴漿的速度不協(xié)調(diào)，進(jìn)而造成下鉆而噴漿量少，出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象；或者是因?yàn)樵谙裸@過程中出現(xiàn)噴漿孔臨時(shí)堵塞使水泥漿噴射不出，而出現(xiàn)斷樁。出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)該調(diào)整下鉆速度與注漿機(jī)噴漿量相協(xié)調(diào)，噴漿管堵塞時(shí)應(yīng)拔出鉆頭舒通噴漿管后再下鉆施工，下鉆時(shí)應(yīng)該向下重疊50cm左右。

6.5 電流過高

在施工過程中，突然發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)電流量過大，造成電機(jī)跳閘。主要原因是鉆機(jī)下沉攪拌時(shí)，鉆齒與水泥土圍抱成一團(tuán)，使鉆機(jī)下鉆阻力過大，電流量升高造成電機(jī)跳閘，進(jìn)而影響成樁質(zhì)量。發(fā)生此種情況時(shí)，應(yīng)停止下沉，適量噴漿原地空轉(zhuǎn)，再向上提升一段，待電流恢復(fù)正常后，再繼續(xù)下沉。

7 總結(jié)

本文對(duì)多方位立體攪拌樁的施工技術(shù)及問題做了簡(jiǎn)要說明，并且對(duì)成樁質(zhì)量和路基沉降等都得到了有效的控制，避免了水泥攪拌樁成樁質(zhì)量難以保證、處理深度偏小等弊端，對(duì)今后施工相類似工程起了指導(dǎo)意義，同時(shí)通過工程實(shí)例、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及地基沉降監(jiān)測(cè)也說明了多方位立體攪拌樁具有優(yōu)越的工程特性及較好的經(jīng)濟(jì)效益，在以后的施工中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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