地質(zhì)情況對大直徑攪拌樁影響分析及其補強處理技術(shù)探討

陳錦銳

摘 要：該文通過結(jié)合某建筑工程實例，針對該工程大直徑攪拌樁施工時，出現(xiàn)短樁及部分樁未成形情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明局部地方有動水的情況，其未能完全考慮地質(zhì)情況對樁影響，導(dǎo)致抽檢的樁中出現(xiàn)短樁及部分樁未成形。文中系統(tǒng)地探討地質(zhì)情況對攪拌樁的影響分析，同時提出采取旋噴樁補強措施，雙管旋噴樁補強完成后對樁實施檢測，檢測結(jié)果表明補強的可行性，為同類工程提供參考實例。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì) 大直徑攪拌樁 旋噴樁

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0019-03

地基的研究與應(yīng)用使建筑地基承載能力得到更大限度利用，從而可以有效地降低工程投資。目前，地基應(yīng)用的廣泛程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們對它的理論研究的水平。為了確保房屋建筑工程質(zhì)量、保障生命財產(chǎn)的安全、降低工程造價，有必要結(jié)合特定的建筑工程場地的地質(zhì)背景以及工程地質(zhì)條件開展地基可行性研究。通過分析當(dāng)?shù)刈匀坏刭|(zhì)條件的地基影響，對準(zhǔn)確把控基礎(chǔ)施工方案具有一定的參考價值。

1 工程實例概況

該住宅項目位于花都區(qū)，項目建筑占地面積為6 390.9 m2，擬建建筑主要為一棟13層高的主樓建筑，南面較遠(yuǎn)處另有一棟1層高的簡易房屋，擬采用鋼筋混凝土柱、剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為CFG樁基礎(chǔ)，主建筑場地之內(nèi)及周邊地面之下共同設(shè)計二層地下室，基坑深度為8.65～8.80 m，基坑周長約為233.0 m。

該工程實例設(shè)計為兩層地下室，基坑支護(hù)設(shè)計為“放坡+鉆孔樁+錨索+攪拌樁、鉆孔樁+錨索+攪拌樁、鉆孔樁+內(nèi)支撐+攪拌樁、鉆孔樁+內(nèi)支撐+旋噴樁”的聯(lián)合支護(hù)方式。由于初期甲方設(shè)計意圖為一層地下室，故其地質(zhì)勘探報告為按設(shè)計一層人防地下室進(jìn)行地質(zhì)勘探。地質(zhì)勘探表明地下水位埋深1.74～3.33 m，且場地內(nèi)砂土層較厚，有強透水性，滲透系數(shù)K為13.72～20.54 m/d。

工程開挖至地面以下3.0 m時，已經(jīng)進(jìn)行了約20 d左右的基坑降水工作，降水過程中未能降低基坑水位。8月份完成旋挖樁低應(yīng)變法試驗檢測，8月及9月完成了攪拌樁鉆芯法試驗檢測。試驗檢測報告顯示旋挖樁質(zhì)量為合格，攪拌樁部分存在取芯不足，取芯不足攪拌樁主要位于該工程南面位置，且均在相鄰樁，分別為220#施工樁長13.5 m，鉆芯長度8.9 m，8.9～13.5 m水泥含量<5%。221#施工樁長13.4 m，鉆芯長度9.0 m，9.0～13.4 m水泥含量<5%。223#施工樁長13.6 m，鉆芯長度9.0 m，9.0～13.6 m水泥含量<5%。鉆芯法試驗檢測時實際巖面深度與攪拌樁施工時樁身長度一致。

2 大直徑攪拌樁成樁影響分析

該工程在整個施工過程中嚴(yán)格按照相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，甲方與監(jiān)理單位全程進(jìn)行監(jiān)督，確保材料用量及施工過程中各方面的技術(shù)參數(shù)滿足設(shè)計要求。但經(jīng)鉆芯法試驗檢測，抽檢的樁中出現(xiàn)短樁及部分樁未成形，樁底持力層為中砂，如圖1和圖2所示。鑒于未能達(dá)到檢測合格標(biāo)準(zhǔn)，該攪拌樁進(jìn)行加倍檢測仍然出現(xiàn)不合格的情況。通過對該攪拌樁的質(zhì)量問題及補強措施進(jìn)行專項專家論證。

（1）由于地質(zhì)勘探時對工地質(zhì)情況并不是按兩層地下室進(jìn)行勘探的，所以導(dǎo)致在進(jìn)行大直徑攪拌樁施工時，淤泥和淤泥質(zhì)軟土中常常含有有機質(zhì)，高有機質(zhì)土是工程中的棘手問題。有機質(zhì)的存在會使土體具有較大的水溶性、塑性膨脹性、低滲透性和一定的酸性，且能吸附鈣離子，這些特性嚴(yán)重地阻礙水泥發(fā)生水化反應(yīng)和加固土強度的增長。且軟土在地層分布形式上經(jīng)常存在成層不均勻的情況，時常會出現(xiàn)交錯層理和透鏡體，有些不連續(xù)土層甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高壓縮性、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)低等特點，易產(chǎn)生蠕動、不均勻沉降及側(cè)向滑移等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。而且勘探報告表明該工程地下水位較淺，水滲透性強，并不能排除存在局部地方有動水的情況。

（2）針對上述情況，通過現(xiàn)場勘查、情況分析以及各方討論，達(dá)成共識：“該工程場地不排除存在地下水流動的現(xiàn)象”。通過對周邊環(huán)境進(jìn)行了調(diào)查，該工程東臨河流，南面和北面分別為住宅項目，當(dāng)時該兩個項目開挖施工時均發(fā)現(xiàn)地下水比較豐富，其中南面住宅項目實驗性開挖9.0 m，坑底為砂層，地下水流動明顯。北面住宅項目在施工工作面開挖2.0 m左右坑觀察地下水情況：發(fā)現(xiàn)水從東往西流動，水量較大，水位不抬升。同時對當(dāng)時攪拌樁施工記錄及工人施工情況進(jìn)行反查，在該區(qū)段攪拌樁施工時樁底部分曾出現(xiàn)注漿壓力急劇下降，注漿量相對較大情況。在鉆取攪拌樁224#樁時，16.8～18.0 m出現(xiàn)1.2 m深溶洞，含少量填充物，鉆孔漏水較大，其余鉆孔芯樣取樣率比較完整。該工程旋挖樁緊靠攪拌樁，南面部分旋挖樁施工時均出現(xiàn)不同長度的鋼筋籠浮籠現(xiàn)象。綜上所述，該地區(qū)地下水含量豐富，水動力情況復(fù)雜，隨季節(jié)變化改變水流動方向，產(chǎn)生順流、回流變化，因此該工程場地不排除存在地下水流動的現(xiàn)象。

（3）單排的大直徑攪拌樁在施工中沒有就地質(zhì)情況對攪拌樁可能造成的影響進(jìn)行評估，導(dǎo)致原施工技術(shù)工藝采用四攪四噴，每米樁長水泥噴入量不少于220 kg/m（相當(dāng)于摻入比15%），漿液水灰比約為0.45～0.55，無法滿足成樁的要求，從而造成了大直徑攪拌樁出現(xiàn)大面積的短樁及不成樁情況。根據(jù)引孔記錄所形成的工程地質(zhì)剖面圖，如圖3所示，顯示約為50%的攪拌樁出現(xiàn)短樁及樁部分不成形的情況，剖面圖清晰表明樁存在的缺陷情況，同時指導(dǎo)雙管旋噴補強開展施工。

就攪拌樁短樁及不成樁的情況，通過查閱施工記錄、原材料報告、補充地質(zhì)勘探資料及樁檢測報告，表明經(jīng)鉆芯法檢測，部分?jǐn)嚢铇恫蓸勇实?，局部不成樁，?dǎo)致漏水。通過在擋土樁間增加旋噴止水措施，且旋噴樁應(yīng)入不透水層不<1.0 m，完成后應(yīng)做抽水試驗，止水效果滿足時才能進(jìn)行下一步開挖。

3 補強處理技術(shù)措施

針對該基坑出現(xiàn)攪拌樁局部取芯不足及基坑降水較難，根據(jù)現(xiàn)有工程實際情況，提出采用在攪拌樁樁頂間距400 mm引孔進(jìn)行旋噴樁補強的補強方案，引孔采用巖土勘查抽芯，以確定旋噴樁的施工深度。采取高壓旋噴或中、低壓注漿處理，在水泥漿中加入速凝劑，水灰比加大，加大水泥含量，達(dá)到阻流動、早凝結(jié)的狀態(tài)，經(jīng)現(xiàn)場旋噴樁試驗及抽芯檢測，效果達(dá)到設(shè)計要求，結(jié)合該工程地質(zhì)報告及現(xiàn)場實際場地情況，采取高壓旋噴補強較為合適。通過設(shè)置單排Φ1000@7000攪拌樁，樁長13.0～18.0 m或鉆至巖面，施工工藝采用四攪四噴，每米樁長水泥噴入量不<220 kg/m（相當(dāng)于摻入比15%），漿液水灰比約為0.45～0.55。

（1）采用高速攪拌機拌制水泥漿，水泥為42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.8∶1，控制漿液比重≥1.6，并摻入速凝劑為水泥量的2%～3%，攪拌時間不<30 s。水泥漿液嚴(yán)格過濾，并按噴嘴直徑設(shè)置兩道過濾裝置；在制備水泥漿液攪拌罐和泥漿泵吸漿攪拌罐之間設(shè)一道過濾網(wǎng)，在泥漿吸漿管尾部設(shè)置過濾器。水泥漿隨配隨用，在高噴作業(yè)過程中連續(xù)不停地攪拌，并控制輸漿距離不>80 m。

（2）噴射作業(yè)。當(dāng)噴射管下至預(yù)定深度后（不透水層或巖層），先按設(shè)計轉(zhuǎn)速原地旋轉(zhuǎn)噴漿，輸入氣、漿，開始高壓噴射灌漿，高壓旋噴壓力為25～30 MPa，旋噴樁底穿過不透水層或巖層不<1.0 m。根據(jù)鉆孔資料，噴漿管自下而上慢速提升，旋噴樁與攪拌樁搭接長度不<1.0 m，搭接部位以上可根據(jù)回漿量適當(dāng)調(diào)節(jié)旋噴樁機提升速度，提升速度12～18 cm/min，旋噴至冠梁底處，然后注漿封孔，結(jié)束該孔第一次施工。噴漿過程中，質(zhì)檢人員經(jīng)常進(jìn)行檢查，施工參數(shù)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，有偏差時及時糾正。

（3）冒漿回灌及封孔。當(dāng)噴射灌漿完畢，移走高噴臺車，將其后高噴孔的回漿引入該孔，若回漿量不能滿足要求時，可向噴射孔內(nèi)靜壓灌注水泥漿液，直至孔口液面不再下沉。

4 實施效果分析

雙管旋噴樁補強完成后，由第三方檢測單位進(jìn)行檢測。共檢測旋噴樁12根，樁身普遍旋噴較均勻，水泥土膠較好，呈堅硬柱狀、塊狀，部分呈碎塊狀，其中有部分樁局部膠結(jié)較差；檢測樁長與提供的施工樁長基本符合，其中有部分樁檢測樁長比施工記錄樁長長或短；在樁身取水泥土芯樣共33組進(jìn)行天然單軸極限抗壓強度試驗，其強度均>1.0 MPa，均滿足設(shè)計要求；持力層為炭質(zhì)粘性土、強風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r（局部為微風(fēng)化灰?guī)r），持力層均滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

文章通過結(jié)合某住宅項目施工實例，針對該項目攪拌樁施工時發(fā)現(xiàn)的短樁及部分樁未成形情況，系統(tǒng)探討不良地質(zhì)影響下的攪拌樁成樁。鑒于存在地下水流動的現(xiàn)象影響成樁效果，于是采取雙管旋噴樁補強處理。處理后經(jīng)檢測樁身強度滿足設(shè)計要求，結(jié)果表明地質(zhì)情況對成樁影響分析的合理性，以及補強處理方案的可行性，為同類工程提供參考實例。

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