淺談深攪樁施工技術(shù)在水利建設(shè)項目中的應(yīng)用

秦　璞　賈　濤　王莉娟

淺談深攪樁施工技術(shù)在水利建設(shè)項目中的應(yīng)用

秦璞1賈濤2王莉娟2

粉噴深攪樁受較多因素的影響，尤其是施工方法、工藝的不同會形成不同效果，也導(dǎo)致了樁體質(zhì)量不夠穩(wěn)定，集中反映在水泥粉噴量不均勻，造成樁體局部段水泥含量偏高和偏低，均勻性差，甚至樁體內(nèi)部段也有無水泥含量情況的存在，使樁體達(dá)不到設(shè)計要求。本文以工程實例對施工操作參數(shù)及成樁檢測成果進(jìn)行了分析和研究。

一、應(yīng)用實例

1.柱狀型樁在河床固坡中的運用

南水北調(diào)東線三陽河工程樁號28+800～30+800段地處蕩區(qū)，土層20m左右為淤泥質(zhì)土，土層含水量極高，達(dá)60%左右。按設(shè)計要求1∶6邊坡才能滿足河床穩(wěn)定要求，但由于沿線土地被占用等多種因素，仍按1∶3邊坡設(shè)計，并進(jìn)行了噴粉樁的加固，分樁長7.0m、7.5m和10.5m三種形式，呈正方形布置，通過施工使該河坡得到了極好的支護(hù)作用。固坡段穩(wěn)定安全，在11年運行中，該段河床未出現(xiàn)坡面滑動及河床失穩(wěn)的問題。

2.壁狀型樁在水閘開挖支護(hù)中的采用

壁狀型就是將相鄰樁沿一個部分重疊搭接即形成壁狀加固體。某城市排水項目因無施工場地，坡比為1∶0。采用鋼板樁支護(hù)后不能阻隔地下水滲透，開挖至3m后就呈現(xiàn)流砂，且受承壓水頭作用，加速地下水涌出，對此立即停止下挖，并實施了復(fù)填（回填至原來標(biāo)高）。采用沿縱橫搭接壁狀加固體的形式，沿分水閘四周打封閉式連續(xù)噴粉樁進(jìn)行支護(hù)和隔水。該段土體滲透系數(shù)較高，為A×10-5，經(jīng)過處理后，圈內(nèi)土體的滲透壓力明顯降低，閘外仍舊布置井管排水，地下滲透壓力減小，使流砂問題得到了解決，確保了閘塘順利開挖。

二、攪拌樁施工的運算

粉體發(fā)送器單位時間內(nèi)的粉體噴出量，即為噴入被攪拌土層中固化劑數(shù)量，可按下式計算：

式中：qp—單位時間內(nèi)粉體噴出量（kg/min）；

d—鉆頭直徑（m）；

ρd—被攪拌土的干密度（kg/m3）；

μp—要求的固化劑摻入比（%），由試驗室提供；

ν—鉆頭提升速度（m/min），一般取ν=0.7左右。

上式除提升速度外，其他各項均是固定不變的，故此通過變換鉆頭提升速度，可以得到不同的噴粉量，以此來掌握各段樁需要的噴粉量。

三、噴粉樁施工技術(shù)的掌控

1.復(fù)攪次數(shù)

因各工程地質(zhì)條件、土層含水量、水泥摻入量的要求以及復(fù)合地基承載要求不一樣，施工前應(yīng)做試驗樁，一般不少于3根，通過試驗和觀測結(jié)果來確定施工的噴頭轉(zhuǎn)速、提升速度、固化劑用量、噴粉時間和壓力以及復(fù)攪深度，檢驗成樁7d后的取芯樣，測定樁的均勻性和強度。通過試驗檢測成果表修正完善施工工藝，確定施工操作過程中需控制的相關(guān)參數(shù)，尤其是復(fù)攪次數(shù)應(yīng)通過試驗分析取得。

攪拌樁施工時水泥粉通過鉆機空心鉆桿送至鉆頭外側(cè)向噴嘴噴進(jìn)軟土中，噴嘴在噴水泥時的運行軌跡是由轉(zhuǎn)桿的自轉(zhuǎn)和提升的直線運動復(fù)合而成的螺旋線，噴出的水泥粉不可能與土充分摻和，必須進(jìn)行復(fù)攪。實踐證明，相同水泥含量下，復(fù)攪一次比不復(fù)攪7d強度可提高50%以上；復(fù)攪兩次比復(fù)攪一次強度提高10%左右。

2.施工機械技術(shù)

（1）鉆機速度

鉆機的鉆進(jìn)速度一般為3～4檔（每分鐘控制在0.7m左右）。

粉噴的起初速度和正常速度不同。起噴時將粉噴壓力控制在0.5MPa以上，提升速度調(diào)整為3檔（每分鐘0.5～0.6m）；當(dāng)鉆桿提升到1m左右時，粉噴的壓力值恢復(fù)到正常的壓力值0.4MPa，粉噴量不能滿足每米的要求，提升速度又調(diào)整為2檔，并一直提升至樁頂，在每米控制以及整個樁長的粉噴量均滿足要求，故粉噴時提升速度應(yīng)控制在2～3檔較為合理。

復(fù)攪2～3次檔速。鉆進(jìn)時一般為3檔，當(dāng)鉆深2m（至樁頂）時為4檔，復(fù)攪提升時起始檔速為3檔，上升至2m（至樁底）時為4檔。

（2）粉噴壓力

葉輪送粉至管道后，需要一定的壓力才能將水泥粉噴至土中。根據(jù)試樁結(jié)果，起噴時空壓機壓力在0.5～0.55MPa開始噴粉，隨著鉆頭提升逐步減小至0.4MPa左右，能保持噴粉的連續(xù)性和均勻性。查閱相關(guān)資料，空壓機壓力與噴嘴處壓力差一般在0.02～0.05MPa。

（3）粉噴形式

為了使粉噴的效果最佳，粉噴的均勻性達(dá)到理想效果，實踐證明應(yīng)采用多噴頭旋轉(zhuǎn)式的機械用于深攪樁的施工，這樣有助于噴粉均勻性的提高。

四、攪拌樁施工效果的檢測

根據(jù)樁體的不同使用功能，攪拌樁質(zhì)量測試分為兩種：一是應(yīng)力應(yīng)變檢測，一般應(yīng)用于建筑物地基加固，例如對水工建筑物涵閘地基的復(fù)合地基承載力檢測，通過現(xiàn)場加載試驗確定樁基、樁間土所形成的地基承載力，同時要對樁基進(jìn)行小應(yīng)變和大應(yīng)變測試來得到樁體強度和樁長連續(xù)性；二是無側(cè)向抗壓強度檢測，一般用于水工項目和河床固坡及建筑物支護(hù)。

五、結(jié)論及建議

1.不穩(wěn)定因素的消除

要消除噴粉樁成樁質(zhì)量不穩(wěn)定的因素，除了做好水泥摻量的監(jiān)護(hù)工作外，更重要的是完善施工工藝，確保攪拌的均勻性，才能消除成樁質(zhì)量不穩(wěn)定因素。通過對樁體開挖觀測發(fā)現(xiàn)，樁體的整體不均勻性現(xiàn)象比較明顯，部分樁體段強度很低，只摻入了少量水泥；而部分樁體段為純水泥樁，強度甚至達(dá)到了C20以上。這也充分佐證了樁體的不均勻性是噴粉樁施工需注意的重點。

2.合理的水泥摻量有利于提高樁體質(zhì)量

水泥土摻合量一般由設(shè)計部門提出，作為施工方應(yīng)現(xiàn)場試樁，現(xiàn)場取土料進(jìn)行結(jié)果比對，得到合理的理論配比后，進(jìn)行試樁對理論值進(jìn)行校核，從而得到科學(xué)的配比，確保樁體質(zhì)量。

3.加固后C值、Ф值的提高

通過攪拌后，原樁間土C=14kPa，Ф=3°，改良后C=177～257kPa，Ф= 20.1°～21.1°，增幅明顯；其水泥摻合量20%～23%檢驗出來的C值和Ф值結(jié)果相差很小，水泥摻合量為20%左右，可以滿足樁體抗剪強度的要求。因此充分證明，通過改良，該段土層得到了固結(jié)，標(biāo)志著土層內(nèi)空隙率減小，含水量降低。結(jié)果顯示，粉噴樁的經(jīng)濟成本較低，施工操作簡單方便，只要把不利于安全穩(wěn)定的因素消除，粉噴樁是具有推廣和運用價值的。

4.解決成樁不均勻性難題的建議

影響樁體均勻性的主要因素之一是土體含水量過高，例如在河床固坡實例中，土層含水量在60%左右，其土層孔隙比e也很大，噴粉水泥會被地下水體所“蠶食”，當(dāng)水泥摻量一定時，含水量越高，所“蠶食”的水泥粉量越大，經(jīng)旋轉(zhuǎn)，形成較濃泥漿，導(dǎo)致了成樁質(zhì)量的降低，同時也會出現(xiàn)粘性泥土與旋轉(zhuǎn)軸綁粘“跟轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，它是產(chǎn)生樁體不均勻性問題的根源。在施工前可以通過抽排地下水的方法使地下水位線得到控制，促進(jìn)土體中含水量加速脫逸而減少。查證相關(guān)資料，含水量在20%～30%之間有利于攪拌，成樁質(zhì)量也較佳。再利用水泥攪拌噴粉使水泥吸附在土中，并通過旋轉(zhuǎn)攪拌，使水泥粉與土體得到充分混合，同時也加速了土層固化和固結(jié)，在試驗確定恰當(dāng)?shù)膹?fù)攪次數(shù)后，適當(dāng)增加水泥摻量，一般不少于20%，并增加復(fù)攪次數(shù)，一般不少于3遍，可以解決土塊綁粘旋轉(zhuǎn)軸跟轉(zhuǎn)的問題，從而有助于解決成樁不均勻性問題■

（作者單位：1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司2500132.濟寧市洙趙新河管理處272000）