釘形水泥土雙向攪拌樁在梅龍三站工程軟基處理中的應(yīng)用

紀(jì)少應(yīng)

一、工程概況

梅龍三站工程位于安徽省江南產(chǎn)業(yè)集中區(qū)梅龍鎮(zhèn)九華河堤內(nèi)側(cè)，距九華河入長江出口約5km?？傃b機(jī)容量5950kW，共安裝8臺(tái)立式潛水泵，其中2臺(tái)425kW、6臺(tái)850kW。設(shè)計(jì)排澇模數(shù) 3.3m3/s/km2，設(shè)計(jì)抽排流量53.5m3/s。進(jìn)水池設(shè)計(jì)水位5.2m，出水池設(shè)計(jì)水位12.78m，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為7.58m。設(shè)計(jì)自排標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計(jì)自排流量為14m3/s。梅龍三站工程等級(jí)Ⅱ等，大（2）型工程，概算批復(fù)總投資10971.72萬元。

二、工程地質(zhì)

鉆探表明站址區(qū)的地層，一般上部為全新統(tǒng)（Q4al）沉積的粘性土、淤泥質(zhì)土和砂性土，時(shí)代較新，強(qiáng)度較低；下部為上更新統(tǒng)（Q2～3al）沖洪積粘性土、砂礫石，土體致密，強(qiáng)度較高；下伏基巖為第三系（R）的半固結(jié)砂巖。

三、軟基處理方案

1.地基處理設(shè)計(jì)

該工程進(jìn)水閘及翼墻、壓力水箱、前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻等建筑物均坐落于2層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土上，《地質(zhì)報(bào)告》推薦的天然地基承載力為60kPa，上述建筑物的基底應(yīng)力為69.3～71.5kPa，近站身段前池翼墻擋土高度為8.3m，最大基底應(yīng)力153.4kPa，均大于天然地基承載能力，地基需加固。經(jīng)綜合分析，采用釘形水泥土雙向攪拌樁進(jìn)行軟基加固處理。這是一種在常規(guī)水泥土攪拌樁基礎(chǔ)上加以改進(jìn)后形成的新型地基加固處理方法，可以克服常規(guī)水泥土攪拌樁存在的以下不足：①水泥土在垂直方向和水平方向都難以攪拌均勻；②在土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力的相互作用下，水泥漿沿鉆桿上行，普遍存在地面冒漿現(xiàn)象，影響地基水泥漿摻入量。

2.樁位布置

（1）該工程對(duì)進(jìn)水閘及翼墻、壓力水箱、前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻區(qū)采用釘形水泥土雙向攪拌樁加固，共布置1754根樁，總樁長18034m。

（2）釘形水泥土雙向攪拌樁按正三角形布置（見圖1），進(jìn)水閘及翼墻、壓力水箱部位樁徑1000/500mm（即擴(kuò)大頭直徑1000mm，下部樁徑500mm），前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻部位樁徑1200/600mm（即擴(kuò)大頭直徑1200mm，下部樁徑 600mm），樁間距均為1.8m，擴(kuò)大頭高度3～4m，樁長7～13m（見圖 2）。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁平面布置圖

圖2 釘形水泥土雙向攪拌樁構(gòu)造圖

（3）釘形水泥土雙向攪拌樁特性。該工程釘形水泥土雙向攪拌樁特性見表1。

表1 釘形水泥土雙向攪拌樁特性表

四、施工方法

1.機(jī)械選型

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁樁長為7～13m，選用DM-3型釘形水泥土雙向攪拌樁機(jī)能夠滿足施工需求。其他機(jī)械和儀器有灰漿拌和機(jī)JW180、輸漿泵BW200-4、深度記錄儀等。

2.工藝流程

釘形水泥土雙向攪拌樁底部采用二攪一噴，擴(kuò)大頭采用四攪三噴的施工工藝。

3.施工中常見故障及處理方法

（1）攪拌下攪?yán)щy，電流值偏高。產(chǎn)生原因：電壓偏低、土質(zhì)硬阻力太大、遇到大石塊或樹根等。處理方法：調(diào)升電壓，適量加水，開挖排除。

（2）鉆頭鉆不到設(shè)計(jì)深度但電流值偏低。產(chǎn)生原因：釘形雙向水泥土攪拌樁樁機(jī)自重不夠。處理方法：增加噴粉機(jī)自重原位重新補(bǔ)打。

（3）軟管堵塞。產(chǎn)生原因：軟管內(nèi)有水泥結(jié)塊、遇到厚砂層。處理方法：拆洗軟管，提升鉆桿或全部提升鉆桿后再打。

（4）噴灰提升未到設(shè)計(jì)頂高程，灰已排空。產(chǎn)生原因：電子稱不準(zhǔn)、膠管漏灰。處理方法：修復(fù)電子稱、檢查膠管、修復(fù)重新核定重量、增加灰量。

（5）鉆進(jìn)中塔架擺動(dòng)嚴(yán)重、鉆桿傾斜。產(chǎn)生原因：下鉆速度過快、支撐液壓系統(tǒng)漏油、遇到石塊等障礙。處理方法：降低鉆進(jìn)速度、提起修復(fù)后重新再打、開挖清除。

（6）送粉困難、出現(xiàn)堵粉。產(chǎn)生原因：氣壓不夠、鉆頭堵塞、管道堵塞。處理方法：加大送粉壓力，提升鉆頭，疏通后重新再打，逐個(gè)檢查鉆頭和管道后重新再打。

4.質(zhì)量控制

（1）原材料的質(zhì)量控制。

水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥檢驗(yàn)：每批水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)，附有廠家的質(zhì)檢報(bào)告，對(duì)每批水泥進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。袋裝水泥檢驗(yàn)取樣以200～400t同品種、同批號(hào)、同批次水泥作為一個(gè)取樣單位，不足200t的作為一個(gè)取樣單位。散裝水泥500t為一檢驗(yàn)批次，不足500t的作為一個(gè)檢驗(yàn)批次。檢測(cè)的項(xiàng)目執(zhí)行規(guī)范要求。

（2）計(jì)量設(shè)備控制。

噴漿量及攪拌深度采用經(jīng)國家法定計(jì)量部門認(rèn)證的檢測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄，處于檢定有效期內(nèi)。

（3）施工過程中質(zhì)量控制。

a.嚴(yán)格控制鉆機(jī)下鉆深度、噴漿高程及停漿面，確保噴漿長度和水泥漿液噴入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如因意外原因斷漿，必須以最小的時(shí)間（3h以內(nèi)）補(bǔ)噴，重疊復(fù)噴50cm以上，超過3h按照規(guī)定重新補(bǔ)打一根樁。確保全樁的水泥用量，每米用漿量誤差不得大于5%。

b.施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)對(duì)原材料質(zhì)量、計(jì)量設(shè)備、攪拌葉片的伸展直徑和機(jī)械性能進(jìn)行檢查。

c.施工時(shí)應(yīng)保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤水平和導(dǎo)向架垂直，攪拌樁的垂直度偏差不得大于1.5%，樁位偏差不得大于50mm。

d.施工過程中應(yīng)檢查水泥漿比重、攪拌機(jī)提升和下沉速度以及鉆機(jī)最后30s的電流和鉆進(jìn)速度等。

e.單樁施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)樁位偏差、樁徑、單樁水泥用量以及單樁施工時(shí)間進(jìn)行檢查。樁徑、擴(kuò)大樁頭高度及單樁水泥用量不得少于設(shè)計(jì)值，要求單臺(tái)樁機(jī)一晝夜打樁長度不超過500m。

f.連續(xù)施工：為保證攪拌樁質(zhì)量，提高工作效率，應(yīng)保證24h連續(xù)作業(yè)，如因故停工1h以上，必須進(jìn)行全面清洗，以防止水泥在設(shè)備管路中結(jié)塊影響施工。

g.攪拌機(jī)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，在樁端應(yīng)就地持續(xù)噴漿攪拌10s以上。

h.施工時(shí)因故停漿，恢復(fù)供漿時(shí)應(yīng)在斷漿面上下重復(fù)搭接0.5m噴漿攪拌施工，因故停機(jī)超過3h時(shí)，拆卸輸漿管路，清洗干凈，并在原位旁邊補(bǔ)樁。

i.釘形水泥土雙向攪拌樁施工完成后28d內(nèi)不得有任何機(jī)械在上面行走。

j.樁頂處理：在樁頂1.5～2.0m的范圍內(nèi)進(jìn)行二次噴漿攪拌，并人工修整。

五、質(zhì)量檢測(cè)

1.外觀質(zhì)量情況

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁成樁7d后進(jìn)行了淺部開挖檢查外觀，經(jīng)檢查樁身直徑滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，成樁情況良好、樁體攪拌均勻。

2.第三方檢測(cè)情況

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28d后經(jīng)第三方檢測(cè)單位——安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心站進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)及單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

（1）釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28d后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和取芯進(jìn)行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108mm。對(duì)釘形水泥土雙向攪拌樁擴(kuò)大頭部分宜在小直徑樁外取芯，下部樁宜在圓心外0.125m處取芯，通過芯樣對(duì)樁長、擴(kuò)大頭長度、強(qiáng)度、均勻性等綜合評(píng)價(jià)，均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）該工程釘形水泥土雙向攪拌樁在進(jìn)水閘及翼墻、壓力水箱處要求單樁承載力不小于200kN，復(fù)合地基承載力不小于100kPa；前池翼墻、壓力水箱及翼墻處要求單樁承載力不小于350kN，復(fù)合地基承載力不小于150kPa。上述部位成樁28d后，經(jīng)檢測(cè)，均滿足設(shè)計(jì)要求。

六、注意事項(xiàng)

（1）噴嘴堵塞是水泥土攪拌樁的通病，除了要經(jīng)常清洗輸漿管道和噴嘴外，在噴嘴口設(shè)置止回閥可以有效防止泥土回壓堵塞。

（2）釘形水泥土雙向攪拌樁的雙向攪拌作用能使水泥土攪拌更均勻，成樁效果更好。其上層葉片的同時(shí)方向旋轉(zhuǎn)阻斷了水泥漿上冒途徑，解決了冒漿問題。由于其鉆頭缺少“犁口”，切土能力較差，硬土或少量的磚瓦塊等建筑垃圾需要挖除。

（3）攪拌葉片在土壓力作用下的張開與收縮使水泥土攪拌樁可以做成“釘形”，改善樁的受力承載效果。但是在“變徑”的同時(shí)，土壓力的作用也是突變的。遇到地下不可預(yù)知的硬物時(shí)，會(huì)發(fā)生“卡死”、葉片損壞或其他部件損壞。

（4）定期檢查鉆頭，控制鉆頭直徑誤差在－1～+3cm之間。

（5）合理安排施工順序，以利于整體的成樁質(zhì)量和軟基處理效果。

七、結(jié)語與體會(huì)

釘形水泥土雙向攪拌樁是一種在常規(guī)水泥土攪拌樁基礎(chǔ)上加以改進(jìn)后形成的新型地基加固處理方法，適用于軟土地基處理，效果顯著，處理后可很快投入使用。與常規(guī)的水泥土攪拌樁施工相比較，釘形水泥土雙向攪拌樁成樁質(zhì)量有保證，軟基處理效果有較大提高。釘形水泥土攪拌樁間距比常規(guī)攪拌樁大，軟基處理總成本有所下降，且縮短了軟基處理施工工期，因此在類似排澇泵站工程軟基處理中具有推廣價(jià)值■