水泥土攪拌樁法施工在水池地基加固中的應用

李功琴

(馬鞍山鋼鐵建設集團有限公司 安徽馬鞍山 243000)

1 水泥土攪拌樁的發(fā)展概況及適用范圍

水泥土攪拌樁是“深層”攪拌樁的一種類型, 其攪拌法施工最早在美國研制成功，在我國也僅有十幾年的歷史；固化劑采用的有水泥漿液和干水泥粉，因此它有水泥漿攪拌與水泥粉噴兩種施工方法。水泥漿攪拌采用硅酸鹽水泥與水攪拌均勻的水化物,再利用注漿泵及深層攪拌樁樁機相結合，將水泥漿液隨注漿管與鉆桿提升、下降充分攪勻深層土體，水泥漿液與土體發(fā)生物化反應，水泥土固結相應地提高軟土地基強度，此施工方法效果顯著，可很快投入使用，適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土土質。

2 水泥土攪拌樁法施工在地基加固中的應用

2.1 項目概況

某污水處理站工程調節(jié)水池，前期基坑西、南側采用鉆孔灌注樁加壓頂圍梁基坑支護施工，基坑土方開挖過程中，支護結構失效破壞；后期根據現(xiàn)場實際基坑踏勘情況，調節(jié)池結構調整，調節(jié)池南側向北移3.50 m，東側向東擴大3 m，北側向北擴大9.5 m；調節(jié)池基礎底板部分平底板、部分斜底板，其中西側、南側區(qū)域8 m寬底板局部標高抬高為-5.00 m，其余底板標高為-9.00 m(相當于吳凇高程0.5 m)。

2.2 項目場區(qū)地層及地質條件

根據中冶集團武漢勘察研究院有限公司提供的巖土工程勘察報告，本場地地面標高為12.35 m至13.36 m。地層自上而下分為：

依據中冶集團武漢勘察研究院有限公司提供的工程勘察報告，本場地地面標高為12.35 m至13.36 m；地層自上而下分別為：Qml ①1雜填土松散、①2碎石素填土松散～稍密、③1 粉質粘土可塑、③2 淤泥質粉質粘土流塑、③3 粉質粘土軟塑、④1 粉質粘土可塑、④2 粉質粘土硬塑、⑥2 含碎石粉質粘土硬塑、J-K ⑨1 石英砂巖強風化、J-K⑨2 中風化。

根據地勘報告以及現(xiàn)場實際踏勘情況，調節(jié)池基坑東側地表為高回填土區(qū)域，基坑南側地表為碎石松填土區(qū)域，布設有高排架式煤氣管架、電纜溝、距離調節(jié)池結構邊線36.0m；基坑西側地表為雜填土區(qū)域，布設有直徑500mm的生產給水管道，距離調節(jié)池結構邊線4.4 m，西側稍遠處布設有泵房、水池，深度約3.0m；基坑北側地表為高起伏的強風化-中風化巖體開闊地。

2.3 施工方案設計與選擇

1.東側：邊坡長約50m，基巖呈向南傾伏，向北逐漸抬高，在距離南側20 m處在坑底出露。

Ⅰ區(qū)段：該段作大放坡處理后，在-4.6 m臺階采用深層攪拌水泥土攪拌樁作重力式擋墻，擋墻總寬7.2 m；基坑內側-9.100 m標高處水平4 m范圍內(被動土壓區(qū))采用水泥土攪拌樁地基加固。

Ⅱ區(qū)段:基坑邊坡三級放坡。

2.南側：邊坡長約52 m，基巖埋深約20 m，基坑地基土層主要為淤泥質粘土和粉質粘土，力學性質差，上部有約4 m厚的回填土。對回填土夯實后采用深層水泥土攪拌樁法作地基加固，加固范圍寬8.2 m，標高自-9.100 m--4.600 m呈斜坡狀；在基坑內側-9.100 m標高處水平4.5 m寬范圍內(被動土壓區(qū))采用水泥土攪拌樁法地基加固。斜坡狀地基加固范圍在攪拌樁內插Φ16長2 m @500 mm鋼筋，表面掛網噴素混凝土護面。

3.西側：邊坡長50.0 m，基巖向南傾伏，南端基巖埋深約20 m。

Ⅰ區(qū)段：對基坑邊坡采用2級放坡，在上部臺階采用土釘+掛鋼筋網噴射混凝土加固，基坑地基參照“DE段”采用水泥土攪拌法作地基加固，加固范圍寬8.2 m，標高自-9.100 m--4.600 m呈斜坡狀；在基坑內側-9.100 m標高處水平4.5 m寬范圍內(被動土壓區(qū))采用深層水泥土攪拌樁法地基加固。斜坡狀地基加固范圍在攪拌樁內插Φ16長2 m @500 mm鋼筋，表面掛網噴素混凝土護面。

4.北側邊坡長約52 m，基巖向北逐漸抬高，基坑淺表土層1.0 m-1.8 m為含碎石粉質粘土，再往下皆為強、中風化的石英砂巖；此段基坑邊坡采用2級放坡，基坑底部多為強、中風化巖層，故不作地基加固處理。

2.4 主要的施工技術方法與措施

整個水池地基加固工程以深層水泥土攪拌樁為主，攪拌樁采用雙頭攪拌機進行施工，攪拌樁直徑700 mm，攪拌軸間距500 mm，攪拌樁之間搭接寬度為200 mm。采用普通硅酸鹽水泥作固化劑，水泥摻量不小于13%，水灰比0.45，外加劑石膏，摻量為水泥摻量的2%。

1.施工順序

基坑東側北段放坡→基坑東側南段水泥土攪拌樁施工→基坑南側地基加固水泥土攪拌樁施工→基坑西側地基加固水泥土攪拌樁施工→水泥土強度養(yǎng)護28天→基坑土方開挖

2.施工方法

(1)樁機平面定位、對中水泥土深層攪拌樁機進場前平整場地，利用全站儀測量定點，同步安排樁機就位、對中，樁位偏差≯5 cm，成樁的垂直度偏差≤1%。

(2)配備素水泥漿

根據設計指標要求配置素水泥漿，控制水泥漿的比重；水泥漿攪拌的時間≧3 min，對每罐漿體進行抽查檢驗，合格后方可泵送使用；已配備完好的水泥漿在注入臨近的水泥漿池時，應密目篩過濾，防止?jié){體內結硬塊，水泥漿攪拌至使用的最長時間控制在2 h內；注漿泵泵送壓力嚴格控制在0.4 MPa-0.6 Mpa。

(3)攪拌沉樁

水泥土攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。待水泥土攪拌樁機的水系統(tǒng)循環(huán)調試正常后，啟動攪拌電機，下放電機配重鋼線繩，利用電機自重順導向架一邊下沉、一邊切土攪拌。首次下鉆時，為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應不少于40 min，噴漿壓力不小于0.4 MPa。噴漿嘴到達起始標高，施工操作人員與質量檢查人員、專業(yè)監(jiān)理監(jiān)理工程師等，共同進行機架、漿液噴嘴標高的復測確認，確認后方可注漿下鉆。

(4)提升、噴漿同步攪拌

樁機攪拌軸刀口(漿液噴嘴)下鉆到設計注漿加固標高后，啟動注漿泵，按低擋位速度均勻的一邊噴漿一邊提升；為了保證水泥土攪拌樁體的完整性，控制注漿、停漿時段，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升攪拌機頭。提升、噴漿同步攪拌要連續(xù)作業(yè)，防止未噴漿進行提鉆作業(yè)。

(5)復攪或復噴

樁機攪拌軸提升至設計注漿加固頂標高時，水泥漿池中的漿液應正好用盡2/3，為提高加固土體與水泥漿充分攪拌的均勻度，二次重復將攪拌軸刀口一邊攪拌轉動一邊切土下沉，直至設計加固標高，再重復將攪拌軸刀口(將液噴嘴)提升至地面。第一次噴漿至加固土體頂面標高時，完成噴漿總量的60%，二次復噴完成剩余的40%漿量。

(6)移機換位

復噴、復攪結束，攪拌軸提升至自然地面后，及時將攪拌軸刀口粘裹的泥土清洗干凈，包括漿液噴嘴清理疏通，隨后移機換位循環(huán)重復先前工序。

3 施工質量控制與檢驗

水泥土攪拌樁的施工質量通過施工工序控制、過程施工記錄、現(xiàn)場鉆芯取樣封存、齡期強度檢驗等，進行間接或直接的質量合格判定。

3.1 質量控制

(1)水泥漿液到達噴嘴時，待機噴漿30s后開始均勻攪拌下沉；攪拌提升至地面300 mm的位置，停止噴漿停留數秒時間，觀察噴嘴漿液射流通暢情況；

(2)樁機下沉鉆進不僅要根據土層地質資料，還可以參考下沉鉆進過程中電機電流表的讀數顯示，明顯上升，說明進入硬塑土層；如實際加固深度與設計加固深度不符時，應遵循以下原則：

達到設計加固深度，軟弱土層仍未貫穿，繼續(xù)下沉鉆進，直至進入持力層500 mm以上為止。

未達到設計加固深度，下沉鉆進便已到達硬土層，則至少進入進入持力層500 mm以上為止。

如遇實際加固深度與設計不符，應結合地勘報告分析原因；如出現(xiàn)大面積范圍的加固深度不符時，應停止施工，報建設單位、設計、監(jiān)理現(xiàn)場踏勘確認，二次設計變更；

(3)其他事項

進入現(xiàn)場施工的每臺樁機都必須試鉆，確認樁機的攪拌切土、噴漿提升等工藝。

注漿管要經常性檢查，防止堵漿、漏漿，注漿管直徑以49 mm-53 mm為宜；復噴、復攪時必須保證全長。

施工出現(xiàn)異常情況造成停機，應及時做好下沉、注漿標高標定；如因故停機超過3 h以上，為防止注漿管堵管，應立即進行注漿管路清洗；12 h內采取復噴、復攪處理措施，超過12 h的重新采取補位、補樁方案。

3.2 質量檢驗

(1)施工工序質量檢驗：包括水泥原材料復檢，打樁施工時樁位平面位置偏差，加固樁體頂標高、底標高，樁體垂直度，注漿管噴漿提升速度、噴漿量均勻度等。

(2)過程施工記錄：施工記錄對照工藝標準，專人記錄，數據真實可靠。

(3)鉆芯取樣：按照設計圖紙及相關檢驗抽檢比例，進行樁體隨機取芯、全樁長實測實量，及時包裹封樣，送至第三方檢測機構。

(4)齡期強度檢驗：取芯樁體分段進行無側限抗壓強度試驗，28天齡期抗壓強度不小于1.0 Mpa，90天的齡期抗壓強不小于1.2Mpa。

4 結語

1.調整后的調節(jié)水池地基加固——深層水泥土攪拌樁施工于2008年4月3日-2008年4月23日完成，直徑700水泥土攪拌樁共計3218根(樁長平均為11.7m)。

2.調整后的調節(jié)水池地基加固——深層水泥土攪拌樁通過后期28 d的單根鉆芯取樣試驗檢測，單根樁體無側限抗壓強度值為1.0 MPa-1.2 Mpa之間，大于1.0 Mpa,符合相關規(guī)范要求。

3.調整后的調節(jié)水池地基加固——深層水泥土攪拌樁施工，解決了調節(jié)水池基坑土方開挖過程中的基坑邊坡穩(wěn)定、基坑底土體隆起等一系列問題；自本工程投產運行、功能考核至今，調節(jié)水池本體結構使用情況正常。

參考文獻

[1] 建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-99)；

[2] 周擁軍.“聯(lián)合支護法”在超深基坑施工中的應用[J].安徽冶金科技職業(yè)學院學報，2015，4