水泥攪拌樁施工參數(shù)研究及施工質(zhì)量控制

關(guān)月娥 董洪靜

摘 要：水泥攪拌樁是進(jìn)行軟基處理常見(jiàn)的一種有效形式，施工參數(shù)和施工質(zhì)量是水泥攪拌樁成樁質(zhì)量非常重要的影響因素。本文結(jié)合廣州南沙國(guó)際郵輪碼頭工程，針對(duì)該地區(qū)深厚的淤泥質(zhì)不利地層條件，采取水泥攪拌樁進(jìn)行地基加固處理。為了保障水泥攪拌樁成樁質(zhì)量，文中對(duì)水泥漿輸漿量、鉆頭下沉與提升速度、復(fù)攪遍數(shù)等施工參數(shù)進(jìn)行研究，并給出了施工工藝參數(shù)的取值，最后提出了施工前、施工中及施工后三個(gè)階段質(zhì)量控制幾點(diǎn)措施。

關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁 施工參數(shù) 質(zhì)量措施

1.前言

水泥攪拌樁是進(jìn)行軟基處理的一種有效形式，因經(jīng)濟(jì)、布置靈活、施工無(wú)噪音污染等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但其在應(yīng)用過(guò)程中屢有發(fā)生質(zhì)量事故，設(shè)計(jì)是一方面原因，但更多的是源自施工質(zhì)量。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，重點(diǎn)研究了施工參數(shù)的取值過(guò)程，提出了施工三個(gè)階段的質(zhì)量控制措施，希望能為類似軟基處理工程提供參考。

2.工程概況

2.1周邊環(huán)境及場(chǎng)地情況

南沙國(guó)際郵輪碼頭工程位于珠江三角洲河口灣河海交匯處，虎門大橋下游500～1400m范圍內(nèi)，其西南側(cè)陸域緊鄰蒲州科技開發(fā)園，北側(cè)為南沙游輪碼頭，南側(cè)為已運(yùn)營(yíng)的南沙港客運(yùn)碼頭。

2.2工程地質(zhì)條件

工程施工區(qū)域地質(zhì)其基底為燕山期花崗巖，自下而上主要有：河口沖積沉積地層、陸域沖洪積地層、海陸交互沉積地層和人工填土層等，攪拌樁的施工參數(shù)一般包括樁偏位、樁長(zhǎng)、樁徑、垂直度、水泥摻入比、水灰比、鉆頭下沉和上提噴漿量、鉆頭下沉和提升速度、復(fù)攪遍數(shù)等。前述6個(gè)參數(shù)一般在設(shè)計(jì)階段就確定了，并且在施工階段較容易控制。而后面3個(gè)參數(shù)和地質(zhì)條件、施工樁機(jī)性能有相互匹配的關(guān)系，在設(shè)計(jì)階段很難給出準(zhǔn)確值，且在施工中也不容易把握。為了確定適宜本工程的施工參數(shù)，采取了一系列試樁試驗(yàn)，重點(diǎn)研究鉆頭下沉和上提噴漿量、鉆頭下沉和提升速度、復(fù)攪遍數(shù)等幾個(gè)參數(shù)對(duì)成樁質(zhì)量的影響。

3.成樁質(zhì)量的影響因素

3.1噴漿量對(duì)成樁質(zhì)量的影響

鉆頭下沉和上提噴漿量對(duì)攪拌樁成樁質(zhì)量有很重要的影響。若鉆頭下沉?xí)r噴漿量過(guò)大，則會(huì)影響鉆頭上提噴漿量減小，甚至還未上提至設(shè)計(jì)樁頂時(shí)水泥漿已經(jīng)用完，樁頭水泥摻量將小于設(shè)計(jì)值，影響樁身強(qiáng)度。若鉆頭下沉?xí)r噴漿量過(guò)小，則會(huì)大大降低施工工效，過(guò)小的噴漿壓力也會(huì)阻礙鉆頭水泥漿噴射范圍，影響沉樁直徑，影響沉樁質(zhì)量。故鉆頭下沉和上提噴漿量參數(shù)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件、不同設(shè)備性能等因素確定。

3.2鉆頭下沉和提升速度對(duì)成樁質(zhì)量的影響

攪拌樁機(jī)鉆頭下沉和提升速度直接影響攪拌樁施工工效及樁身均勻性。若鉆頭下沉和上提速度過(guò)大，土體攪拌次數(shù)或者切削次數(shù)將嚴(yán)重受限制，難以滿足規(guī)范要求。并且，下沉速度過(guò)大容易造成卡鉆事故，提升速度過(guò)大容易造成空心現(xiàn)象，影響基樁承載力。若鉆頭下沉和上提速度小，則會(huì)影響施工工效，容易出現(xiàn)樁頂水泥漿摻量不足現(xiàn)象。鉆頭下沉和提升速度受地質(zhì)條件、設(shè)備性能等影響較大，參數(shù)的最終確定需要因地制宜。

3.3復(fù)攪遍數(shù)

水泥與土體拌和均勻程度與復(fù)攪遍數(shù)直接相關(guān)，攪拌次數(shù)越多，同一點(diǎn)水泥漿與土體拌和越充分，樁身越均勻，成樁質(zhì)量越好。但并不是說(shuō)復(fù)攪遍數(shù)越多越好，還需要考慮施工工效。工程實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整。

4.施工參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1設(shè)計(jì)要求

為保證施工期開挖基槽陸側(cè)邊坡的整體穩(wěn)定性，需要對(duì)碼頭后方部分區(qū)域進(jìn)行軟基加固處理，采取三軸攪拌樁處理形式。利用水泥作為加固劑，對(duì)工程建設(shè)地基深部的軟土、水泥進(jìn)行攪拌混合，使其硬化并連成整體，以提高地基的承載力和擋水能力。該工程攪拌樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求不小于0.7Mpa，格柵狀布置，地面荷載15Kpa，樁徑850mm，樁中心距600mm，搭接250mm，每次成型三根樁為一幅，攪拌樁實(shí)樁長(zhǎng)在3.2～28.5m之間，設(shè)計(jì)采用的施工工藝為兩攪兩噴。

4.2試樁設(shè)計(jì)

施工參數(shù)的初始值由設(shè)計(jì)院提供，具體如下：水泥摻入比25%、下沉速度為0.7m/min、提升速度為1.3m/min、水灰比為0.75、下沉噴漿量為290L/min、上提噴漿流量 291L/min及每米水泥摻量為598kg。為了對(duì)比鉆頭下沉和上提噴漿量、鉆頭下沉和提升速度、復(fù)攪遍數(shù)參數(shù)對(duì)成樁效果的影響，選擇多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用多組對(duì)照，通對(duì)樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在成樁28d后進(jìn)行100%檢測(cè)，得出三軸攪拌樁抗壓強(qiáng)度是普遍滿足設(shè)計(jì)要求。鉆芯取樣經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)判定：三軸攪拌樁試樁（23根樁、27個(gè)抽芯孔）檢測(cè)平均強(qiáng)度：1.8Mpa。采用四攪四噴施工工藝的樁身均勻程度更理想，水泥土芯樣連續(xù)，呈柱狀，均能夠達(dá)到設(shè)計(jì)>（0.9Mpa）與地基檢測(cè)規(guī)范要求，根據(jù)試樁檢測(cè)成果，確定施工參數(shù)如表1。

4.3應(yīng)用分析

本工程加固深度范圍內(nèi)以淤泥和淤泥質(zhì)土為主，壓縮性高、承載力低并有明顯的觸變性、流變性，是典型的軟弱土。土體作為一種典型的粘彈塑性體，在基坑開挖的過(guò)程中受到擾動(dòng)，原有的三向應(yīng)力狀態(tài)改變，土的強(qiáng)度降低并變成稀釋狀態(tài)，易形成側(cè)向滑動(dòng)。在同等地質(zhì)情況下，將未進(jìn)行地基加固區(qū)域與進(jìn)行了臨時(shí)加固區(qū)域的土體進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)土體的顏色、性狀發(fā)生了顯著改變，自穩(wěn)性得到明顯提高。

5.施工質(zhì)量

5.1施工階段質(zhì)量控制

（1）樁位偏差控制在50mm以內(nèi);樁底標(biāo)高允許偏差范圍為-200mm～+200mm;樁頂標(biāo)高偏差允許值范圍為-50mm～+100mm;樁徑偏差允許值范圍為-0.4D～+0.4D;垂直度（每米）允許偏差控制在15mm以內(nèi)。

（2）固化劑漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配比拌制。所使用的水泥都應(yīng)過(guò)篩，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。制備好的漿液不得停置過(guò)長(zhǎng)。超過(guò)2h的漿液應(yīng)降低等級(jí)使用。拌制水泥漿液的灌數(shù)、水泥和外摻劑用量以及來(lái)漿和停漿的時(shí)間、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專業(yè)的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

（3）攪拌下沉?xí)r嚴(yán)格控制好機(jī)械的工作電流，確保土體充分?jǐn)嚢?，并不得隨意注水?dāng)嚢琛Ｈ绻C(jī)超過(guò)3小時(shí)，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，應(yīng)先拆卸輸漿管路妥為清洗。

（4）攪拌樁機(jī)噴攪下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度，在樁端攪拌噴漿15s后勻速攪拌提升，提升速度為1.5m/min。提升過(guò)程中始終保持送漿連續(xù)，不得間斷。

（5）施工中如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升。若停機(jī)超過(guò)三小時(shí)，宜先拆卸輸漿管路，并妥加清洗。

5.2施工后檢測(cè)階段質(zhì)量控制

（1）檢測(cè)數(shù)據(jù)分析和判斷：根據(jù)所取芯樣外觀質(zhì)量，判定噴漿是否均勻以及有無(wú)斷漿現(xiàn)象，以及樁長(zhǎng)、樁身強(qiáng)度，所取芯樣的柱狀取芯率等，判定水泥土成樁質(zhì)量和樁身強(qiáng)度情況。

（2）檢測(cè)結(jié)果：在設(shè)計(jì)及規(guī)范要求下，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥攪拌樁進(jìn)行鉆探取芯及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等，檢測(cè)水泥土樁成樁質(zhì)量情況（取芯率≥85%）和水泥土28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，結(jié)果顯示抗壓強(qiáng)度為1.2MPa～4.6MPa，大于 0.7MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

6.結(jié)論

水泥攪拌樁的施工工藝參數(shù)是保證成樁質(zhì)量的主要因素，在分析鉆頭下沉和上提噴漿量、鉆頭下沉和提升速度、復(fù)攪遍數(shù)等幾個(gè)參數(shù)對(duì)成樁質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣州南沙國(guó)際郵輪碼頭工程，確定地基加固處理施工工藝參數(shù)，場(chǎng)地的承載力滿足規(guī)范要求，取得了良好的效果。另外，地基加固方法有其適用范圍和局限性，為確保施工過(guò)程中工程和周邊環(huán)境的安全，必須采取相應(yīng)的工程措施，并及時(shí)做好監(jiān)測(cè)工作。

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