水泥攪拌樁在堤防整治工程中的應用

劉露庭, 李小沖

(浙江水專工程建設監(jiān)理有限公司，杭州 310051)

1 工程背景

永嘉縣甌江治理工程1標，堤線總長5.794km，始于楠溪江三橋右岸橋頭，終于千石村以南山體位置。實施范圍為黃田段防洪堤及其范圍內的涵閘工程。工程級別為4級，防洪標準為20a一遇，堤防及交叉建筑物(包括水閘及涵洞等)建筑物級別為4級，設計洪水標準為20a一遇。黃田段樁號HT2+156.2-HT4+728.85段采用復合式堤防，堤基根據抗滑穩(wěn)定需要采用水泥攪拌樁進行基礎處理，樁徑φ60cm，樁長15m，1.5m×1.5m梅花形布置。φ60cm水泥攪拌樁共計78419m3，共計約277350m。

2 施工工藝流程及質量控制

2.1 施工原理

水泥攪拌樁的施工原理為：結合水泥水化的化學機理，首先在地面上將水泥制作成水泥漿，緊接著向地下輸送，和地基土進行攪拌，等到其被固化以后，地基土的物理力學性能將有所提升[1]。目前，此法在地基加固領域內得到了大范圍地運用，其對淤泥質土、粉質土、淤泥以及泥炭土的處理更為適用，處理成效突出，且通過處理之后能迅速投用。

2.2 工藝配方

使用水泥等級是42.5R的水泥制作水泥攪拌樁，暫定樁徑是Φ60cm的水泥攪拌樁每米使用水泥的量為82.3kg，水灰比為0.45，結合現(xiàn)場試樁與室內配合比試驗確定水泥用量。水泥攪拌樁形成水泥土的抗剪強度、標準抗壓強度分別≥0.2Mpa、1Mpa；30d、7d的強度分別是標準強度的60%、30%。

2.3 施工工藝流程

首先實施樁位放樣，待鉆機到達指定位置后，對鉆機進行檢驗與調整。緊接著，要拌制水泥漿液，將高壓注漿泵開啟，正循環(huán)鉆入，然后噴水泥漿，直到到達設計深度，再進行反循環(huán)提鉆、噴水泥漿，直到到達工作基準面下方30cm處。緊接著，再進行攪拌下鉆，盆水泥漿到達設計深度，然后反循環(huán)提鉆到地表，待成樁工作完成后停泵，對泵漿速度進行調節(jié)，將鉆頭雜物清理干凈，再進入到下一根樁的施工工序[2]。

2.4 水泥攪拌樁施工方法

2.4.1 一般規(guī)定

1)必須確?，F(xiàn)場符合“三通一平”的要去，搞清楚地下障礙物、地下管線等諸多問題，再進行相應地處理。

2)在施工之前，要了解并掌握施工場地工程的水文地質狀況、施工現(xiàn)場上空高壓線、施工場地及其附近區(qū)域中的現(xiàn)有建筑物、地下構筑物、地下管線等埋藏狀況等。

3)在進行水泥攪拌樁施工之前，必須做好現(xiàn)場施工場地的找平工作，把樁位所在區(qū)域的所有障礙清除掉，如果場地低洼，則應進行黏土回填。

4)水泥攪拌樁施工機械必須自帶打印設備與電腦記錄儀，如此有利于掌握噴漿的云晨讀與水泥漿使用量等信息，便于后期進行管控。

5)以42.5R水泥為水泥攪拌樁施工原料，在使用前必須隨機抽取樣品進行檢測，待檢驗結果顯示合格方可投用。

6)務必要確保水泥攪拌樁施工機械的性能穩(wěn)定、優(yōu)越。

2.4.2 樁位控制

1)要結合樁位平面圖進行樁點施放，通過鋼尺量距與GPS定向等方式，將所有樁點位明確下來。

2)為了避免施工期間不出現(xiàn)移動、傾斜等不良問題，在鉆入過程中必須確保樁基定位水平、精準、穩(wěn)固。

2.4.3 樁機定位

1)平面就位。將樁位確定好之后，遵循樁的施工流程，在指定樁位放置攪拌樁基，對好鉆頭。

2)樁機調整。對導向架垂直度進行雙向控制，將垂球吊掛于樁機井架的側面與正面，必須確保垂球的重量至少為2kg。然后結合導向架的吊錘偏移情況，通過米尺對攪拌軸垂直度進行測量，對導向架垂直度進行間接性地測定，從而掌握樁身垂直度的實際情況，在第一時間了解施工過程中樁基是否存在傾斜問題。通過對規(guī)范要求與設計標準的分析研究可知，必須對導向架垂直度進行調整，將豎直度控制在樁長的1%以內。

3)樁位復測。樁機就位后，要結合控制樁的實際情況對鉆頭位置進行認真檢查，將樁位對中誤差控制在5cm范圍內。

4)將終鉆點與起鉆點確定下來。待確定平面位置后，開展高程測量工作。如果鉆頭落地，那么樁機井架上將每米的深度標識線以及零起點的位置精準地畫出來，結合設計樁長的資料，將終鉆過程中的鉆桿長度求出后，明晰終鉆的位置[3]。

2.4.4 作業(yè)條件

1)首先，要對場地進行平等，確定水泥儲存場地，對作業(yè)區(qū)域兩旁實施排水邊溝開挖操作，從而有效確保雨季場地沒有積水。其次，要將樁位所在區(qū)域的所有障礙物清除干凈，場地低洼的話，實施土砂回填，基礎底面之上應當預留好0.5m厚的土層；在進行基坑開挖的過程中，必須挖掉上部質量不好的樁段。

2)在施工準備階段，應當以較大的螺絲帽或者鐵塊對水泥灌漿的罐壁進行焊接，明確水泥漿面與用水面的精準位置，保證水泥漿配合比符合有關要求。同時，要標定灰漿通過書將官輸送至攪拌機噴漿口的時間、深層攪拌機械的灰漿泵輸漿量、鉆桿提升速度等。

3)結合設計的有關規(guī)定開展成樁試驗，以此得到泵送壓力、最佳攪拌頻次、下鉆速度、水泥漿的水灰比等諸多參數(shù)，為后期大規(guī)模地開展水泥攪拌樁的施工工作提供引導。試樁至少五根，成樁的28d后才能進行鉆孔取芯操作，對樁土攪拌勻稱度、完整性、樁的施工長度進行密切檢查。同時，通過豎向荷載試驗檢測復合地基的承載力，復合地基承載力特征值是120Kpa。等到試樁成功之后，才能真正地開展水泥攪拌樁施工工作。

4)確保制備得到的漿液不出現(xiàn)離析問題，且泵送不得中斷，安排專人記錄下泵送漿液的時間以及拌制漿液的罐數(shù)等。待水泥漿液制拌完畢后必須及時使用，在灰漿攪拌機內要連續(xù)攪拌漿液，直至送泵之前。

5)在施工期間，必須嚴把停漿時間與噴漿時間這兩道關。所有樁一旦開鉆，就必須進行連續(xù)作業(yè)。儲漿罐中的儲漿要至少比一根樁的用量多50kg，否則不可進入施工的下道工序。

2.4.5 施工技術參數(shù)

1)鉆進速度：0.5-0.8m/min。

2)提升噴漿速度：0.7-1.0m/min。

3)內鉆桿轉速：≥50r/min。

4)外鉆桿轉速：≥70r/min。

5)下沉時噴漿壓力：0.25-0.40MPa。

6)噴漿量：參考值30L/min，根據設計要求和成樁試驗確定。

7)攪拌轉數(shù)：根據成樁試驗確定。

8)送灰管的長度應控制在60m內。

9)送灰管內空氣壓力一般為0.2-0.4MPa，鉆進、復攪與提升時管道壓力，參考值0.1-0.2MPa；攪拌時P=0.3MPa，對含水率較大的軟土壓力應降低至0.25MPa。

10)停漿面：當攪拌提升到和原地面相隔0.5m后，發(fā)送器不會再向孔內噴漿。

2.4.6 施工控制方案

施工放樣結束后，深層攪拌機開鉆前，必須用水對管道進行清洗，看管道內是否存在堵塞問題，等到水排干凈之后再下鉆。

使用雙攪拌軸式噴漿深層攪拌機，采取四噴四攪工藝開展水泥攪拌樁施工工作。首次下鉆的過程中，必須將噴漿量控制在總量的一半內，切勿出現(xiàn)帶水下鉆。首次提鉆與下鉆的過程中，務必要進行低檔操作，待復攪期間將檔位上調一個等次。將水泥樁的垂直度管控于1%的范圍中，高效減水劑與水泥摻入量分別是0.5%、15%，漿液配比水灰比是0.5，漿泵出口壓力應位于0.4-0.6 MPa范圍內，轉進提升速度應為每分鐘1.1m。遵循一根樁兩鉆兩升的原則，確保所有樁的成樁時間均超過20分鐘，噴漿壓力至少為0.4MPa。同時，后臺供漿和前臺操作一定要緊密協(xié)作，保證前臺攪拌機噴漿提升的速度和頻次同試驗樁已標定的施工工藝參數(shù)相符，如果后臺供漿暫停，那么必須向前臺發(fā)布通知，以防出現(xiàn)缺漿、斷樁等問題。此外，要讓攪拌樁機下沉到停漿點下方50cm處，等到供漿恢復如常后再進行噴漿提升操作。停機3h之后拆下輸漿管，清洗干凈。一旦攪拌樁樁頂與設計標高的位置差不多時，必須高度重視樁頭的施工質量。現(xiàn)場施工人員務必要將施工原始記錄全部填寫下來，填寫好下列這些信息：①漿液流量；②復攪深度；③施工日期、施工樁號、天氣狀況；④鉆機轉速；⑤外摻劑用量與每米噴漿量；⑥停漿標高與噴漿深度；⑦提升速度與鉆進速度；⑧管道壓力與灰漿泵壓力。

2.5 質量檢查

1)水泥攪拌樁成樁一周之后，應采取輕便觸探法開展樁身質量檢驗工作。

2)成樁28d之后，采取鉆孔取芯的策略對樁的施工長度、完整性等進行檢查。安排監(jiān)理工程師在現(xiàn)房確定所有樁取出的芯樣，然后傳至實驗室進行28d齡期的無側限抗壓強度試驗，確保抗壓強度至少為1MPa。

3)墻體的滲透系數(shù)應當?shù)陀?×10-6cm/s，最低厚度至少為0.3m。

4)針對攪拌樁取芯之后留出的空間，應當使用強度相同的水泥砂漿回灌密實。

5)外觀檢查：凝體不松散、樁體沒有縮頸、圓勻、無回陷。對淺部進行檢查與開挖，認真查看樁身的完整度。

2.6 質量保證措施

1)將材料質量置于重要位置，依據批次、頻率檢驗水泥，結合監(jiān)理要求實施見證抽樣。

2)水泥樁的垂直度必須管控于1%的范圍中。

3)為了保證樁長，必須安排專人負責對下鉆深度進行監(jiān)控，安排試驗員對水灰比進行檢測。

3 工程竣工后的質量檢驗

1)載荷試驗：嚴格依據《建筑地基處理技術規(guī)范》開展多樁、單樁復合地基載荷試驗。

2)樁身強度取樣檢驗：采取鉆孔的方式抽取攪拌樁芯樣，保障鉆孔直徑至少為10.8cm，取樣，然后對無側限抗壓強度進行檢測。

4 結 語

水泥攪拌樁地基處理方法有無環(huán)境污染、無振動、加固費用低、無噪音、施工運作與組織便捷、施工時間短等優(yōu)勢，因此目前得到了廣泛推廣與運用。此次研究的工程在進行深層攪拌地基加固之后，實施了檢查驗收與荷載試驗，最后發(fā)現(xiàn)，其地基承載力符合相關要求，質量評定結果是優(yōu)良。