軟弱地基護岸工程建設中的水泥攪拌樁施工技術(shù)

秦學 中交水利水電建設有限公司

1.工程概況

工程背景為京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段（新開挖航道段）第HDSG-7標段，北起人民大道橋南側(cè)（K 23+621）至滬杭高鐵防護段起點（K26+498.5），該段全長2.8775km，沿線涉及到護岸、水閘、泵站、橋梁、路基、路面等多類型、多專業(yè)施工作業(yè)。本段施工中，水泥攪拌樁復合地基是主要應用形式，護岸基礎為11.4×104mφ700mm雙頭水泥攪拌樁，閘門、泵站基礎1.5×104mφ600mm水泥攪拌樁。

2.地質(zhì)情況分析

根據(jù)《地質(zhì)勘察報告》認真分析施工區(qū)域的地質(zhì)情況，并主要考慮以下幾點內(nèi)容。

①護岸基礎土層：諸如厚度與組成情況等，尤為重要的是以石塊為代表的大規(guī)模物質(zhì)，需通過現(xiàn)場踏勘、揭露驗證的方式明確其具體含量。

②土體含水率的變化與分布：根據(jù)試驗結(jié)果，采取相同的施工工藝，相同的水泥土配合比，隨著現(xiàn)場土體含水率的變化，水泥土的無側(cè)限抗壓強度和復合地基承載力與土體含水率呈反比發(fā)展。

③土體內(nèi)有機質(zhì)含量：若土體內(nèi)有機質(zhì)含量較高，將在一定程度上影響水泥水化，進而對攪拌樁水泥土性能造成影響，可以發(fā)現(xiàn)此時的無側(cè)限抗壓強度表現(xiàn)出下降趨勢，削弱了復合地基承載力。因此，要重點分析填土的性質(zhì)，若有機質(zhì)含量偏高，則需要通過一定的技術(shù)手段解決這一問題。

（4）孔隙水水質(zhì)：針對施工現(xiàn)場的土體中的孔隙水和地下水展開分析，明確其酸堿度與硫酸鹽含量等各項指標，判別施工區(qū)域內(nèi)地下水的性質(zhì)，明確在此環(huán)境下水泥漿是否會受到侵蝕以及具體的程度如何。

（5）土體的塑性指數(shù)：若該值超25，將對施工作業(yè)產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為水泥與地基土不易攪拌均勻。

3.水泥攪拌樁加固原理

水泥攪拌樁可實現(xiàn)對土體的加固，施工中所用水泥摻量相對較少（通常為被加固土總量的7%～20%），土中存在的活性介質(zhì)發(fā)揮出重要作用，將直接關(guān)聯(lián)于水泥水解與水化狀況。從土體硬化過程來看，其硬化速度相對較慢，且整個過程較為復雜，相較于混凝土的硬化速度而言，水泥強度呈緩慢上升的趨勢，且周邊土加固效果欠佳。

4.水泥攪拌樁施工技術(shù)

4.1 施工準備、場地布置

（1）將施工現(xiàn)場的障礙物清理干凈，經(jīng)勘查后全面掌握施工現(xiàn)場情況，經(jīng)整理后形成完整資料；（2）搭建臨時施工設施，做好施工現(xiàn)場的清障作業(yè)，設置材料堆放倉庫，各類機械設備就位；（3）基于全站儀檢測，精確確定軸線位置，并以樁位平面圖為基本指導，合理放出樁位，對各樁的標高進行測量，并做好編號工作。

自然資源部國土空間規(guī)劃局、國土空間生態(tài)修復司、地質(zhì)勘查管理司、海洋戰(zhàn)略規(guī)劃與經(jīng)濟司，海南省人民政府和有關(guān)部門，沿海11省(區(qū)、市)自然資源主管部門和有關(guān)地質(zhì)勘查單位，沿海有關(guān)城市人民政府，原武警黃金部隊有關(guān)單位，中國地質(zhì)調(diào)查局有關(guān)部室和直屬單位負責人參加了會議。

4.2 施工工藝

（1）鉆機就位。鉆機就位前，在待進行攪拌樁施工的位置沿縱向挖出一條寬1m，深0.7m的導槽，由于攪拌樁施工中存在材料擠出現(xiàn)象，因此該部分土方、水泥漿則置于導槽內(nèi)。施工時分四道分段施工，從外側(cè)第一排樁開始，每100m為一段，第一排樁施工完后再進行第二排的導槽開挖，予以類推。鉆機就位精確性需得到保障，檢查各構(gòu)件的實際情況，如鉆桿長度、鉆頭直徑等，無誤后接通輸漿管路。要求樁位偏差≤50mm，垂直度偏差≤1%，并且要以設計樁徑為參考，施工中鉆頭直徑略大于該值。

（2）攪拌下沉。啟動鉆機，在傳動機構(gòu)帶動下令鉆桿保持垂直狀態(tài)下沉，全程工作電流均要得到合理控制，不可超過額定電流。攪拌下沉時，要求設備底盤維持水平狀態(tài)，導向架全程保持豎直。施工中加強對地層的觀察，若發(fā)生突變則要及時調(diào)整。

（3）制備水泥漿。水泥是重要原材料，在使用前要經(jīng)過過篩處理，漿液隨拌隨用，不可出現(xiàn)離析現(xiàn)象；泵送要具有連續(xù)性，盡可能避免中斷；制備時嚴格控制水泥、外加劑等材料的用量；安排專員記錄現(xiàn)場情況，如泵送時間等。

表1 水泥土直剪試驗結(jié)果表

（4）攪拌、噴漿、提升。經(jīng)一段時間的下沉后，攪拌機將到達設計深度處，此時及時啟用灰漿泵，在其作用下向地基中壓漿。樁端處噴漿持續(xù)時間為30s，達到該時間后以勻速的方式旋轉(zhuǎn)提升，全程速度控制在0.8m/min內(nèi)，此時不可中斷送漿，即采取的是邊噴漿邊提升的方式。嚴格控制攪拌噴漿高度，當超過樁徑的部分達到30～50cm時即可停止。

若因特殊情況而暫停送漿，需改變攪拌機的位置，使其下沉并處于停漿點以下1m；后續(xù)，恢復供漿時則向上提升。若停機時間過長（大于3h），易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，因此要將輸漿管路拆除并逐一清理干凈。

持續(xù)攪拌下沉，當實際進度達到設計樁底標高處時，則采取攪拌、噴漿、提升的方法施工作業(yè)，直至達到樁頂上方的指定標高處，將樁機移動至下一施工點位。

4.3 施工技術(shù)措施

（1）施工中的各項工藝參數(shù)都要得到記錄，如水泥用量、鉆進及提升速度、噴漿壓力、鉆機工作壓力等，以指導后續(xù)水泥攪拌樁施工。

（2）加強對標高的控制，尤為關(guān)鍵的樁頂標高，該指標應與設計要求相符。

（3）控制樁體的無側(cè)限抗壓強度，并確保樁身均勻性。

（4）嚴格控制攪拌樁垂直度偏差，該值需在1%內(nèi)，所有樁位布置偏差均不可超過10mm。

（5）攪拌機旋轉(zhuǎn)提升時，速度與次數(shù)都要得到有效的控制，應與工藝要求相符；并關(guān)注每米下沉以及提升所耗費的時間，完整記錄此數(shù)據(jù)。

（6）避免漿液離析現(xiàn)象，以設計方案中的配比為基準，拌制性能良好的水泥漿；所用的水泥要經(jīng)過過篩處理；灰漿機持續(xù)攪動，通過此方式避免水泥漿離析。

（7）水泥攪拌樁施工中，停漿面的控制較為關(guān)鍵，應超出樁頂設計高程30～50cm。除此之外，開挖基坑過程中，若樁結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量欠佳的節(jié)段，應通過人工鑿除的方式處理。

5.水泥攪拌樁技術(shù)應用效果

5.1 水泥攪拌樁場地適應性分析

根據(jù)勘察結(jié)果，得知本護岸工程的地質(zhì)情況為典型的第四紀地層覆蓋，華夏系構(gòu)造呈40°～60°，存在蕭山—球川斷裂等多種斷裂帶；新華夏系構(gòu)造呈NW方向，較為典型的有長興—奉化大斷裂團，從東西向構(gòu)造來看主要有昌化—杭州灣斷裂。其中，馬金—烏鎮(zhèn)深斷裂的規(guī)模最大，呈東北向分布，首先延伸至浙江西部，再轉(zhuǎn)南并與下莊石柱村大斷裂匯合，最后進入江西境內(nèi)。

水泥攪拌樁施工中，多方面因素均會對其質(zhì)量帶來影響，較典型的有：（1）現(xiàn)場障礙物；（2）所在區(qū)域土的含水率；（3）填土中無機物含量，與加固強度密切相關(guān)；（4）地下水酸堿度；（5）土體塑性指數(shù)。

從施工控制的角度來看，主要是：（1）水泥的摻量和水泥漿的水灰比；（2）鉆機的鉆進、提升速率；（3）噴漿壓力和噴漿數(shù)量；（4）攪拌的均勻性?；趯ι鲜鲋笜说姆治龅弥?，施工現(xiàn)場的各項指標都較好，經(jīng)檢測、檢查，水泥攪拌樁的效果很好，水泥攪拌樁適用于本工程。

5.2 噴漿水泥攪拌樁技術(shù)應用效果

進行直接快剪與三軸不排水剪切試驗，通過此途徑分析水泥土性能，整理試驗結(jié)果，具體見表1。

由表中所給內(nèi)容得知，無側(cè)限抗壓強度qu為0.61～3.00MP，內(nèi)摩擦角φ介于20°～30°間。經(jīng)特定工藝處理后可以將淤泥轉(zhuǎn)變?yōu)樗嗤粒治龅弥浩渚邆涞?0d無側(cè)限抗壓強度為7000kPa；相較于標準強度而言，7d水泥強度為該值的30%，30d標準強度為該值的60%。通過對多個處理區(qū)域與處理深度的對比分析，并考慮到工程成本等因素，確定合適的水泥攪拌樁施工位置，依據(jù)規(guī)范完成各環(huán)節(jié)施工作業(yè)，提高水泥攪拌樁整體質(zhì)量。

6.結(jié)束語

綜上所述，本工程施工中可采取水泥攪拌樁技術(shù)，在其作用下可有效避免不良地質(zhì)環(huán)境的影響，確保護岸工程的整體質(zhì)量。但此項工作復雜度較高，在各環(huán)節(jié)施工中都要做好技術(shù)與質(zhì)量的雙控，嚴格遵循設計要求有序完成各環(huán)節(jié)施工。