淺談水泥攪拌樁在施工工程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

邱楚強(qiáng) 游 鋒

（中交廣州航道局有限公司， 廣東 廣州 510000）

0 引言：

水泥攪拌樁是以水泥為固化劑，通過水泥攪拌樁機(jī)與軟土拌和、硬化，來提高地基強(qiáng)度的軟土地基處理技術(shù)。該技術(shù)處理效果顯著，在工程施工中確保工程質(zhì)量的前提下能縮短基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處理的工期，還能降低施工成本。水泥攪拌樁在軟土地基處理中是經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工技術(shù)。水泥攪拌樁處理軟土地基屬于隱蔽分項(xiàng)工程，應(yīng)嚴(yán)格施工過程中的管理，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的把控才能保證施工的質(zhì)量，如果被上部工程結(jié)構(gòu)覆蓋，出現(xiàn)隱患也不好補(bǔ)救。因此，掌握水泥攪拌樁質(zhì)量控制要點(diǎn)是非常重要的。

1 工程概況

京杭運(yùn)河杭州段航道整治工程新建護(hù)岸的護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式分為A-1.0、A-0.5和Y-1.0三種型式。表2-1為各結(jié)構(gòu)型式地基處理要求。本工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處理根據(jù)不同的地質(zhì)條件分別采用天然地基、拋石、水泥攪拌樁。采用水泥攪拌樁處理軟土地基的施工段土質(zhì)均為粘土、淤泥質(zhì)粘土，樁基呈梅花形如圖2.1所示。

表2 -1 各結(jié)構(gòu)型式地基處理要求

圖2.1 水泥攪拌樁施工

2 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

水泥攪拌樁是以水泥為固化劑，通過攪拌機(jī)械與軟土強(qiáng)制攪拌，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)使水泥土硬化，來提高地基強(qiáng)度的軟土地基處理技術(shù)。本工程水泥攪拌樁施工工藝流程為施工前準(zhǔn)備，土方開挖、平整場(chǎng)地，試樁施工，樁位放樣，樁機(jī)就位、調(diào)整，鉆進(jìn)和提升噴漿攪拌，清洗輸漿管、移機(jī)。

2.1 施工前控制要點(diǎn)

水泥攪拌樁施工前，需要平整場(chǎng)地、原材料進(jìn)場(chǎng)、配合比試驗(yàn)、施工放樣、機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況計(jì)劃進(jìn)行5根水泥攪拌樁工藝性試樁施工，確定最后的水泥摻合量、水泥漿的水灰比、泵送時(shí)間、攪拌機(jī)提升速度等施工具體技術(shù)參數(shù)。

（1）平整場(chǎng)地

水泥攪拌樁施工前，先進(jìn)行場(chǎng)地平整，本工程軟基處理的施工區(qū)域地貌主要為魚塘、種植地、荒地，根據(jù)測(cè)量放樣所得原地面標(biāo)高在3m左右，設(shè)計(jì)要求水泥攪拌樁頂標(biāo)高為-1.05m（-0.55m），種植地、荒地需要先清理地表的樹木、雜草等障礙物，再用挖掘機(jī)進(jìn)行土方開挖及平整，平整后標(biāo)高控制在2.0m左右；魚塘清表前先將塘內(nèi)水抽干凈，再用挖掘機(jī)清除表層的淤泥，最后平整場(chǎng)地，場(chǎng)地平整后的標(biāo)高控制在1.0m左右。

（2）原材料控制

水泥作為水泥攪拌樁最重要的原材料，進(jìn)場(chǎng)時(shí)需要把好關(guān)。設(shè)計(jì)要求水泥攪拌樁采用P·O 4 2.5水泥，水泥采用袋裝水泥，規(guī)格為50kg/袋，強(qiáng)度等級(jí)采用P·O 42.5，袋裝水泥便于現(xiàn)場(chǎng)工作人員控制水泥用量。收料員要做好進(jìn)場(chǎng)臺(tái)賬，檢查水泥出廠合格證是否合格，并將水泥樣品送往檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)。存放水泥時(shí)，需要做好防潮、排水措施。

（3）配合比控制

水泥攪拌樁施工前應(yīng)進(jìn)行擬建基礎(chǔ)軟土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，驗(yàn)證其有效性，然后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)最弱層的軟土，選用合適的水泥及摻量。按設(shè)計(jì)確定的水灰比0.5拌制水泥漿。根據(jù)水泥土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)報(bào)告，水泥摻入比為15%，水泥：水：土=268：134：1790.

（4）測(cè)量放樣

在水泥攪拌樁施工區(qū)，采用全站儀測(cè)放出控制點(diǎn)和邊線范圍，再根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中樁位的布置形式和間距，用白灰粉放出攪拌樁樁位中線和外邊線，在外邊線挖條溝，用于后續(xù)水泥攪拌樁施工時(shí)排廢水或水泥漿。

（5）機(jī)械設(shè)備控制

進(jìn)場(chǎng)時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備要認(rèn)真檢查，包括樁機(jī)鉆頭直徑、壓力泵、電機(jī)、輸漿管、水泥漿攪拌池、水泥漿儲(chǔ)存罐大小等，，為了記錄每根樁的噴漿量和鉆進(jìn)深度，在樁機(jī)上配備自動(dòng)記錄儀和打印設(shè)備，以便了解水泥攪拌樁噴漿均勻性和鉆進(jìn)深度。

（6）水泥摻量及漿液控制

水泥攪拌樁的水泥摻量是保證質(zhì)量的重要因素，為了加強(qiáng)控制、方便現(xiàn)場(chǎng)施工員控制水泥用量，我們需要計(jì)算分析每根樁需要水泥的用量。

根據(jù)水泥土配合比設(shè)計(jì)報(bào)告，已知水泥：水：土=268：134：1790，水泥攪拌樁的樁徑d為600mm，水灰比0.5，水泥漿比重1.8，水泥的摻量為15%，按公式3-1計(jì)算單根樁每延米平均水泥用量。

式中m-單根樁每延米平均水泥用量，單位kg；

d-水泥攪拌樁直徑,單位m；

h-水泥攪拌樁樁長(zhǎng)，單位m；

Mc-配合比中每方所需水泥用量,Mc=268,單位kg/m3；

由3-1公式計(jì)算單根樁每延米平均水泥用量

m=3.14*0.62*1/4*268=75.7kg

按公式3-2折算單根樁水泥漿用量

式中V-單根樁水泥漿用量，單位L/m；

Mw-配合比中每方所需水的用量,Mc=134,單位kg/m3；

ρ-水泥漿比重，ρ=1.8,單位kg/m3；

由3-2公式計(jì)算單根樁每延米水泥漿用量

V=3.14*0.62*1*(268+134)/（1.8*4）=63.114L/m

本工程水泥一袋50kg,水泥攪拌樁為7m和6m樁，7m樁水泥用量為530kg,考慮鉆頭入土到樁頂位置的噴漿量和損耗，水泥需12袋左右；6m樁水泥用量455kg,慮鉆頭入土到樁頂位置的噴漿量和損耗，水泥需10袋左右。

2.2 施工過程中控制要點(diǎn)

2.2.1 樁機(jī)調(diào)整控制

由專人指揮樁機(jī)移動(dòng)就位，移機(jī)前看清樁機(jī)四周有無障礙，如有障礙及時(shí)排除。移動(dòng)結(jié)束后，檢查樁機(jī)的定位情況，并及時(shí)糾正。為了能夠保證水泥攪拌樁的垂直度，在樁機(jī)井架的正面和側(cè)面吊掛垂球，來控制樁機(jī)是否傾斜。

2.2.2 鉆進(jìn)和提升噴漿攪拌控制要點(diǎn)

本工程水泥攪拌樁施工采用兩攪兩噴的工藝。為防止噴漿口堵塞，鉆頭入土?xí)r，就開始噴漿，在未到達(dá)水泥攪拌樁樁頂標(biāo)高時(shí)，可以降低水泥漿的濃度，但一定不能空鉆不噴漿。在下鉆的時(shí)候，鉆進(jìn)速度可由電機(jī)的電流監(jiān)測(cè)表控制(一般為0.38～0.75m/min)，到達(dá)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的位置時(shí)，在樁底持續(xù)攪拌噴漿不小于30s。在攪拌的過程中要保證水泥漿充足，避免出現(xiàn)鉆頭未到達(dá)樁底位置無水泥漿的現(xiàn)象。

提鉆時(shí)，攪拌和噴漿同時(shí)進(jìn)行，在鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)深度時(shí)，攪拌樁機(jī)需在樁底標(biāo)高位置停留旋轉(zhuǎn)30s后方能開始提鉆噴漿，同時(shí)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定的速度提升攪拌機(jī)（一般為0.3～0.5m/min）?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員或監(jiān)理可以通過觀察鉆桿頂部在樁機(jī)機(jī)架的位置，來確定水泥攪拌樁目前的樁長(zhǎng)，機(jī)長(zhǎng)可以在電腦上設(shè)定鉆入深度來控制樁長(zhǎng)。通過本工程現(xiàn)場(chǎng)施工，單根樁完成所需噴漿壓力不小于0.4MPa，時(shí)間不少于40分鐘。

2.2.3 水泥漿質(zhì)量控制

根據(jù)水泥漿攪拌水灰比0.5及水泥漿罐的容積，提前計(jì)算出水泥漿罐中最多能放多少水泥和水。在配置水泥漿時(shí)，先加入水，再加雙倍的水泥用量，考慮到方便施工人員控制水泥漿的質(zhì)量，在攪拌池中做好刻度標(biāo)記，以25升水為單位標(biāo)記出水位刻度。為了更好的控制施工過程中水泥漿的質(zhì)量，在水泥漿罐旁邊配備泥漿比重計(jì)，取水泥漿樣品時(shí)不能在攪拌池中取樣，在水泥漿罐中取。因?yàn)閿嚢璩刂械乃酀{未攪拌均勻，影響試驗(yàn)結(jié)果。如圖2.1所示。

圖2.1 檢測(cè)水泥漿比重

為了保證單根樁在鉆進(jìn)和提鉆過程中，水泥漿一定要充足、輸漿連續(xù)，可以在水泥漿罐的罐壁上做好單根樁需要用水泥漿的刻度標(biāo)記，這樣也方便施工人員把控水泥漿的用量。

2.2.4 清洗輸漿管、移機(jī)

清洗時(shí)，向輸漿管中注入適量清水，開啟泥漿泵，將輸漿管中的殘存水泥漿清洗干凈，以防下次施工時(shí)輸漿管堵塞，導(dǎo)致爆管；將粘附在攪拌頭上的水泥土清洗干凈，防止影響鉆進(jìn)速度。移機(jī)時(shí)，要控制好樁機(jī)的垂直度及樁位的偏差，一定要控制好鉆頭和樁位放樣點(diǎn)在一條線上，然后才能入土開鉆施工。

3 質(zhì)量檢驗(yàn)

為了保證水泥攪拌樁施工后滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到軟土地基硬化的效果，需要對(duì)施工后的水泥攪拌樁進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，本工程采用地基承載力試驗(yàn)和鉆芯取樣來檢測(cè)水泥攪拌樁。

3.1 地基承載力試驗(yàn)

水泥攪拌樁處理后的地基主要承擔(dān)豎向荷載，為了檢測(cè)處理后的地基滿足表4-1設(shè)計(jì)要求，本工程在水泥攪拌樁施工完成28天后委托第三方檢測(cè)單位進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)，檢測(cè)頻率為總樁數(shù)的0.75%，不少于3處。

表4 -1 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)要求

3.2 鉆芯取樣試驗(yàn)

為了檢測(cè)水泥攪拌樁在施工過程中水泥和土的拌和程度、樁身的強(qiáng)度及樁長(zhǎng)，在沉樁28天后，委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)攪拌樁進(jìn)行鉆芯取樣，取樣時(shí)不能在樁心位置，一般在距樁徑1/4處垂直取樣，觀察樁的完整性和均勻性。取芯樣進(jìn)行打磨處理，做28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度來檢測(cè)水泥土的強(qiáng)度。水泥攪拌樁鉆芯取樣的檢測(cè)數(shù)量為施工總根數(shù)的0.75%，具體的設(shè)計(jì)要求見表4-1。

4 結(jié)束語

本文通過簡(jiǎn)述京杭運(yùn)河浙江段四改三工程水泥攪拌樁施工工藝，闡明水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，通過對(duì)質(zhì)量控制要點(diǎn)的管控，保證水泥攪拌樁施工質(zhì)量，希望對(duì)后續(xù)類似工程施工起到借鑒作用。