雙向水泥攪拌樁施工方法及控制要點(diǎn)

王瑞娟

中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司 上海 200000

1 施工工藝和方法

1.1 施工工藝

該水泥攪拌樁施工采用單軸雙向工藝，即“二攪一噴一?！狈ㄊ┕?，其施工工藝流程(“濕法施工”)為：清除原地表土→樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)導(dǎo)向架垂直度和鉆桿切土葉片→噴漿下沉→至設(shè)計(jì)深度后在樁端持續(xù)噴漿攪拌30s 以上→停漿提升至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高→人工修整搗實(shí)樁頭→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

1.2 施工方法

樁基施工中，需要結(jié)合攪拌樁的實(shí)際施工要求，對(duì)漿泵計(jì)量以及水泥攪拌樁的實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合雙向水泥攪拌樁的實(shí)際施工情況。在送泵以及開鉆處理的過(guò)程中，需要從管道檢驗(yàn)以及漿泵施工處理的角度，對(duì)旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體等進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，提高雙向水泥攪拌樁的整體施工水平。

噴漿下沉：在噴漿下沉的過(guò)程中，則需要從攪拌深度以及泥漿施工的角度進(jìn)行優(yōu)化，在持續(xù)噴漿攪拌處理的基礎(chǔ)上，可提高攪拌施工的綜合水平。

提升攪拌：雙向水泥攪拌樁的實(shí)際施工中，持續(xù)攪拌是從旋轉(zhuǎn)攪拌以及送漿過(guò)程優(yōu)化的角度，提高雙向水泥攪拌樁的施工水平。

人工修整搗實(shí)樁頭。

1.3 施工過(guò)程控制

采用單軸雙向攪拌樁，驗(yàn)證鉆機(jī)噴漿泵的噴漿能力與壓力滿足施工要求；每臺(tái)樁機(jī)必須配備相關(guān)部門認(rèn)證的水泥漿自動(dòng)記錄裝置；漿鉆進(jìn)速度為下沉和提升速度不大于0.8m／min；攪拌樁施工前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行工藝試樁，基本各種機(jī)械參數(shù)，掌握噴漿量、下鉆和提升的阻力。

2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 控制要點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，影響水泥攪拌樁成樁質(zhì)量的因素很多，質(zhì)量控制的要點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：水泥質(zhì)量；壓漿泵的噴漿能力與壓力；水灰比的選定與摻入比；制備水泥漿液的設(shè)備控制精度；攪拌樁的直徑；樁長(zhǎng)及豎直度；攪拌速度與每延米噴漿量；水泥固化齡期；樁身均勻性；施工方法。

在實(shí)際施工的過(guò)程中，開鉆前，為避免出現(xiàn)堵塞的情況，可以通過(guò)清水對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行清洗，在水平檢驗(yàn)以及樁位偏差分析中，則需要對(duì)實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，在攪拌與輸送控制的基礎(chǔ)上，提高雙向水泥攪拌樁的施工控制效果。按照樁位偏差不大于5cm、樁身垂直度偏差不超過(guò)1.5%進(jìn)行控制。水泥泥漿的控制，則需要從試驗(yàn)配比的角度進(jìn)行拌制。水泥漿拌和時(shí)間要控制在3min 以上，并利用比重計(jì)對(duì)比重進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)稠度，在進(jìn)行制備的過(guò)程中，為避免水泥硬塊出現(xiàn)堵塞管道的情況，可在輸送灰口位置設(shè)置網(wǎng)篩進(jìn)行過(guò)濾。泵送漿液之前，管路則需要保持潮濕，方便輸送漿液。在現(xiàn)場(chǎng)拌制的過(guò)程中，則可以從水泥質(zhì)量控制的角度，保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。為保證水泥攪拌樁可以滿足項(xiàng)目精度要求，鉆桿長(zhǎng)度要標(biāo)定，鉆前要通過(guò)鋼尺對(duì)鉆桿進(jìn)行標(biāo)定。成樁深度在樁機(jī)鉆進(jìn)的過(guò)程中，可通過(guò)鉆進(jìn)深度控制，保證樁頂標(biāo)高的攪拌處理的加密質(zhì)量。在攪拌樁的實(shí)際施工中，則需要從樁位布置以及施工控制的角度，對(duì)雙向水泥攪拌樁的施工過(guò)程、成樁質(zhì)量等進(jìn)行綜合評(píng)估，通過(guò)雙向水泥攪拌樁的施工控制，提高準(zhǔn)金施工的綜合水平。在雙向水泥攪拌樁的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與施工參數(shù)分析中，則需要在施工工藝調(diào)整以及攪拌施工質(zhì)量控制的角度，提高雙向水泥攪拌樁的綜合施工工藝水平。在這一過(guò)程中，從水泥漿比重測(cè)量與施工質(zhì)量控制的角度，提高雙向水泥攪拌樁的施工控制水平。與此同時(shí)，結(jié)合水泥深入量以及土質(zhì)環(huán)境，在對(duì)水泥總量進(jìn)行綜合控制中，可通過(guò)水泥攪拌樁的水泥用量、攪拌工藝參數(shù)等綜合管理，提高工程施工質(zhì)量控制水平。

2.2 控制方法

（1）水泥質(zhì)量的控制：水泥質(zhì)量控制中，則需要從水泥數(shù)量、質(zhì)量的角度進(jìn)行控制，在水泥、水質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)水泥質(zhì)量控制過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，提高雙向水泥攪拌樁的物料控制水平?？刂扑噘|(zhì)量，并對(duì)實(shí)際用量進(jìn)行評(píng)估，可提高雙向水泥攪拌樁的水泥質(zhì)量控制水平。

（2）壓漿泵的噴漿能力與壓力：?jiǎn)胃鬃{泵長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)形成竄缸，壓力減低，注漿中脈沖造成壓力不穩(wěn)定，漿液注入攪拌樁成樁均質(zhì)性較差。雙缸或三缸注漿泵有先進(jìn)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，獨(dú)特新型的活塞。優(yōu)點(diǎn)是注漿壓力大，流量高，無(wú)脈沖，壓力穩(wěn)定，漿液勻速注入攪拌樁成樁均質(zhì)性好，因此選用雙缸或三缸注漿泵用于水泥攪拌樁的施工有利于提高成樁質(zhì)量。水泥攪拌樁噴漿壓力的范圍控制在0.6～0.8MPa。

（3）水灰比的選定與摻入比：依據(jù)設(shè)計(jì)要求水泥漿水灰比可選用0.45～0.55，水泥土28d 立方體抗壓強(qiáng)度平均值fuc≥0.6MPa，水泥摻入量可參照室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果實(shí)施，且不小于100kg/ 延米。水灰比為0.45 時(shí)，水灰比過(guò)小是不便于漿液制作和施工，且水泥漿液攪拌時(shí)間長(zhǎng)。這樣的漿液施工出的樁體質(zhì)量雖然很好，但施工速度慢，降低了工效；水灰比為0.55 時(shí)，水泥漿液容易制作，但軟基地段靠近河浜，地下水位高，軟基層土體中含水量較高，降低了水泥土的抗壓強(qiáng)度。選用水灰比為0.5 時(shí)，水泥用量= 體積×摻量×土重，經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原狀土取樣試驗(yàn)，確定水泥摻入量為14%，水泥用量為102kg/ 延米,28d 抗壓強(qiáng)度平均值大于0.6MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）制備水泥漿液的設(shè)備控制精度：目前現(xiàn)場(chǎng)制漿系統(tǒng)多數(shù)情況下是通過(guò)人工拆水泥包，根據(jù)配比加入水泥，經(jīng)攪拌桶攪拌后制漿，水泥和水量主要通過(guò)工人經(jīng)驗(yàn)及刻度標(biāo)記等方法控制，精度不高，并伴有粉塵污染，對(duì)操作人員要求高，效率低下，水泥攪拌樁整體質(zhì)量難以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?！八鄶嚢铇队秒娮又悄苤茲{設(shè)備”自動(dòng)配比的制漿系統(tǒng)包括水泥罐、螺旋輸送機(jī)、攪拌桶、儲(chǔ)漿桶、注漿泵、控制器，攪拌桶通過(guò)供水管路連接水泵。通過(guò)控制器啟動(dòng)水泵供水至攪拌桶，當(dāng)水量達(dá)到設(shè)定的重量時(shí)，控制器停止水泵供水，自動(dòng)啟動(dòng)水泥罐下螺旋輸送機(jī)，將水泥輸送到攪拌桶，當(dāng)水泥用量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，控制器停止螺旋輸送機(jī)工作，水和水泥的用量均能過(guò)攪拌桶上的壓力傳感器將信號(hào)傳送給控制器，并自動(dòng)打印配合比用量，再由注漿泵通過(guò)供漿管路至攪拌樁機(jī)。實(shí)現(xiàn)制漿的精確控制，同時(shí)保證質(zhì)量的可靠性，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，提高制漿的工作效率，增加使用的便捷性，是當(dāng)前制漿領(lǐng)域需要廣泛運(yùn)用的技術(shù)問題，以保證水泥攪拌樁水泥的設(shè)計(jì)用量。

（5）攪拌樁的直徑：根據(jù)試樁情況可以看出，攪拌樁施工會(huì)引起周圍土體的位移，攪拌樁施工中固化劑的注入體積與膨脹壓力，成樁直徑比切土葉片的名義直徑大5%～10%。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求樁徑不得小于設(shè)計(jì)值，切土葉片與鉆桿形成的轉(zhuǎn)動(dòng)直徑等于設(shè)計(jì)直徑時(shí)，施工完成的樁體普遍大于設(shè)計(jì)值，雖然滿足設(shè)計(jì)要求，水泥攪拌樁數(shù)量較大時(shí)，水泥用量增加較大，工程成本較大，顯得不經(jīng)濟(jì)。因此樁徑控制是對(duì)攪拌切土葉片長(zhǎng)度進(jìn)行控制，保證樁徑，控制切土葉片的加工長(zhǎng)度比名義葉片小4.5%，施工完成的樁土直徑仍然不小于設(shè)計(jì)值，滿足了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（6）單樁長(zhǎng)度：施工中攪拌樁的有效長(zhǎng)度的控制，往往都停留在攪拌機(jī)鉆桿長(zhǎng)度的控制。攪拌機(jī)鉆桿長(zhǎng)度為深入土層的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)+ 地面上外露鉆桿長(zhǎng)度。施工中由于樁頂標(biāo)高控制不好，導(dǎo)致在進(jìn)行復(fù)合地基材料(礫石砂墊層)填筑時(shí)樁頂侵入墊層或低于墊層，侵入墊層樁頂鑿除導(dǎo)致樁長(zhǎng)不夠，低于墊層無(wú)法接樁，這兩種情況的出現(xiàn)均不滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。控制好攪拌樁的樁頂?shù)耐{面就必須控制好樁頂標(biāo)高，這樣才能保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。樁頂標(biāo)高的確定，清除表土后，需要根據(jù)設(shè)計(jì)情況分別判定清除表土后的地面標(biāo)高是否是樁頂標(biāo)高。如水泥攪拌樁在低填淺挖(路床厚度80cm)路段，樁頂標(biāo)高不得超過(guò)路床底標(biāo)高，需要將表土清至樁頂樁高；如水泥攪拌標(biāo)高在一般路基土方路段，清除表土后的地面標(biāo)高即可是樁頂標(biāo)高，攪拌樁施工時(shí)停漿面高出樁頂30～50cm。鉆進(jìn)深度應(yīng)超過(guò)施工樁長(zhǎng)0.5m，鉆芯并取出樁底土樣進(jìn)行描述記錄，據(jù)此確定實(shí)際樁長(zhǎng)和端承條件。成樁后的有效長(zhǎng)度不得小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

（7）單根樁的豎直度：水泥攪拌樁施工中，除設(shè)計(jì)有特殊要求外，樁體的豎直度都必須滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。豎直度偏大會(huì)影響復(fù)合地基的承載力，也會(huì)增加軟土地基的壓縮量，導(dǎo)致工后路基沉降引起路面下沉。控制樁基的豎直度，主要靠攪拌機(jī)導(dǎo)向架控制鉆桿豎直度，因此每一根樁在施工前都必須對(duì)導(dǎo)向架進(jìn)行調(diào)整，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。保證成樁的豎直度不得超過(guò)1.5%，滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（8）攪拌速度與每延米噴漿量：攪拌樁施工前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行工藝試樁，基本各種機(jī)械參數(shù)，掌握每分鐘的下鉆速度，噴漿量和提升速度，以保證樁體水泥用量滿足設(shè)計(jì)要求。后臺(tái)控制具有電腦打印的電子計(jì)量裝置控制配合比，保證水泥用量，電腦打印的水泥漿流量計(jì)控制，對(duì)樁長(zhǎng)的水泥漿用量進(jìn)行控制。試樁結(jié)果表明下鉆速度不超過(guò)0.8m/ min，可以保證樁體每延米噴粉（漿）量不小于設(shè)計(jì)值。通過(guò)取芯確定樁體的密實(shí)程度、均勻性、硬度。成樁七天后采用輕便觸探器中附帶的勺鉆鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度和判斷樁身強(qiáng)度，或用靜力觸探測(cè)試樁身強(qiáng)度沿深度的變化，確保樁體的密實(shí)度，均勻性和硬度。對(duì)樁頂樁底攪拌時(shí)間多攪拌30s 進(jìn)行控制，保證兩端質(zhì)量，有利承載力的提高。施工中對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量、水泥漿拌制的數(shù)量、壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間。

（9）水泥固化齡期：根據(jù)攪拌樁的質(zhì)量檢驗(yàn)要求，可用單樁或復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)其承載力。檢測(cè)樁成樁齡期一般應(yīng)大于28d。在特殊情況下，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理批準(zhǔn)，施工單位可申請(qǐng)進(jìn)行14d 齡期的檢測(cè)，強(qiáng)度按28d 的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對(duì)超過(guò)28d 齡期的強(qiáng)度檢測(cè)，齡期每增加1d，標(biāo)貫擊數(shù)、強(qiáng)度按1%折減。檢測(cè)齡期不超過(guò)60d。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)原位鉆孔取樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和芯樣試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等三個(gè)檢測(cè)方法得出：芯樣連續(xù)、攪拌均勻、硬塑～軟塑、樁底可塑。綜合得分為86.76～89.32 分，工程質(zhì)量評(píng)定良好。水泥攪拌樁在地下水豐富的土層中具有良好的止水作用，將攪拌樁做成連續(xù)墻可用于對(duì)排水有一定要求的深基坑施工。

在攪拌樁在施工過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)情況，選擇適合注漿壓力和漿液，在保證注漿效果的同時(shí)，合理布樁位和安排鉆機(jī)作業(yè)流程更能經(jīng)濟(jì)合理進(jìn)行注漿。施工期間現(xiàn)場(chǎng)人員精心組織，嚴(yán)控質(zhì)量，加強(qiáng)管理完成了水泥攪拌樁的施工任務(wù)，工程滿足了設(shè)計(jì)要求，保證了工程質(zhì)量，為日后施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。