淺談水泥攪拌樁在施工過(guò)程的應(yīng)用

林志藝

廣州港工程管理有限公司 廣東 廣州 510700

引言

水泥攪拌樁的應(yīng)用可提高工程施工中軟基處理效果，在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行攪拌處理，可提高軟基的綜合強(qiáng)度。水泥攪拌樁在實(shí)際施工應(yīng)用中，可劃分為單軸、雙軸、三軸等形式，在利用深層攪拌機(jī)下，可對(duì)軟土與水泥進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，并通過(guò)水泥與軟土的物理、化學(xué)反應(yīng)，從而提高水泥攪拌樁的穩(wěn)定性以及力學(xué)強(qiáng)度。因此，研究與分析水泥攪拌樁施工中的實(shí)際應(yīng)用，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)水泥攪拌樁的實(shí)際施工方式以及攪拌樁質(zhì)量等進(jìn)行控制，從而提高工程施工質(zhì)量。水泥攪拌樁本身是一種良好的軟弱地基處理方式，因其具有強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，施工簡(jiǎn)單，工期短，對(duì)原狀土擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在建筑工程中應(yīng)用廣泛[1]。

1 施工準(zhǔn)備和技術(shù)指標(biāo)

1.1 施工準(zhǔn)備工作內(nèi)容

1.1.1 施工前準(zhǔn)備。在水泥攪拌樁施工過(guò)程中，要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，對(duì)施工方案、施工方式等進(jìn)行綜合控制，提高水泥攪拌樁的綜合施工水平。重點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)文件、施工方案以及周邊環(huán)境等進(jìn)行評(píng)估，從而確定水泥攪拌樁的施工方式，保證水泥攪拌樁的有效性與可靠性。

在施工區(qū)近平整好場(chǎng)地作為施工工具、材料堆放等施工場(chǎng)地。

進(jìn)場(chǎng)施工所需的設(shè)備，包括水泥攪拌樁機(jī)、吊車(chē)、電焊機(jī)等。

攪拌樁的噴粉量、噴漿量和攪拌深度應(yīng)采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門(mén)認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

水泥攪拌樁施工的前期準(zhǔn)備階段要對(duì)機(jī)械設(shè)備、管路以及閥門(mén)密封性等進(jìn)行檢查，在檢查與評(píng)估中，要保證送粉管理的長(zhǎng)度在60m以內(nèi)。

每?jī)膳_(tái)攪拌樁樁機(jī)配備一個(gè)80t臥式水泥存儲(chǔ)罐，水泥罐基礎(chǔ)應(yīng)平整夯實(shí)，并澆筑25cm厚C25鋼筋混凝土，水泥罐支腿焊接在預(yù)埋在基礎(chǔ)里面的鋼板上，水泥罐頂部設(shè)置防塵設(shè)施。

1.1.2 施工前試樁工序。水泥攪拌樁施工前的試樁處理要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，對(duì)噴漿量的水泥摻入量、水灰比等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，例如，在水泥攪拌樁試樁施工中，要對(duì)鉆桿速度、噴粉的壓力、斷粉量、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整與控制。與此同時(shí)，結(jié)合下沉的阻力變化，可以對(duì)攪拌頭、電動(dòng)功率以及攪拌葉片的寬度等進(jìn)行檢驗(yàn)與分析，從而保證水泥攪拌樁的綜合施工控制水平。在進(jìn)行試樁檢驗(yàn)與分析中，還需要對(duì)水泥攪拌樁的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁的承載力進(jìn)行檢驗(yàn)與分析，保證水泥攪拌樁的綜合施工質(zhì)量。

1.2 技術(shù)指標(biāo)

結(jié)合工程項(xiàng)目情況，水泥攪拌樁采用Φ1000mm單樁，樁距2m，正方形布置，水泥攪拌樁置換率為25%。水泥攪拌樁在實(shí)際施工中，水泥以42.5#普通硅酸鹽為主，水泥漿的水灰比為0.45～0.55之間，并對(duì)水泥樁的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行控制，將其控制在1600KPa以上，在28d下，水泥攪拌樁鉆芯的抗壓強(qiáng)度要在700Kpa以上，水泥攪拌樁在加固處理后，地基的承載力要控制在120KPa以上，從而保證水泥攪拌樁的綜合施工水平。

2 主要施工工藝

2.1 施工順序

準(zhǔn)備工作 → 測(cè)量放樣 → 樁位定位 → 噴漿下沉 → 提升攪拌

重復(fù)噴漿下沉 → 重復(fù)提升攪拌 → 沉樁完成 → 移機(jī)下根施工

2.2 施工方法

2.2.1 場(chǎng)地平整。水泥攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)預(yù)先平整，應(yīng)清除地上和地下的障礙物。根據(jù)護(hù)岸坡度要求和水泥攪拌樁樁頂標(biāo)高要求，使用挖機(jī)將水泥攪拌樁施工場(chǎng)地平整，臨水區(qū)域應(yīng)抽水和清淤，回填黏性土料并壓實(shí)，保證樁機(jī)平穩(wěn)不發(fā)生傾覆。

2.2.2 測(cè)量放樣。采用GPS測(cè)放出每排樁控制樁位和邊線范圍，再根據(jù)樁位的布置形式和間距測(cè)放出攪拌樁樁位，并插竹簽標(biāo)記好樁位。

2.2.3 攪拌樁就位。檢查鉆桿長(zhǎng)度，鉆頭直徑，連接好輸漿、噴粉管路，將樁機(jī)定位、對(duì)中，調(diào)整導(dǎo)向架直至垂直，垂直度偏差不宜超過(guò)1%；由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員檢查確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始開(kāi)機(jī)作業(yè)，設(shè)計(jì)要求采用4攪2噴工藝施工。

2.2.4 水泥漿制備。嚴(yán)格按最佳水灰比進(jìn)行配料，用砂漿攪拌機(jī)拌和，每次攪拌不得少于3分鐘。水灰比符合設(shè)計(jì)要求為0.45～0.55（具體根據(jù)試樁的參數(shù)確定），使水泥漿充分?jǐn)嚢杈鶆?。制作好的水泥漿，放入罐（池）中，指定有專人進(jìn)行攪拌，確保水泥漿稠度均勻，放入量不得少于每根樁設(shè)計(jì)用量。

2.2.5 向下鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。水泥攪拌樁在實(shí)際施工過(guò)程中，可對(duì)向下鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)強(qiáng)度等進(jìn)行控制，鉆頭的下沉速度要控制在0.5m/min以內(nèi)，避免出現(xiàn)堵塞噴射口的情況。在這一階段，鉆進(jìn)過(guò)程不噴射加固材料，而是會(huì)噴射壓縮空氣，通過(guò)空氣排出，進(jìn)一步減小負(fù)載扭矩。水泥攪拌樁設(shè)計(jì)要求打穿本工程的軟弱地基層，①層填土或②a層淤泥層或④層淤泥質(zhì)混砂層土，進(jìn)入下臥層好土層不小于1m。

2.2.6 提升噴漿至樁頂標(biāo)高。水泥攪拌樁的施工中，攪拌機(jī)的提升速度要控制在0.5m/min以內(nèi)。水泥漿液噴入量由電腦直接計(jì)量，并打印出施工各項(xiàng)參數(shù)。設(shè)計(jì)停漿面應(yīng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm，將上部質(zhì)量較差的樁段挖去50cm，并應(yīng)挖除在施工中由于攪動(dòng)引起的表層松散土[2]。

2.2.7 向下復(fù)攪樁全長(zhǎng)。第一次的噴漿施工后，結(jié)合攪拌情況要繼續(xù)進(jìn)行鉆頭下沉，并在下沉中進(jìn)行補(bǔ)漿。在達(dá)到設(shè)計(jì)位置深度后，可添夠水泥漿液與土的充分?jǐn)嚢琛?/p>

2.2.8 提升鉆桿復(fù)攪。水泥攪拌樁施工要提升鉆桿，并重新進(jìn)行攪拌，并保證攪拌均勻。

2.2.9 清洗。水泥攪拌樁施工中的清洗工作要對(duì)軟土層進(jìn)行處理，并通過(guò)灰漿泵，清洗殘存的水泥漿，保證再次攪拌的有效性。

2.2.10 移位。樁機(jī)移至進(jìn)行下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。

2.3 質(zhì)量控制

水泥攪拌樁在實(shí)際施工中的應(yīng)用，則需要對(duì)材料質(zhì)量、水泥樁徑、復(fù)攪工藝的應(yīng)用進(jìn)行有效控制，對(duì)提高水泥攪拌樁的質(zhì)量控制水平有促進(jìn)作用。

2.3.1 水泥質(zhì)量：在水泥攪拌樁的施工中，以普通硅酸鹽水泥為主要材料，所以，要保證水泥出廠值會(huì)亮達(dá)標(biāo)，并利用專用的水泥灌及運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行存儲(chǔ)與運(yùn)送，還需要在這一過(guò)程中注意防潮處理。

2.3.2 灰量控制：水泥攪拌樁的灰量要控制在規(guī)定值的±5%以內(nèi)。

2.3.3 樁徑：結(jié)合水泥攪拌樁的實(shí)際施工需求，對(duì)鉆頭的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并及時(shí)更換鉆頭，從而保證鉆進(jìn)施工的綜合質(zhì)量。

2.3.4 施工過(guò)程中，則需要從鉆進(jìn)噴漿、攪拌以及復(fù)噴復(fù)攪的方式進(jìn)行施工質(zhì)量控制，這一施工過(guò)程中，提升攪拌速度會(huì)直接影響水泥攪拌樁的質(zhì)量，所以，要對(duì)提升速度進(jìn)行有效控制，保證水泥攪拌樁的充分?jǐn)嚢栀|(zhì)量。

2.3.5 水泥攪拌樁的垂直度對(duì)實(shí)際施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接的影響，所以，要對(duì)鉆桿以及吊錘的多方向距離進(jìn)行控制，保證水泥攪拌樁的施工控制水平。

2.3.6 第一次下鉆階段，為保證下鉆順利，要將噴漿量控制在總量的1/2以內(nèi)，并避免帶水下鉆，保證后續(xù)施工工作的有序落實(shí)。

2.3.7 水泥攪拌樁的質(zhì)量控制要在底部噴漿階段停留30s左右，并對(duì)樁體攪拌處理過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，從而保證攪拌控制效果。

2.3.8 針對(duì)水泥攪拌樁的工藝流程，對(duì)樁號(hào)、噴漿深度、標(biāo)高以及噴漿壓力等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與記錄，保證水泥攪拌樁施工工作有據(jù)可查。

2.3.9 水泥攪拌樁施工的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法應(yīng)符合表1所示。

表1 水泥攪拌樁施工的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法

2.4 質(zhì)量檢測(cè)分析

2.4.1 在水泥攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)與分析中，要在水泥攪拌樁成樁后，利用鉆孔取芯法對(duì)樁體進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)水泥攪拌樁的力學(xué)承載力進(jìn)行檢測(cè)中，可對(duì)水泥攪拌樁的抗壓強(qiáng)度、總樁數(shù)的0.5%且不少于6點(diǎn)/個(gè)的強(qiáng)度檢驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度在1600Kpa以上則質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.4.2 水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)還需要在加固處理后，對(duì)地基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，地基承載力要控制在120Kpa以上。

水泥攪拌樁的質(zhì)量檢驗(yàn)要結(jié)合樁體的實(shí)際情況，對(duì)樁體的擠壓密度、抗壓強(qiáng)度以及承載力等進(jìn)行檢測(cè)，并與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，從而保證水泥攪拌樁的質(zhì)量可以滿足實(shí)際施工的綜合需求。

2.5 質(zhì)量問(wèn)題與預(yù)防

2.5.1 因外界因素或機(jī)械設(shè)備自身原因可能會(huì)造成斷樁，噴灰不均、攪拌不均則會(huì)引起樁體的強(qiáng)度不均。

防治方法：①鉆頭鉆到設(shè)計(jì)深度后，鉆頭會(huì)停滯一段時(shí)間，從而保證水泥可以達(dá)到樁底。②在水泥攪拌樁的實(shí)際施工中，要保證水泥漿的密度，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。③水泥攪拌樁的提升速度以及攪拌速度等進(jìn)行結(jié)合水泥攪拌樁的質(zhì)量要求進(jìn)行控制，保證噴灰的均勻性。④水泥攪拌樁的鉆進(jìn)地下1m后，要對(duì)水泥攪拌樁的噴灰、攪拌速度等進(jìn)行放緩控制，在即將出地面時(shí)，則需要停止提升，并進(jìn)行攪拌處理。⑤當(dāng)樁長(zhǎng)達(dá)到10m后，則需要對(duì)鉆進(jìn)的提升速度進(jìn)行控制，并對(duì)噴入量進(jìn)行控制，保證水泥攪拌樁的綜合施工質(zhì)量。

2.5.2 鉆桿未能到達(dá)設(shè)計(jì)底標(biāo)高或鉆進(jìn)速度較慢阻力大。防治方法：①適當(dāng)調(diào)高施工電壓。②適當(dāng)沖水減小其鉆進(jìn)阻力。③增加攪拌機(jī)的自重或開(kāi)動(dòng)加壓裝置。

2.5.3 樁軸線偏移。防治方法：①壓實(shí)、平整場(chǎng)地。在對(duì)水泥攪拌樁的軸線便宜問(wèn)題進(jìn)行控制中，則需要對(duì)施工場(chǎng)地的平整度進(jìn)行測(cè)量，如果出現(xiàn)偏差，則需要對(duì)水泥攪拌樁的傾斜度以及鉆進(jìn)施工過(guò)程等進(jìn)行綜合控制，提高水泥攪拌樁的施工控制水平。②定期檢查鉆頭、鉆桿等，如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)損壞的情況，則需要及時(shí)進(jìn)行更換與維修。③水泥攪拌樁在實(shí)際施工中，軟硬土層的交界，則需要采用低速鉆進(jìn)的方式進(jìn)行處理，并對(duì)鉆孔的有效性以及可靠性等進(jìn)行綜合調(diào)整與控制，提高水泥攪拌樁的施工質(zhì)量控制水平[3]。

2.5.4 卡鉆。防治方法：①實(shí)行慢速鉆進(jìn)。②改進(jìn)鉆頭。③如位置較淺，可用其他方法疏松土層后再鉆。④如提升鉆桿時(shí)卡鉆，則應(yīng)暫停噴灰，待正常后在施工。

3 結(jié)束語(yǔ)

水泥攪拌樁是一種有效處理軟基的辦法，對(duì)工程建成后防止地基沉降有很顯著的效果。對(duì)水泥攪拌樁的研究，必須根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)條件和土質(zhì)成分，通過(guò)試驗(yàn)的辦法來(lái)確定不同的配合比。通過(guò)各個(gè)項(xiàng)目的不同施工環(huán)境及特點(diǎn)，來(lái)不斷地積累和總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，那樣才能在今后的施工過(guò)程中更好地運(yùn)用該工藝，提高水泥攪拌樁在軟基處理中的應(yīng)用、推廣。