水泥土攪拌樁止水帷幕在深基坑中的應(yīng)用研究

童有高

浙江省建筑設(shè)計研究院 浙江 杭州 310000

隨著人們生活水平的提高，建筑的質(zhì)量水平也會隨之提高。近年來，中國媒體經(jīng)常報道建筑物出現(xiàn)裂縫、傾斜等問題，對國家經(jīng)濟發(fā)展、提高人民生活水平和建立社會秩序造成嚴重破壞。因此，急需加強現(xiàn)代對建筑項目的質(zhì)量控制，以確保建筑市場的健康、有序、穩(wěn)定發(fā)展。筆者根據(jù)多年的專業(yè)經(jīng)驗和理論研究，簡要介紹了水泥土攪拌樁址水帷幕技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用。

1 水泥土攪拌樁止帷幕的概述

1.1 水泥土攪拌樁止帷幕的特點

水泥攪拌樁即把水泥作為主劑的固化劑，通過特制的深度攪拌機，將固化劑和地基土在深基坑中直接混合，使軟土在坑內(nèi)硬化，形成具有全面性、耐水性和高強度的樁體。水泥攪拌樁止帷幕技術(shù)具有以下特點：1、可以在工程初期最大限度地利用土地，降低工程成本。 2、無振動、低噪音、運輸過程中無污染情況。3、止水帷幕借助樁與樁之間的咬合作用形成緊密的水泥樁，具有非常高的止水性。4、由于樁體形成與養(yǎng)護均在地下，施工時不易暴露于外部環(huán)境，也就不易被影響。

1.2 水泥土攪拌樁基本內(nèi)容

水泥土攪拌樁可以視為加固飽和粘性土地基的一種手段，其可以在包括淤泥、細砂土等地基土類型中應(yīng)用。此外，也可以在處理支護基坑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。

在處理支護基坑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用水泥土攪拌樁其主要目的是發(fā)揮圍護作用，主要功能是確保土方鉆孔后開挖支護的安全性和穩(wěn)定性，并防止坍塌、水流和裂縫的發(fā)生。

水泥土攪拌樁以水泥骨料為固化劑，將水泥注入坑內(nèi)，用深度攪拌機將地基土和水泥混合，慢慢形成水泥土。隨著時間的推移，軟粘土變硬，強度增加，抗水性進一步提高，軟粘土硬化后，逐漸形成水泥土擋墻。

1.3 水泥土攪拌樁抗滑原理

在進行施工時，水泥土攪拌樁與水泥的關(guān)系十分緊密，強制性的將水泥與土體進行混合時，在此過程中，它們之間發(fā)生一系列反應(yīng)，使得軟土硬化，形成半固態(tài)物質(zhì)。此外，水泥土的強度隨著時間的增長而變化，不同等級的水泥土也有不同的抗壓參數(shù)和不同的抗壓強度，擔起粘聚力根據(jù)不同等級的水機土的壓力進而與其形成正比，對基坑具有較強的穩(wěn)定性和安全性保障。

2 水泥土攪拌樁止帷幕施工中應(yīng)注意的問題

(1) 在施工時，發(fā)現(xiàn)局部出現(xiàn)了變形以及監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際不符，必須立即采取相關(guān)措施，快速評估原因，找到根本原因，徹底消除風險，禁止在未發(fā)現(xiàn)緣由時就匆忙處理事件。即使在那種情況下快速處理了事件，未來也可能再次發(fā)生安全事件。

(2) 對基坑周圍的建筑物、電線和道路進行監(jiān)管。在基坑施工過程中，要對基坑周圍的建筑物進行仔細觀察和管理。尤其是在雨季之后，應(yīng)加強觀察。雖然眼睛觀察雖然不如觀察儀器設(shè)備準確，但也是一種有效的觀察方法。

(3) 觀察土釘錨桿長度是否符合實際要求。施工時基坑周圍的建筑物和管道距離基坑太近，直線距離可能小于土釘錨桿的有效長度。在這種情況下，如果沒有按照設(shè)計圖進行施工，可能會導(dǎo)致緊急情況并對社會造成危害。因此，提前了解現(xiàn)場情況非常重要。即使這些問題突然出現(xiàn)，工地也應(yīng)該停止施工。一旦確定了原因，也只能在確定解決方案后進行正常施工[1]。

3 水泥土攪拌樁施工工藝

3.1 施工工藝流程

整理場地→打樁→設(shè)備就位→鉆孔正式工作→泵送水泥漿提升→再次應(yīng)用設(shè)備進行攪拌→再次攪拌提升→攪拌機關(guān)閉。

3.2 施工技術(shù)要求

(1)嚴格控制攪拌設(shè)備的位置，使水平方向的誤差不超過10mm，垂直方向的誤差不超過1/150。 (2)在攪拌樁施工時，應(yīng)該使用Φ700雙鉆頭鉆機設(shè)備，起升速度不超過0.5m/min，每樁需攪拌4次。 (3)水泥土的圍護作用應(yīng)將在整個 1 個月期間進行無限拉伸和壓縮強度作為基準，并且，強度至少為0.8 MPa ，超過 3 個月的無限拉伸和壓縮強度不小于 1兆帕。（4）樁身與土漿混合均勻，漿段沒有任何缺少泥漿情況。

3.3 水泥土攪拌樁應(yīng)用參數(shù)

(1) 單軸水泥土攪拌樁的應(yīng)用參數(shù)：單軸水泥土攪拌樁的使用一般根據(jù)規(guī)模和鉆井坡度分布，也用于用樁支撐槽基底部。該樁體的參與主要有兩種形式: 4排Φ600@500樁長9000mm以及8排Φ600@500樁長6000mm, 單軸水泥土攪拌樁在施工過程中較容易形成水泥土墻。此外，水泥硅酸鹽水泥混合半水泥的標準配比也應(yīng)符合要求，需要注意的是水泥土攪拌樁的水泥土混合量也需按照標準化的比例。

(2) 三軸水泥土攪拌樁的應(yīng)用參數(shù)：供水幕采用三軸水泥土連接，滿足相關(guān)要求。在 SMW 處理中，H 型樁被設(shè)計成穿透樁孔，850@600 樁直徑對應(yīng)于 19000 和 18000 樁長，并使用所要求的水泥，以讓水泥達到標準的抗壓強度。

3.4 單軸水泥土攪拌樁施工控制要素

(1) 水泥攪拌樁施工過程中，為保證樁的質(zhì)量要求，需要在施工前檢查攪拌頭的貫入深度和提升速度，設(shè)計高度后在原位停留一定時間。此外，要求攪拌樁的攪拌葉片在運行時控制在600mm以內(nèi)，對性能差、數(shù)量不足的葉片進行定期檢查、維修和更換。

(2) 水泥漿應(yīng)按適當比例混合，漿液應(yīng)連續(xù)泵送，嚴禁分離。水泥攪拌樁是工程設(shè)備的主要部分，相鄰樁的噴漿過程也必須在施工過程中進行有效的時間控制。而且，還要注意框架的垂直度和機械的平整度，確保受運動質(zhì)量垂直方向的影響，其精度可以得到保障，沒有誤差。

3.5 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕施工的控制元素

(1) 確認位置，選擇機械位置的使用角度，以防止出現(xiàn)相近機械不連接的情況，攪拌樁的攪拌頭深度必須合適，并多次檢查機器數(shù)據(jù)。此外，使用自動漿料混合時，必須嚴格按照相關(guān)參數(shù)進行，不能隨意更改。

(2) 施工泵應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，保證相鄰施工樁的噴漆時間間隔，預(yù)防和消除相關(guān)問題，以確保避免出現(xiàn)相關(guān)問題。

3.6 技術(shù)措施

(1) 平整場地

機械進行場地清掃，將場地平整至水泥攪拌樁施工高程。根據(jù)試驗樁的條件，由于施工時水泥漿的比重不同，導(dǎo)致相鄰樁的地面不平整，這就需要人工平整相鄰樁。

(2) 樁位放樣

測量地面高度，測量樁的位置，并用竹簽標出位置（中心樁的位置誤差不得超過2cm，水泥土攪拌樁的位置不得超過2cm）。為防止無法清晰地辨認竹簽，需在竹簽上涂抹紅色染料。此外，還要注意為后期道路施工預(yù)留出位置。

(3) 樁機就位

水泥攪拌樁采用SJB-I型鉆機進行試樁，配備泥漿泵、制漿泵和鉆井攪拌機。水泥土攪拌樁采用自走式位置。測量底部以確保頂部是穩(wěn)定的，避免水泥土攪拌樁發(fā)生偏移。調(diào)整框架坡度、鉆桿傾斜度≤1%，用鉛錘重新測量，如有偏差及時調(diào)整。測量鉆頭的長度，確保在進行施工時鉆頭的總長度超過2m，檢查鉆頭的直徑是否與樁徑中70cm的直徑要求相匹配。施工完成后，我們的專業(yè)人員會對出漿口、管線接頭等進行檢查，以保障施工過程的順利進行。

(4) 鉆孔下沉

對準鉆孔后，將鉆機鉆桿下放到標記好的設(shè)計樁底部，直至達到樁的設(shè)計深度，并控制下沉深度超出地面到下部樁底部長度的 0.5 m ，嚴格控制提升速度控制在0.5 m/min。

(5) 配置水泥漿

按設(shè)計的配合比，選用32.5普通硅酸鹽水泥，設(shè)定水泥漿水灰比為0.5:1，在攪拌設(shè)備中攪拌水泥漿。在攪拌罐的高度（直徑1m，高度0.8m）在罐內(nèi)外畫線，并使用鋼尺復(fù)合控制用水數(shù)量。在這種情況下，儲存在常規(guī)罐中的泥漿的平均比重為 1.71 g/cm3。按照要求，每次投料的配置時間為90 秒，以避免出現(xiàn)漿液結(jié)塊現(xiàn)象。水泥漿混合后，由攪拌罐注入現(xiàn)場泥漿池，由泥漿泵泵送至泥漿池。在樁體試驗過程中，泥漿通過拌制罐出口處的臨時過濾器進行過濾，以防止泥漿中的雜物進入到儲漿泵，造成堵塞，影響樁的進一步作業(yè)和質(zhì)量。

(6) 泵送泥漿提升

在進行壓漿之前，請檢查攪拌裝置和管道系統(tǒng)。如果配件嚴重損壞，則必須更換，以免壓漿過程不暢通。當鉆頭達到設(shè)計深度，噴嘴達到設(shè)計高度時，開啟水泥泵（出漿口與渣漿泵的距離不超過100m），同時提升混合。這時，進行邊噴漿、邊攪拌、邊提升操作以使水泥砂漿與土體徹底均勻混合。施工時采用流量泵控制噴漿速度，泵的總排放壓力保持在0.4～0.6MPa之間。當泥漿到達出口時，應(yīng)在原位置噴灑 30 秒以內(nèi)，泥漿流量也應(yīng)控制在 50 cm/min，具體取決于提升速度。當噴射參數(shù)達到設(shè)定值時，鉆頭的攪拌和提升同時減速，鉆頭的轉(zhuǎn)速調(diào)整為59轉(zhuǎn)/分[2]。

(7) 清理施工場地并清理樁頭。施工完成后，完成樁頭的檢查并清理場地。

(8) 記錄施工日常。工匠負責施工過程中的施工日志，質(zhì)檢員負責接收控制和記錄質(zhì)量并解決問題，項目總負責人負責審核簽字做最后的決定。

4 施工質(zhì)量及工藝控制

(1) 在水泥土深層攪拌樁的施工過程中嚴格要求控制起樁速度、成樁直徑，以保證水泥摻量和水泥強度。在施工時，采取四攪四噴工藝，注漿泵口的壓力一般控制在0.5MPa。按照規(guī)定，攪拌樁搭接施工的施工時間不應(yīng)超過規(guī)定的時間，如超過則必須按照局部注漿或補漿等操作完善。

(2) 水泥土攪拌樁的有效長度必須滿足工程的要求。對水泥土攪拌樁進行局部加固，并使用微型樁及冠梁的施工方法。該方法主要是水泥攪拌樁完成施工后且達到了一定強度后，采用機械鉆孔來減少所形成的孔洞出現(xiàn)傾斜等情況。當完成成孔后，對其進行清理工作。然后，采取鉆具直接進行灌漿處理，往孔內(nèi)居中安置工字鋼，之后再投入符合要求的碎石，在對其進行補漿。

(3) 樁的水平和垂直位置必須符合具體的工程和要求。當水泥土攪拌樁達到規(guī)定強度時，必須逐層鉆孔，必須嚴格控制坑深，鉆孔工作的各項參數(shù)必須符合相關(guān)施工要求。土釘?shù)拈L度、距離調(diào)整和安置角度必須根據(jù)具體設(shè)計要求（先插入鋼管，再鉆螺紋鋼棒，之后再插入土釘）。為了完成掛網(wǎng)噴混凝土面層的施工任務(wù)，必須從斜坡的上部懸掛金屬絲網(wǎng)，至少覆蓋樁體的直徑。這時，為了便于雨水從坡面頂部快速排出，需要在坡面頂部設(shè)置排水槽。

(4) 為防止雨水在深水渠基礎(chǔ)頂部積聚，需要同時加固坡頂，并在坡頂做排水槽。一般情況下，深基坑支護工程屬于一般支護結(jié)構(gòu)，對各類支護（子構(gòu)件）的質(zhì)量有非常高的要求，因此，應(yīng)加強該環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。如果每個部件的軸承質(zhì)量與具體的設(shè)計要求相對應(yīng)，就可以保證整個支撐結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，確保通道支撐效果的基礎(chǔ)深度的整體安全。如果在深基坑支護過程中，由于地質(zhì)變化或當?shù)丨h(huán)境的變化，深基坑支護工程的設(shè)計需要改變，就會加大現(xiàn)場施工管理難度，設(shè)計人員必須考慮進行統(tǒng)一考量，想出深坑基礎(chǔ)工程整體防護效果的處理方案。

(5) 在施工過程中，要經(jīng)常查看施工記錄，對每根樁的質(zhì)量進行評估。對于質(zhì)量不達標的樁體，必須在考慮特定條件（例如位置和數(shù)量）的情況下執(zhí)行諸如加固附加樁體和補充樁體等措施。

(6) 攪拌樁在施工完成后 7 天內(nèi)應(yīng)使用輕便觸探器取樁體土樣，并觀察攪拌的均勻程度，控制檢驗的樁的數(shù)量應(yīng)至少為成品樁的2%[3]。

(7) 在下列情況下應(yīng)進行單樁荷載試驗或開挖作業(yè)試驗： 1）對輕擊穿試驗后樁深強度有問題的樁，采取原樁身芯樣，將其制作成試塊并檢測其強度是否達標。 2）對于場地復(fù)雜或結(jié)構(gòu)問題的樁應(yīng)進行單樁荷載試驗，評價其承載力。3）對于相鄰樁的要求嚴格的項目，如果樁養(yǎng)護到一定年齡，則選擇多樁進行開挖，并檢查樁頂部的質(zhì)量。

(8) 基槽挖好后，要檢查樁身狀況、樁數(shù)和樁頂質(zhì)量。

(9) 基坑檢查和安全評估。通過監(jiān)測主基坑的支護結(jié)構(gòu)和環(huán)境，以及識別土層的變化和支護結(jié)構(gòu)的承載力和相鄰建筑物的變形情況來完成基坑檢查作業(yè)，并將觀察結(jié)果與設(shè)計的計算結(jié)果進行比較，比較和評估項目的設(shè)計值，并確保在不影響安全的情況下確保施工工作的安全?；訖z查通常分為兩個部分。首先，由基坑施工部門進行施工檢查，以便及時確定基坑的安全性和基坑的施工狀態(tài)。每天根據(jù)施工狀態(tài)進行監(jiān)測，計算、分析、對比監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時了解基坑動態(tài)。如果基坑出現(xiàn)異常，加大監(jiān)察力度，避免出現(xiàn)意外的安全問題。二是建設(shè)部門委托專業(yè)的監(jiān)查機構(gòu)進行現(xiàn)場監(jiān)查，受委托的單位通常每周進行一次或兩次現(xiàn)場監(jiān)測，完成檢測后應(yīng)及時向監(jiān)管部門提交監(jiān)測報告，以便可以及時了解現(xiàn)場情況，更好地完成施工作業(yè)。在監(jiān)測過程中，如果每日監(jiān)測數(shù)據(jù)或累計數(shù)據(jù)超過規(guī)定，應(yīng)及時報警。而且，必須立即采取緊急行動，以防止進一步增加基坑支護的危險性，并避免影響鄰近建筑物、地下管道和道路的安全。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國建筑業(yè)也不斷取得良好地發(fā)展。所有施工人員都必須在日常工作時積累建設(shè)經(jīng)驗和理論知識，才能為我國的建筑行業(yè)做出貢獻，促進現(xiàn)代化目標的實現(xiàn)。該項目使用水泥土攪拌樁作為止水帷幕，解決地下水導(dǎo)致的流砂和管涌問題，同時增加基坑邊坡的穩(wěn)定性。同時，水泥土攪拌機止水帷幕具有適用范圍廣、施工效率高、結(jié)構(gòu)低、加固效果好等優(yōu)點，也非常適合應(yīng)用于有地下水的工程建造。