水泥土攪拌樁地基處理樁位偏差分析及控制技術(shù)研究

王懷沖，宋 莉

（1.淮河工程集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州221000；2.徐州市正源水利建筑工程檢測有限公司，江蘇 徐州 221000）

在水泥土攪拌樁施工中，對于施工完成的樁體，如發(fā)生樁位超過規(guī)范要求的允許偏差值，可能導(dǎo)致局部地基承載力不均勻，甚至導(dǎo)致部分區(qū)域復(fù)合地基承載力不足，往往需要進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)并由設(shè)計單位根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果出具相應(yīng)的處理方案，多數(shù)需要采取補(bǔ)樁、局部地基加固等補(bǔ)救措施。整個補(bǔ)救處理過程時間長、程序煩瑣，不僅增加了施工成本，還直接影響到水閘整體下一道工序的施工進(jìn)展，拖延了工期，造成了很大的損失和不良影響。因此，在水泥土攪拌樁施工中，樁位偏差值應(yīng)作為成樁質(zhì)量的主要控制項(xiàng)目之一，是十分重要的施工質(zhì)量控制點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

某縣生態(tài)水系綜合治理工程包括全縣境內(nèi)4 條主干河道的綜合治理，保護(hù)全縣耕地面積114.54 萬畝（1畝約等于667 m2），有效灌溉面積95.87 萬畝。通過工程的實(shí)施，進(jìn)一步完善縣域內(nèi)水網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施條件，提高河系整體防洪能力，有效保障河道防洪安全，滿足排澇需要，保護(hù)沿岸人民群眾生命財產(chǎn)安全；同時，工程提高了城市水體儲蓄能力和水庫的入庫水量、水質(zhì)，有效地改善大氣和水環(huán)境，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和居民飲水安全。進(jìn)一步優(yōu)化了生態(tài)環(huán)境，美化城市景觀，提升城市品位，引導(dǎo)周邊發(fā)展，有效改善周邊人民的居住環(huán)境，進(jìn)一步提高人民的生活水平和幸福感，是一項(xiàng)十分具有意義的民心工程。

工程主要內(nèi)容包括河道清淤54.27 km，新建攔河閘1 座、節(jié)制閘1 座、分水閘85 座、測水量水設(shè)施14處和生產(chǎn)橋1 座，改建節(jié)制閘13 座、涵閘6 座、生產(chǎn)橋15 座。因工程所在地的地質(zhì)水文條件原因，水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理措施在本工程大量使用。其中，本工程所有新建、改建節(jié)制閘地基處理方式均采用水泥土攪拌樁。主要設(shè)計形式：閘室基礎(chǔ)樁長10 m，翼墻基礎(chǔ)樁長7 m，樁徑均為50 cm，樁中心排距為1.0 m×1.0 m，樁位按梅花型布置。

2 施工質(zhì)量及問題

2.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

因本次水泥土攪拌樁基礎(chǔ)處理工程為水閘工程施工的組成部分，項(xiàng)目組在施工前查閱了相關(guān)規(guī)范規(guī)程，檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按SL 27—2014《水閘施工規(guī)范》第6.6.5條的要求，見表1。

表1 水泥土攪拌樁樁位偏差檢查控制標(biāo)準(zhǔn)

2.2 問題的發(fā)現(xiàn)

為驗(yàn)證本項(xiàng)目水泥土攪拌樁基礎(chǔ)處理樁位的施工現(xiàn)狀，研究組對本工程第一個已完成地基處理施工的水閘進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)，該閘采用常規(guī)質(zhì)量控制措施進(jìn)行施工。項(xiàng)目組重點(diǎn)針對已完成水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工的實(shí)際樁位與設(shè)計樁位之間的偏差值進(jìn)行全面檢查測量，調(diào)查結(jié)果見表2。

表2 樁位偏差值測量檢查匯總表 個

由以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，該閘水泥土攪拌樁復(fù)合地基樁位偏差值均小于50 mm，符合SL 27—2014《水閘施工規(guī)范》要求。該閘攪拌樁樁位偏差值小于20 mm 的占到總樁數(shù)的62%，樁位偏差值在20～50 mm的占到38%。其中，上下游圓弧翼墻段攪拌樁樁位偏差值小于20 mm 的樁位占比為31%，樁位偏差值在20～50 mm 的樁位占比為69%。

項(xiàng)目組分析認(rèn)為，樁位偏差值大于20 mm 的樁位占比較大，且上下游圓弧翼墻段有個別攪拌樁樁位偏差值在40～50 mm，存在較大的樁位偏差不合格風(fēng)險。因此，研究水泥土攪拌樁地基處理樁位偏差控制技術(shù)是十分必要的。

3 偏差原因分析

研究組根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，認(rèn)真討論施工現(xiàn)狀存在的問題，針對主要問題，從“人、機(jī)、法、環(huán)、測”5 個方面認(rèn)真全面地進(jìn)行原因分析和查找，運(yùn)用因果圖及分析論證，找出影響水泥土攪拌樁樁位偏差值的末端因素，共找出10 條末端因素如下：①人的因素。培訓(xùn)教育不到位、施工人員經(jīng)驗(yàn)不足、技術(shù)交底覆獸率不足。②環(huán)境因素。夜間施工照明不足、施工場地不平整。③機(jī)械因素。攪拌樁機(jī)設(shè)備老化。④工法因素。施工過程中浮漿遮擋樁位、樁機(jī)行走時易破壞樁位、圓弧翼墻段施工樁位不易定位。⑤測量因素。測量放樣存在誤差。

根據(jù)分析結(jié)果繪制了樁位偏差原因分析圖，如圖1 所示。

圖1 樁位偏差原因分析魚骨圖

為找出主要影響因素，項(xiàng)目組通過查閱資料現(xiàn)場檢查等方式，將各末端因素進(jìn)行了逐一分析排查，根據(jù)各末端因素的特點(diǎn)，初步確定要因確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)、需要確認(rèn)的內(nèi)容和擬采取的確認(rèn)方法，進(jìn)而制訂了要因確認(rèn)的計劃，具體見表3。

表3 要因確認(rèn)計劃

項(xiàng)目組通過查閱資料和現(xiàn)場檢查等方式對以上10 個末端因素進(jìn)行了逐項(xiàng)驗(yàn)證，最終確定影響樁位偏差的主要因素有3 個，分別為施工過程中浮漿遮擋樁位、樁機(jī)行走時易破壞樁位和圓弧翼墻段施工樁位不易定位。

4 制定方案及實(shí)施

針對上述確定的3 個主要影響因素，項(xiàng)目組進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，針對現(xiàn)場實(shí)際情況提出了多種解決方案，并從經(jīng)濟(jì)性、有效性、可行性和時效性4 個方面進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析探討，反復(fù)比對方案，確定出了最合適的實(shí)施方案。確定選用方案后，將方案細(xì)化為各種具體措施，并定時、定點(diǎn)、定責(zé)任人，在施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)。項(xiàng)目組在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定方案后，積極對選定的實(shí)施方案進(jìn)行細(xì)節(jié)的優(yōu)化，再次召開了專題會議進(jìn)行反復(fù)探討，最終制定了詳細(xì)的實(shí)施方案并組織實(shí)施。具體實(shí)施方案如下。

4.1 實(shí)施方案一

針對第一個主要影響因素——水泥土攪拌樁施工過程中浮漿遮擋樁位影響下一個樁施工的問題，項(xiàng)目組成員集思廣益，反復(fù)討論，多次前往施工現(xiàn)場與技術(shù)人員及工人進(jìn)行探討溝通，最終認(rèn)為該問題應(yīng)采用管理手段進(jìn)行解決。確定的實(shí)施方案為增設(shè)專職人員負(fù)責(zé)浮漿的清理工作。在前一個水泥土攪拌樁施工完成后，專職工作人員務(wù)必要及時清理施工產(chǎn)生的浮漿，保證周圍放樣樁位不受浮漿影響導(dǎo)致樁位的變化，并對被遮擋但清理完畢的放樣樁位進(jìn)行再次復(fù)核，確認(rèn)放樣樁位在誤差允許范圍內(nèi)方可進(jìn)行下一個樁的施工。如在清理完畢后，明確放樣樁位丟失或者樁位明顯位移，必須通知測量人員重新測量放樣樁位，不得擅自引樁，測設(shè)完畢并重新敷設(shè)后，要及時邀請現(xiàn)場監(jiān)理同時進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下一步的施工。

4.2 實(shí)施方案二

針對第二個主要影響因素——樁機(jī)行走時易破壞樁位這一問題，項(xiàng)目組成員通過與現(xiàn)場施工人員的深入溝通探討，召集項(xiàng)目組和現(xiàn)場技術(shù)人員召開專題會議，確定了具體的實(shí)施方案：對于放樣完成的樁位，改變常規(guī)的點(diǎn)位敷設(shè)方式，而采用直徑10～14 mm 的鋼釬打入土中不少于50 cm，然后洞中灌滿白灰，白灰里插入不小于70 cm 長度竹釬的方式，樣式如圖2 所示，對放樣樁位進(jìn)行改造。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用這種樁位不易被破壞，即便樁位被機(jī)械碾壓或被施工機(jī)械破壞掉一部分，但施工時人工開挖還能找到白灰點(diǎn)。樁位放樣時，應(yīng)注意保持鋼釬打入土中時的垂直度，以確保樁位的準(zhǔn)確。

圖2 放樣樁位效果圖

具體步驟如下：在施工測量放樣時，應(yīng)首先根據(jù)樁位布置圖，用全站儀測設(shè)出攪拌樁施工范圍的邊線基標(biāo)，用石灰撒出邊線，確定施工范圍，然后根據(jù)邊線放出每排攪拌樁軸線位置，再用鋼尺按樁間距放出每個樁位的中心點(diǎn)，在中心點(diǎn)用鋼釬鉆50 cm 深的孔并塞滿石灰，中間插上竹釬標(biāo)識，防止施工過程中因棄土或浮漿覆獸無法定位，同時邀請現(xiàn)場監(jiān)理進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核確認(rèn)，確認(rèn)合格后方可施工。如施工過程中放樣樁位被破壞，采用人工開挖，找到白灰點(diǎn)后，經(jīng)測量人員復(fù)核，確認(rèn)滿足施工要求后進(jìn)行下一步的施工。

4.3 實(shí)施方案三

針對第三個主要影響因素——圓弧翼墻段施工樁位不易定位的問題，項(xiàng)目組成員仔細(xì)研究施工圖紙，與現(xiàn)場施工人員溝通交流，詢問放樣與施工過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)與問題，并召集項(xiàng)目組和現(xiàn)場技術(shù)人員召開專題會議，經(jīng)過大家多次討論，項(xiàng)目組成員一致認(rèn)為圓弧翼墻段施工樁位不易定位的主要原因是圓弧翼墻段作為一個整體進(jìn)行施工時，樁機(jī)走位規(guī)律性不強(qiáng)，原有的按照弧形線路開展施工作業(yè)的順序，在施工時不易定位、容易走偏，且對其他樁位的影響和破壞較大；同時弧形樁位的放樣和現(xiàn)場復(fù)核困難也較大。經(jīng)研究分析，確定具體的實(shí)施方案如下：將圓弧翼墻段分為區(qū)域A、區(qū)域B 與區(qū)域C 三部分，各部分相對獨(dú)立，分別開展放樣與施工，且對各區(qū)域的攪拌樁施工順序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。在進(jìn)行水泥土攪拌樁施工時，先進(jìn)行區(qū)域A 的樁體施工，再進(jìn)行區(qū)域B 的樁體施工，最后進(jìn)行區(qū)域C 的樁體施工，且每排樁均嚴(yán)格按照“之”字型施工順序，防止漏樁、錯位，各區(qū)域的施工順序如圖3 所示。

圖3 攪拌樁區(qū)域劃分與施工順序圖

5 實(shí)施效果檢查

通過上述制定的技術(shù)改進(jìn)方案的實(shí)施，項(xiàng)目組對后續(xù)實(shí)施的水泥土攪拌樁樁位進(jìn)行了全面的測量檢查，用于檢驗(yàn)方案的實(shí)施效果。通過對后續(xù)各工程水泥攪拌樁施工樁位偏差值的統(tǒng)計結(jié)果與之前水閘水泥攪拌樁施工樁位偏差值的統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)將樁位偏差值控制小于20 mm 的樁數(shù)占比達(dá)到90%以上，偏差值大于30 mm 的樁數(shù)為零，大幅度提高了樁位的準(zhǔn)確度，降低了樁位的偏差，取得了較為良好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。項(xiàng)目組對部分水閘水泥土攪拌樁樁位的測量檢查詳細(xì)統(tǒng)計結(jié)果見表4和圖4 所示。

圖4 后續(xù)各工程水泥土攪拌樁樁位偏差值統(tǒng)計圖

表4 后續(xù)各工程水泥攪拌樁樁位偏差值統(tǒng)計表 個

6 結(jié)束語

通過對該項(xiàng)目水泥土攪拌樁樁位偏差控制技術(shù)的研究和實(shí)施應(yīng)用，解決了樁位偏差值過大可能造成樁位超過規(guī)范要求的允許偏差值而使樁體不合格的問題，降低了成本，保證了工期。按照制定的技術(shù)方案和成本費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目組對實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)制定的方案進(jìn)行效益評估。通過費(fèi)用測算，每個閘避免了因樁位偏差不合格導(dǎo)致發(fā)生的費(fèi)用，包括機(jī)械再次進(jìn)場的調(diào)遣費(fèi)用、補(bǔ)樁費(fèi)用、地基承載力試驗(yàn)費(fèi)用等各種費(fèi)用，初步測算可達(dá)5 萬元/閘。同時，水閘工程多為具有十分明確度汛時間節(jié)點(diǎn)的重要樞紐工程，該項(xiàng)技術(shù)的研究應(yīng)用，對于工期的保證具有更加重要的意義。

綜上所述，項(xiàng)目組通過研究水泥土攪拌樁施工中影響樁位偏差值的因素，分析確定主要因素，運(yùn)用了各種質(zhì)量管理工具，擬定改進(jìn)技術(shù)方案和控制措施，并予以實(shí)施，達(dá)到了較好的效果，提高了水泥土攪拌樁樁位的精準(zhǔn)度和整體施工質(zhì)量；同時，為其他項(xiàng)目水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工的樁位控制提供了可供選擇的施工方案，具有一定的參考借鑒價值。