不同地質(zhì)條件下水泥攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用

劉錦澤

江西中昌工程咨詢監(jiān)理有限公司 廣東 深圳 518000

水泥攪拌樁技術(shù)是一種高效的地基加固技術(shù)，在實(shí)際工程中，它廣泛應(yīng)用于地鐵、高速公路、橋梁、大型建筑等不同類型的工程中。水泥攪拌樁施工過(guò)程包括鉆孔、注漿、攪拌、振搗等多個(gè)步驟。該技術(shù)采用機(jī)械化施工，其施工速度快、安全性高、質(zhì)量可控。

1 水泥攪拌樁基本概念

1.1 水泥攪拌樁的定義及分類

水泥攪拌樁，是將水泥、砂、水、石料等混合物攪拌均勻后注入地中形成的一種樁基礎(chǔ)，是一種具有較高豎向承載力、較好側(cè)向地基穩(wěn)定性和較好的抗震性能的樁基礎(chǔ)。水泥攪拌樁按照不同的分類方式可分為多種類型，包括單樁、聯(lián)樁、交錯(cuò)樁、網(wǎng)格樁等。

（1）單樁：是指將水泥混合料在鉆孔過(guò)程中，邊挖孔邊注漿，形成單個(gè)的鉆孔，主要適用于單獨(dú)承載小型建筑物的基礎(chǔ)。（2）聯(lián)樁：是指將多個(gè)單樁通過(guò)橫向鋼筋連接，形成一定的樁群力，使之承載能力更高，應(yīng)用范圍較廣。（3）交錯(cuò)樁：是指樁與樁之間錯(cuò)開的一種樁基礎(chǔ)，一般用于泥土和砂土地基中，能有效提高地基的穩(wěn)定性和承載力。（4）網(wǎng)格樁：是指將多個(gè)水泥攪拌樁通過(guò)橫向鋼筋連接成網(wǎng)格狀的樁基礎(chǔ)，一般采用在土石方工程中，對(duì)于基礎(chǔ)土層較軟、要求穩(wěn)定性高的地區(qū)，有著較好的效果。

1.2 水泥攪拌樁的施工原理及特點(diǎn)

（1）水泥攪拌樁施工原理：水泥攪拌樁的施工過(guò)程主要經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟。首先是鉆孔，將鉆桿深入到需要加固的地層，然后將混凝土原料放入鉆桿內(nèi)部開始攪拌，使混凝土均勻地充滿整個(gè)鉆孔。在充滿混凝土的鉆孔內(nèi)用鋼管送入鋼筋，形成水泥攪拌樁的鋼筋筒，鋼管縮短，便可取出，完成一根水泥攪拌樁。如此反復(fù)，可以形成整個(gè)建筑物的基礎(chǔ)。（2）水泥攪拌樁的特點(diǎn)：水泥攪拌樁是目前應(yīng)用較廣泛的一種樁基礎(chǔ)，它具有以下特點(diǎn)：1）適應(yīng)性廣：水泥攪拌樁適用性較廣，可以施工于各種不同的地質(zhì)環(huán)境中，包括沙、淤泥、黃土、礫石、砂巖、硬巖等，可以適應(yīng)不同地質(zhì)環(huán)境的施工要求。2）承載能力高：由于水泥攪拌樁的鋼筋筒內(nèi)充滿了混凝土，具有較高的承載能力，能夠達(dá)到較好的豎向承載力和穩(wěn)定性。3）施工效率高：水泥攪拌樁施工的效率較高，一般由一臺(tái)挖掘機(jī)和攪拌機(jī)協(xié)同工作，鉆孔、攪拌、充實(shí)、鋼筋設(shè)置等工序連貫不斷，可以快速完成施工任務(wù)。4）施工質(zhì)量易受監(jiān)測(cè)：由于水泥攪拌樁施工過(guò)程中可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)混凝土達(dá)不到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)處理，可保證施工質(zhì)量。

1.3 水泥攪拌樁的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

水泥攪拌樁的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是在施工過(guò)程中進(jìn)行的，主要是通過(guò)檢查混凝土的攪拌比例、強(qiáng)度和鋼筋的設(shè)置是否符合建筑設(shè)計(jì)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等來(lái)完成，具體主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）混凝土的檢驗(yàn)：施工前必須將混凝土的配合比和試塊的強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）鋼筋的檢驗(yàn)：鋼筋的設(shè)置是保證水泥攪拌樁穩(wěn)定性的重要因素，檢查鋼筋的設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)要求。（3）樁身的檢驗(yàn)：在施工過(guò)程中，必須對(duì)樁身進(jìn)行檢查，以確保充實(shí)度和整體質(zhì)量。（4）檢測(cè)混凝土強(qiáng)度：通過(guò)取樣實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度值，以確保其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。（5）靜載試驗(yàn)：靜載試驗(yàn)是對(duì)鋼筋筒固定性和樁基礎(chǔ)承載性能的檢驗(yàn)，靜載試驗(yàn)結(jié)果將作為施工驗(yàn)收的重要依據(jù)。

2 不同地質(zhì)條件下水泥攪拌樁的應(yīng)用

2.1 巖石地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用

在巖石地基中使用水泥攪拌樁的主要目的是為了加固和加強(qiáng)下部基礎(chǔ)的承載力。這種基礎(chǔ)主要使用于需要加強(qiáng)基礎(chǔ)承載能力的地下建筑物，比如隧道、地下車庫(kù)等。巖石地基是指地質(zhì)層中石頭層至少占據(jù)了一半以上，其中硬巖占據(jù)的比例更高。由于巖石地基的硬度大，所以使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固較為困難。在水泥攪拌樁施工時(shí)，首先需要鉆孔，而在巖石地基中鉆孔的難度較大，施工周期長(zhǎng)。巖石地基中的水泥攪拌樁需要較高的固結(jié)度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以增加基礎(chǔ)承載力。此外，巖石地基中水泥攪拌樁的產(chǎn)生的剩余應(yīng)力和自重力會(huì)增加地基的承載能力。但是，施工過(guò)程受到天氣、地形環(huán)境的影響大，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)控制施工質(zhì)量。

2.2 軟弱土地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用

軟弱土地基是指土質(zhì)松散、黏性大，強(qiáng)度和穩(wěn)定性差的地質(zhì)條件。由于軟弱土地基的土質(zhì)松散，地基的承載能力較弱，建筑物在該地基上容易出現(xiàn)沉降和位移等現(xiàn)象。因此，在軟弱土地基中使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固主要是為了提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。水泥攪拌樁一般較適用于黏性土、粉土、淤泥等軟質(zhì)土層，在這些土層中使用水泥攪拌樁能夠有效地提高地基的承載能力和抗沉降性能。在軟弱土地基中使用水泥攪拌樁，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。首先，要根據(jù)土質(zhì)特點(diǎn)和工程要求合理設(shè)計(jì)攪拌樁直徑，以確保其承載能力。其次，需要對(duì)軟弱土地基進(jìn)行充分的預(yù)處理，如挖深、地基處理或者是使用加筋土墻等加固措施。最后，施工過(guò)程中需要控制攪拌樁的抗拉性能，以保證攪拌樁的質(zhì)量。

2.3 液態(tài)地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用

液態(tài)地基指的是鉆孔的過(guò)程中，遇到大量的水或泥漿。這種地基的固結(jié)性和穩(wěn)定性較差，建筑物容易出現(xiàn)沉降或者位移等問(wèn)題。在這種情況下，使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固是比較有效的解決方案。在液態(tài)地基中使用水泥攪拌樁，施工難度較大，主要是因?yàn)樾枰阢@孔過(guò)程中隨時(shí)控制液態(tài)地基的狀態(tài)。同時(shí)，施工中需要控制鉆孔速度和鉆孔壓力，以避免液態(tài)地基的流失或擴(kuò)散。此外，施工中需要使用防滲措施來(lái)防止液態(tài)地基向周邊土壤擴(kuò)散?？傊谝簯B(tài)地基中使用水泥攪拌樁，需要針對(duì)具體情況采取相應(yīng)的施工措施和防范措施，以確保攪拌樁的質(zhì)量和地基的加固效果。

2.4 飽和土地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用

飽和土地基指的是土壤中含有大量的水分。由于水分的存在，飽和土地基的穩(wěn)定性會(huì)受到影響，地基容易出現(xiàn)沉降和位移等問(wèn)題。在這種情況下，使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)加固是有效的方法。在飽和土地基中使用水泥攪拌樁，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。首先，需要對(duì)孔洞進(jìn)行處理，以保證混凝土充實(shí)。其次，需要采取措施防止孔壁塌方，保證施工的安全性。最后，需要注意控制混凝土的水泥和水的比例，以保證混凝土的強(qiáng)度和固結(jié)能力。

3 水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)及施工注意事項(xiàng)

3.1 水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)方法

（1）樁的長(zhǎng)度和直徑的確定。水泥攪拌樁的長(zhǎng)度和直徑的確定需要結(jié)合工程地質(zhì)情況、載荷條件、樁身材料等多方面因素進(jìn)行決策。一般而言，其長(zhǎng)度與直徑的比值在8∶1～10∶1之間，且直徑要求至少為500mm，一般直徑范圍在500～1200mm之間，樁的長(zhǎng)度一般為10～50m。（2）樁的承載力的計(jì)算。水泥攪拌樁的承載力的計(jì)算方法一般有靜載試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、樁周應(yīng)變法、樁身豎向位移法等方法。其中靜力觸探試驗(yàn)較為常用。承載力計(jì)算包括斜樁的計(jì)算方法，也即當(dāng)?shù)貛r土地質(zhì)條件復(fù)雜，不能采用垂直于地面的樁基礎(chǔ)時(shí)，需要采用斜向的樁基礎(chǔ)來(lái)滿足工程的要求。

3.2 水泥攪拌樁的施工工藝及注意事項(xiàng)

（1）預(yù)處理工作。在水泥攪拌樁施工之前，需要進(jìn)行地面平整處理、搗實(shí)地面、碾壓等預(yù)處理工作。對(duì)于較軟的地層，還需進(jìn)行加固加硬的處理，以保證樁基的穩(wěn)定性。（2）設(shè)備和材料。水泥攪拌樁施工需要的設(shè)備和材料包括鉆機(jī)、水泥、鹽酸、填充料等。其中，鉆機(jī)需要選擇合適的型號(hào)，確保其在施工過(guò)程中的性能穩(wěn)定和可靠。水泥應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)普通硅酸鹽水泥，填充料應(yīng)選擇河砂、石子等經(jīng)過(guò)篩選和洗滌的物料[1]。（3）施工過(guò)程。1）鉆孔：根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇直徑和長(zhǎng)度，采用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。2）攪拌：在鉆孔深度到達(dá)設(shè)計(jì)要求的時(shí)候，啟動(dòng)鉆機(jī)內(nèi)置的攪拌器進(jìn)行攪拌，使水泥與原土混合均勻。3）填充：攪拌完成后，從鉆孔頂部開始向下填充石子等填充料，同時(shí)繼續(xù)攪拌并加入水泥，直至鉆孔底部。4）提升鉆桿：填充完成后，提升鉆桿，使鉆桿與樁周原土斷開，并將鉆桿取出。5）削平：在樁頂部用平板仔削平，并進(jìn)行標(biāo)志。（4）注意事項(xiàng)。1）嚴(yán)格遵守安全作業(yè)規(guī)程，加強(qiáng)人身安全保障，進(jìn)行施工前的安全檢查和防護(hù)工作。2）加強(qiáng)施工管理，履行施工管理職責(zé)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工和質(zhì)量檢查，確保水泥攪拌樁質(zhì)量。3）合理調(diào)度分配施工隊(duì)伍和設(shè)備，把握施工進(jìn)度，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。

3.3 水泥攪拌樁的質(zhì)量控制

（1）建立質(zhì)量檢驗(yàn)體系。需要建立健全的質(zhì)量檢驗(yàn)體系，包括對(duì)原材料的檢驗(yàn)、半成品的檢驗(yàn)和成品的檢驗(yàn)。對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)要關(guān)注水泥的標(biāo)號(hào)、強(qiáng)度、含水量等；對(duì)半成品進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)要關(guān)注樁身的直徑、混合物的混合情況等；對(duì)成品進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)要關(guān)注樁的承載力等指標(biāo)。（2）提高施工質(zhì)量。水泥攪拌樁的施工質(zhì)量對(duì)于其承載力的提高具有至關(guān)重要的意義。需要采取一系列措施，如加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理、確保材料質(zhì)量、控制施工工藝等，以提高水泥攪拌樁的施工質(zhì)量，確保其在工程中穩(wěn)定可靠地發(fā)揮其作用[2]。（3）嚴(yán)格施工監(jiān)管。水泥攪拌樁的施工監(jiān)管應(yīng)該在質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步嚴(yán)格化。施工監(jiān)管應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保水泥攪拌樁的施工效果和質(zhì)量，以提高其工程實(shí)用價(jià)值。

綜上所述，水泥攪拌樁作為一種常見(jiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施工程中的樁基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)量控制都需要充分考慮工程地質(zhì)情況、載荷條件、樁身材料等多方面因素。在實(shí)際工程中，需要加強(qiáng)施工管理、提高施工質(zhì)量、嚴(yán)格施工監(jiān)管，以確保水泥攪拌樁的工程實(shí)用價(jià)值。

4 水泥攪拌樁應(yīng)用案例分析

4.1 巖石地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用案例分析

在巖石地基中，水泥攪拌樁的作用主要是增加承載力和改善地基的穩(wěn)定性。水泥攪拌樁在巖石地基中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

（1）高速公路建設(shè)。在高速公路建設(shè)中，由于道路的負(fù)荷和運(yùn)行速度較高，對(duì)道路地基的承載能力和穩(wěn)定性有較高的要求。而巖石地基本身具有一定的承載能力，但在部分地區(qū)巖石地基的巖石裂隙較多，此時(shí)需要采用水泥攪拌樁來(lái)加強(qiáng)地基的承載能力。例如，在廣西三橋段的高速公路建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁加固巖石地基，最終取得了良好的效果。（2）大型橋梁建設(shè)。大型橋梁建設(shè)需要在深厚的巖石地基中建立橋墩，而巖石地基表面往往存在不規(guī)則的裂隙，這給橋墩的建設(shè)帶來(lái)了很大的困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁加固巖石地基，使其表面堅(jiān)實(shí)平整，便于橋墩的建設(shè)。例如，在寧夏銀川至吳忠高速公路建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁進(jìn)行巖石地基加固，最終取得了好的效果。（3）城市地鐵工程建設(shè)。城市地鐵工程建設(shè)需要在巖石地基中鋪設(shè)地鐵隧道，而巖石地基表面存在不規(guī)則的裂隙，隧道的開挖和固定帶來(lái)了很大的困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁加固巖石地基，使其表面堅(jiān)實(shí)平整，便于隧道的開挖和固定。例如，在地鐵5號(hào)線的建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁進(jìn)行巖石地基加固，最終取得了好的效果。

4.2 軟弱土地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用案例分析

在軟弱土地基中，水泥攪拌樁的應(yīng)用主要是增加承載力和改善地基的穩(wěn)定性。水泥攪拌樁在軟弱土地基中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

（1）建筑物建設(shè)。在建筑物建設(shè)中，軟弱土地基往往會(huì)對(duì)建筑物的承載能力和穩(wěn)定性造成影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固，增加地基承載能力。例如，在上海的金茂大廈建設(shè)中，通過(guò)水泥攪拌樁的加固，使得建筑物的承載能力得到了提升。（2）污水處理廠建設(shè)。污水處理廠的建設(shè)需要在軟弱土地基中進(jìn)行，而軟弱土地基的承載能力往往較低，會(huì)對(duì)污水處理廠的穩(wěn)定性和運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁加固軟弱土地基，在增加地基承載能力的同時(shí)，還可以提高污水處理廠的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。例如，在廣東的廣州污水處理廠建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁加固軟弱土地基，最終取得了好的效果[3]。

4.3 液態(tài)地基中水泥攪拌樁的應(yīng)用案例分析

在液態(tài)地基中，水泥攪拌樁的應(yīng)用主要是增加承載力和改善地基的穩(wěn)定性。液態(tài)地基往往會(huì)給土建工程帶來(lái)很大的難度，因此采用水泥攪拌樁進(jìn)行加固是一種很好的解決方案。水泥攪拌樁在液態(tài)地基中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：（1）建筑物建設(shè)。在液態(tài)地基中建設(shè)建筑物往往會(huì)存在土體沉降和側(cè)向移動(dòng)等問(wèn)題，這樣會(huì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁加固液態(tài)地基，在增加地基承載能力的同時(shí)，還可以改善地基的穩(wěn)定性。例如，在北京的北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁加固液態(tài)地基，最終取得了良好的效果。（2）水利工程建設(shè)。在液態(tài)地基中建設(shè)水利工程往往會(huì)受到大量的水的沖刷和侵蝕，這會(huì)對(duì)水利工程的穩(wěn)定性和運(yùn)行產(chǎn)生影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用水泥攪拌樁加固液態(tài)地基，在增加地基承載能力的同時(shí)，還可以提高水利工程的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。例如，在云南的金沙江電站建設(shè)中，采用了水泥攪拌樁加固液態(tài)地基，最終取得了好的效果。

5 水泥攪拌樁技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

5.1 水泥攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高地基承載力和穩(wěn)定性：水泥攪拌樁可以通過(guò)摩擦和土體固結(jié)效應(yīng)，增加地基的承載力和穩(wěn)定性，減少地基沉降和變形的風(fēng)險(xiǎn)。（2）適應(yīng)不同的地質(zhì)條件：水泥攪拌樁適用于各種不同地質(zhì)條件下的建筑工程，具有較好的適應(yīng)性和通用性。（3）施工技術(shù)簡(jiǎn)單：相比其他地基加固技術(shù)，水泥攪拌樁施工技術(shù)較為簡(jiǎn)單，可以大大縮短工期和降低成本。（4）環(huán)境友好：水泥攪拌樁的施工過(guò)程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)周圍建筑物和地下管線的影響較小。

5.2 水泥攪拌樁的缺點(diǎn)

（1）樁身質(zhì)量易受影響：水泥攪拌樁的混凝土配比和施工過(guò)程可能會(huì)影響樁身的質(zhì)量和耐久性。（2）不適合特定的地質(zhì)條件：在一些特定的地質(zhì)條件下，如軟黏土地質(zhì)條件下，水泥攪拌樁的效果可能不如其他地基加固技術(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不同地質(zhì)條件下水泥攪拌樁具有較好的應(yīng)用效果和適用性，可以在很大程度上增強(qiáng)地基的承載力和穩(wěn)定性。但在具體的工程實(shí)踐中需要根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和施工。因此，需要采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)，確保水泥攪拌樁的有效性和安全性。