某工程基礎處理失敗原因淺析

姚德勇

[摘要]水泥土攪拌樁地基處理。

[關鍵詞]地基；水泥土攪拌樁；噴漿；噴漿壓力；噴漿速度

1、工程概況及地基處理方案

本工程是在河道上新建一座3孔節(jié)制閘，孔口尺寸4.5×6.0m(寬×高)，閘室順水流向長20.0m，過流凈寬13.5m，底板高程為10.0m，閘室上部順水流依次布置有檢修平臺、交通橋。閘室及上下游翼墻地基處理采用(φ600的水泥攪拌樁，樁長10.9m，樁間距為600×600mm梅花型布置。水泥摻入量為15％。翼墻、閘室部位共布置960根。復合地基設計要求承載力為f≥120KN。

2、工程地質(zhì)條件

工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)和近代人工堆積層。第四系全新統(tǒng)包括河床相沉積和漫灘相沉積，其中河床相沉積層主要成分為粉狀粘土、粉質(zhì)壤土等，漫灘沉積指砂層和砂卵層；近代人工堆積層主要指已建堤防填土。鉆探未揭示到基巖。

根據(jù)野外鉆孔揭示，新建閘址底層自上而下共分7個層次，分別描述如下：

①淤質(zhì)類土[Q4]：該層層頂分布高程8.96—10.25m，分布厚度1.60—3.70m，其主要成份為粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土，黃褐色，軟塑，該層平均含水量為34.2％，平均干容重1.38g／cm³，平均滲透系數(shù)2.10×10^-5cm／s，平均壓縮系數(shù)0.53(MPa)^-1，固結快剪平均凝聚力19.3KPa，平均內(nèi)摩擦力角19°21，野外平均標貫擊數(shù)僅1.5擊。

②灰黃色粉質(zhì)粘土層[Q4]：該層層頂埋深3.80—6.00m，層頂分布高程5.26—8.13m，層厚1.70—3.00m，其主要成分為粉質(zhì)粘土，灰黃色，可塑偏軟，該層平均含水量為30.2％，平均干容重1.48g,／cm³，平均孔隙比0.835，平均滲透系數(shù)4.24×10^-6em／s，平均壓縮系數(shù)0.36(MPa)^-1，固結快剪平均凝聚力20.7KPa，平均內(nèi)摩擦角19°30，野外平均標貫擊數(shù)為4.0擊。

③灰色粉質(zhì)壤土層[Q4]該層層頂埋深6.80—8.30m，層頂分布高程為2.96—6.05m，層厚2.20—3.70m，主要成份為重粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)粘土夾層砂組成，灰色，軟塑。該層平均含水量為37.8％，平均干容重1.31g／cm³，平均孔隙比1.087，平均滲透系數(shù)4，10×10^-5cm／s，平均壓縮系數(shù)0.85(MPa)^-1，固結快剪平均凝聚力23KPa，平均內(nèi)摩擦力角17°03，野外平均標貫擊數(shù)為4.1擊。

④灰色粉質(zhì)粘土夾砂層[Q4]該層層頂埋深9—11.20m，層頂分布高程0.06—3.35m，層厚9.06—11.00m，其主要成份為粉質(zhì)粘土夾薄層砂，灰色，可塑偏軟，野外平均標貫擊數(shù)為5.8擊。

⑤細砂層[Q4]：該層層頂埋深20.00—21.60m，層頂分布高程－7.65—10.34m，層厚0.90—2，50m。灰色，中密，該層野外平均標貫擊數(shù)為10.5擊。

⑥中細砂層[Q4]該層層頂埋深22.00 22.50m，層頂分布高程－7.65—10.34m，層厚2.50—3.00m，灰色，中密，該層野外平均標貫擊數(shù)為12.5擊。

⑦沙礫石層[Q4]：該層層頂埋深24.90—25.00m，層頂分布高程－12.15—14.23m，揭示厚度1.50－2.10m，主要成份為沙礫石，密實。

3、水泥攪拌樁施工過程及質(zhì)量控制

在正式施工工程樁之前，先施工工藝性試樁，在復勘的基礎上選擇有代表的地段進行工藝性試樁，工藝性試樁的目的是根據(jù)鉆機在鉆進過程中的電流大小、鉆進難易程度以及噴漿量大小等掌握地層變化情況和工作壓力，以確定工程樁的各項施工技術參數(shù)。

3.1施工工藝

3.1.1施工工藝流程圖(圖1)。

3.1.2設備就位：施工輔助設備，例如大小漿罐、空壓機等均放在施工區(qū)域外，不能影響正常施工。為了保證電子秤準確稱量，大灰罐一定要擺放平整。主機鉆頭對準樁位，對孔誤差不得大于50mm；利用垂球整平樁機，確保工程樁樁身垂直，誤差應不大于1％。

3.1.3鉆進。鉆頭對準樁位，整平，支撐牢固后，對各設備進行試動轉，一切正常后，開啟空壓機開始正轉下鉆。

3.1.4噴漿、提升、攪拌。當鉆進至設計深度時，開啟送漿機送出水泥漿，當確認灰漿到達樁底時，可以Ⅲ檔提升鉆桿(提升速度保持在0.8m／min為宜)此時，鉆頭實行邊提升、邊噴漿、邊攪拌的連續(xù)作業(yè)，使水泥與被加固土體充分拌和，當提升至樁頂標高時，關閉送灰機，對于整樁進行復攪。施工中要一次性成樁，若中間因故停機時，要進行復打。

3.1.5成樁。經(jīng)過上述一個過程，即可完成一根樁，樁機可移位至下一根樁繼續(xù)施工。

3.2成樁質(zhì)量控制措施

(1)整個制樁過程應確保邊噴漿、邊攪拌、邊提桿的“三邊”連續(xù)作業(yè)法。鉆桿提升階段不允許有斷漿現(xiàn)象發(fā)生，如遇斷漿應進行補噴、補噴時重疊長度不得小于1.0米。

(2)實際噴漿量偏差不應超過規(guī)范規(guī)定值，如過少必須補噴。

(3)嚴格按圖紙進行放線，嚴格執(zhí)行測量復核制度，確保樁位準確無誤。施工時如遇障礙造成樁位偏移，應控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

(4)定期檢查成樁直徑及攪拌均勻程度，對使用的鉆頭應定期檢查，其直徑磨耗量不得大于規(guī)定值。

(5)保證樁身的垂直度，開鉆前利用垂球檢驗鉆桿的垂直度，成樁傾斜度不超過規(guī)定值，不定期用經(jīng)緯儀抽查。

(6)由于機械故障或停電等造成意外停機，而此刻制樁正在進行時，應待一切恢復正常后進行復打處理。對原樁進行復打與上次制樁位置重疊搭接，重疊長度不小于1.0m，若間隔時間超過24小時，在原樁位附近增補2根樁進行處理。

(7)若因地質(zhì)原因，發(fā)現(xiàn)樁長相差過大時，應立即與監(jiān)理、設計部門及建設單位聯(lián)系，確定處理方案。

(8)為保證樁身均勻，提升速度不宜超過Ⅲ檔。配制自動計量裝置，隨時有指示噴漿過程中的各項參數(shù)，包括工作壓力、噴漿速度和噴漿量等。

(9)為滿足設計要求的有效樁長，保證樁頭保護層厚度為50cm樁底應超深100－200mm；在確定標高的前提下，施工時按設計圖中施工樁頂標高來確定停漿面。

(10)成樁過程中保證噴漿量均勻，不得隨意扳動噴漿閘閥，并保證漿罐密封嚴密，確保噴漿工作壓力。

3.3成樁質(zhì)量自檢。

3.3.1每天應對成樁質(zhì)量進行自檢，內(nèi)容如下：①樁位位置及施工樁頂標高、樁底標高；②噴灰量是否達到設計要求；③施工中有無異常情況發(fā)生及處理措施。④施工過程中7天的靜力觸探檢查，抽檢率大于10％。⑤48小時后，按10％抽查成樁外觀檢查。

3.3.2現(xiàn)場施工技術員應對當天成樁記錄進行復查，技術負責人進行復核，且每周對成樁記錄作一次綜合檢查。

3.4作好成品保護工作。對于已施工完畢的作業(yè)區(qū)。要避免自重較大，且接地壓力大的設備在上行走，以免壓壞樁頭，同時在樁頂土方開挖時亦要采用人工開挖，不可使用液壓挖掘機作業(yè)。

4、處理后地基的檢測、檢查情況

4.1外觀檢查。施工結束后，對開挖出來的樁體，水泥攪拌樁的連續(xù)性差，在樁的外邊緣的2—3 cm處有一厚度約2—3mm的環(huán)狀凈水泥漿；同時在樁中心直徑約50mm的范圍內(nèi)也出現(xiàn)凈水泥漿層。

4.2檢測情況

4.2.1動測試驗。水泥攪拌樁完成后并達到28天齡期，由委托相關部門檢測，檢測90根，全部不合格；樁體不成型，整體性和連續(xù)性很差。單樁不合格。

4.2.2復合地基靜載荷試驗。經(jīng)委托相關部門檢測了3個部位，3組全部不合格。

5、失敗成因分析

5.1根據(jù)地勘報告，原河床含水量過大，可能與噴漿壓力大有關。施工中要注意控制噴漿壓力。

5.2因為是多年的老河道，經(jīng)過常年的淤積，河內(nèi)的有機質(zhì)含量大，有機質(zhì)含量超標必然會在一定程度上影響樁的質(zhì)量。

5.3再者可能是未按設計配合比摻入水泥，水泥用量偏小有關。

6、結束語

通過本工程的地基處理，我們可以看出：一個項目的成功和失敗與地基處理的關系極為重要，這不僅告訴我們工程實施單位在進行地基處理前一定要充分考慮施工工藝，把握施工各項參數(shù)的嚴格控制；同時也提醒勘測設計部門在做地基處理方案時，要充分分析本地區(qū)的地質(zhì)條件，特別是水文地質(zhì)，對工程地基處理方案的適用條件進行必要的研究，做到既經(jīng)濟又牢靠。