水泥攪拌樁施工應注意的幾個問題

丁文亮

(徐州市交通工程質量監督處)

1 引言

水泥攪拌樁加固地基技術自1980年代以來，以技術工藝成熟、機械設備簡單、經濟效益明顯等優點，在我國逐步推廣應用，廣泛用于需要大面積地基加固的原料堆場、港口碼頭岸壁、高速公路軟土地基、工業與民用建筑地基處理，海中堤體地基也有應用。但是由于施工管理與質量控制等方面的原因，水泥攪拌樁加固地基施工也不乏失敗的案例，且帶有一定的普遍性，這也造成一些對水泥攪拌樁施工質量的擔心。

分析水泥攪拌樁施工質量問題產生的原因，主要在于現場施工管理、工藝合理性與質量控制檢測三個方面，在工程設計與施工時要分別加以注意。結合徐州港順堤河作業區煤炭碼頭一期工程堆場地基處理工程，分析水泥攪拌樁施工質量問題，給出處理方案，對類似工程的施工與管理有一定的借鑒作用。

2 工程概況

2.1 工程地質概況

該煤炭碼頭工程堆場，需形成陸域面積約98.6萬m2，其中堆場面積63.4萬m2。斗輪式堆取料機基礎采取水泥攪拌樁加固處理，設計樁長8 m，總長度34.3萬m。

根據勘察單位提供的勘察數據，該區域土層自上而下主要分以下幾層。

①1——粘土:灰黃色，可塑，頂部20～30 cm為耕植土，天然含水率 w=34.9%，孔隙比 e=0.994，塑性指數 IP=26.5，該層土厚度1.30 ～3.50 m，平均 2.19 m，承載力設計值fd=100 kPa。

①2——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=37.4%，孔隙比 e=1.016，塑性指數 IP=26.0，該層土頂埋深 1.30 ～3.50 m，平均 2.20 m，層頂標高 29.38 ～ 31.40 m，平均30.56 m，厚度 0.20 ～3.70 m，平均 1.76 m，承載力設計值fd=90 kPa。

②——粉土，灰黃色-灰色，局部夾粘土，天然含水率w=25.1% ，孔隙比 e=0.713，塑性指數 IP=5.5，該層土頂埋深1.90 ～6.00 m，平均 3.85 m，層頂標高 26.56 ～31.00 m，平均28.91 m，厚度0.30 ～4.60 m，平均2.00 m，承載力設計值fd=110 kPa。

③1——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=48.1%，孔隙比 e=1.050，塑性指數 IP=23.5，該層土頂埋深 0.00 ～6.70 m，平均 5.52 m，層頂標高 25.80 ～ 27.90 m，平均26.90 m，厚度0.50 ～2.50 m，平均1.07 m，承載力設計值 fd=80 kPa。

③2——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=39.0%，孔隙比 e=0.892，塑性指數 IP=24.9，該層土頂埋深 0.80 ～8.30 m，平均 6.59 m，層頂標高 24.94 ～ 26.50 m，平均25.83 m，厚度2.10 ～3.60 m，平均2.98 m，承載力設計值 fd=190 kPa。

④——粉砂:灰黃色，飽和，中密，該層土頂埋深9.30～10.40 m，平均 9.90 m，層頂標高 21.94 ～ 23.60 m，平均22.85 m，厚度0.80 ～4.20 m，平均2.95 m，承載力設計值 fd=200 kPa。

⑤1——粘土:灰黃色，可塑，天然含水率 w=26.3%，孔隙比 e=0.745，塑性指數 IP=20.9，該層土頂埋深 11.40 ～13.00 m，平均 12.38 m，層頂標高 19.04 ～ 22.30 m，平均20.38 m，厚度 0.50 ～3.00 m，平均 1.37 m，承載力設計值fd=220 kPa。

2.2 有關設計要求

設計交工面地基承載力特征值不小于150 kPa，處理后地基壓實度不小于93%，水泥攪拌樁施工采用“四噴四攪”工藝，樁長約8 m，直徑500 mm，水泥攪拌樁呈梅花形，間距1 m或1.2 m(布置于兩軌枕間);采用載荷試驗檢測攪拌樁復合地基承載力，攪拌樁施工結束28 d后進行荷載試驗，每條基礎試驗數量不少于2點;成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭，深度宜超過停漿面下0.5 m，目測攪拌均勻性，量測成樁直徑，檢查數量為總樁數的5%;成樁3 d內，用輕型動力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性，檢驗數量為總樁數的1%，且不少于3根;經觸探和載荷試驗后對樁身質量有懷疑時，應在成樁28 d后，用雙管單動取樣器鉆探取芯做抗壓強度試驗，取芯率不得低于80%，芯樣直徑不應小于80 mm，抽芯每延米至少制作一個試樣，28 d齡期試樣的無側限抗壓強度平均值不得小于1 MPa，變異系數宜小于0.35，檢查數量為施工總樁數的0.5%，且不少于3根。

2.3 施工情況概述

2011年10月開始工藝試樁施工，投入1臺攪拌樁機，按設計要求共進行4根試驗樁。2011年12月下旬開始，投入約20臺攪拌樁機開始大規模工程樁施工。2012年2月中旬對水泥攪拌樁進行鉆芯取樣和復合地基承載力自檢，發現成樁效果不理想，承載力不能滿足設計要求，立即停止施工，至此已完成水泥攪拌樁近2萬根。

為解決水泥攪拌樁處理地基達不到設計要求的問題，經分析研究，最終選用補樁方案。2012年6月中旬至9月中旬共補樁1.19萬根，9.5萬余m。補樁后，于28 d齡期對20根樁鉆芯取樣和標準貫入試驗，全部為優，補樁質量合格率為100%，地基承載力滿足設計要求。

3 分析與處理

為解決上述水泥攪拌樁施工質量問題，通過查閱施工、監理記錄，察看水泥土芯樣，現場樁位開挖，綜合判斷問題產生原因，研究處理方案。

3.1 原因

分析該工程水泥攪拌樁施工產生質量問題主要有以下幾點。

(1)施工區域土質主要為粘土，塑性指數IP大于25，含水率較高，試樁時對土質特性了解不充分，施工中粘土包裹鉆頭現象嚴重，雖然進行加砂或調整攪拌機轉速處理，但針對性不強，效果不佳。

(2)試樁數量較少，未采取多區域試樁，導致對現場情況了解不全面，工藝方案簡單粗糙。

(3)施工過程中，主要對樁位間距進行復核，控制鉆頭直徑、成樁垂直度、鉆進深度、單樁水泥用量等，對影響成樁質量的關鍵指標重視不夠。

(4)攪拌機施工記錄顯示，攪拌頭鉆進、提升速度過快，沒有按照施工工藝要求的0.5 m/s控制，實際速度近1.0 m/s，監理過程中對此沒有加以控制。

(5)施工質量管理不嚴格，特別是夜間施工監管更是存在盲點，對水泥攪拌樁可能出現的質量風險認識不足，問題分析處理不及時。

(6)施工單位準備不足，為趕工期盲目開始大面積施工，最終導致工期和經濟上的重大損失。

3.2 主要處理方案

(1)在原“四噴四攪”基礎上，在攪拌樁下半部的4.3 m增加一噴一攪，形成“六噴六攪”施工工藝。配備自動監測儀器，全程記錄噴漿量及攪拌深度等施工參數。重點對攪拌頭進行改良，由原來的兩層四枚葉片增加至三層六枚葉片，每枚葉片上加焊豎向耙齒，提高對粘土的切削和攪拌效果，使得水泥漿與土體充分攪拌，做到成樁均勻。

(2)樁身質量檢測采用《江蘇省高速公路施工標準化指南(軟基處理)》，以標準貫入等綜合評分法進行評定，無側限抗壓強度作為輔助指標。

(3)后期水泥攪拌樁復合地基承載力特征值若達不到150 kPa，則采取減小樁間距或調整樁長等方式解決。

(4)加強水泥攪拌樁施工過程的監管力度，增加現場施工管理人員數量，對每臺攪拌機派一名監管人員，確保24 h全程監控。做好原材料管理，嚴格水泥進場檢驗，嚴格控制單樁水泥用量、水灰比，增加噴漿量，減慢上提下鉆速度，逐日對每臺機器完成攪拌樁數量及水泥用量進行統計分析，杜絕偷工減料現象。

4 應重點關注的問題

分析水泥攪拌樁施工質量問題產生的原因，主要還在于現場施工管理、工藝合理性與質量控制檢測三個方面，在工程設計與施工時要分別加以注意。除按照相關規范進行設計、施工與質量管理以外，要尤其重視以下幾個環節。

4.1 現場施工管理

(1)重視分包隊伍的選擇和管控。在建設市場從業單位良莠不齊、質量信譽意識差、監管尚未完全到位的情況下，選擇穩定可靠的分包商隊伍是做好施工管理的前提。分包商除必須接受項目承包商的技術管理要求外，尚需具有可靠的自控能力，這個自控能力體現在對技術和經濟效益的追求兩個方面;分包商的類似工程施工業績和經驗也很重要，這決定著施工工藝執行時的準確性和自覺性;在單個項目施工過程中加強管控，及時淘汰不合格的分包商，對避免質量、經濟方面的更大損失非常必要。

(2)加強施工方案的落實和檢查。一些施工單位僥幸地認為地下工程偷工減料不易被發現，對工藝控制馬馬虎虎，而一旦出現質量問題往往不知所措。施工前即應對一線操作工人加強技術交底和操作培訓，嚴格按照設計文件和批準的專項施工方案施工，加強工藝執行和控制指標的檢查，對違反施工工藝的行為要及時處理，監理要旁站到位，特別是夜間施工時。

(3)地基處理工程往往工期較緊，為保證后續施工和投產的時間節點，存在不合理壓縮工期的可能，導致前期調研、試驗不充分，工藝研究倉促，盲目趕工。水泥攪拌樁的檢測時間較為滯后，發現問題為時已晚。因此，前期的地質勘察、設計、施工圖審查、工藝試樁等環節尤為重要，對工期要求較緊的項目，應盡早做好多種地基處理方法的比選，慎重選用。設計代表要及時進駐現場，建設單位要牽頭，及時溝通協調解決施工過程中出現的問題。

(4)水運工程中類似地基處理工程的現場特點是集中、空曠，且為隱蔽工程，在條件許可的情況下，應采用視頻監控輔助旁站、巡視的方式對施工進行全過程全方位的管理。

4.2 施工工藝選擇

(1)充分調查施工場地土質。現行建筑地基處理技術規范規定，水泥土攪拌法適用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基;用于處理泥炭土、有機質土、塑性指數大于25的粘土、地下水具有腐蝕性時以及無工程經驗的地區，必須通過現場試驗確定其適用性。本工程試樁階段對塑性指數較大的情況未引起重視，未做室內配比試驗，工藝試驗未根據現場情況做多方案比選和優化，最終導致施工工藝粗糙，針對性、可靠性不足。

(2)圍繞攪拌均勻性制定工藝措施。水泥攪拌樁的質量決定于水泥與土攪拌的均勻程度，攪拌越均勻，樁身越連續，水泥土強度越高。反之，強度越低。為此，要從電機功率、轉速、灌漿壓力、葉片層數和夾角、噴漿提升速度、出漿口位置和方向等方面加以試驗。

(3)重點控制噴漿提升速度。提升速度過快易造成攪拌次數不足，土體切削不充分，形成水泥富集塊或水泥芯柱。施工時要根據土質情況，嚴格控制噴漿提升速度，最后一次復攪提升速度宜≤0.5 m/s。

4.3 質量控制與檢測

建筑地基處理技術規范要求，水泥攪拌樁質量控制應貫穿于施工的全過程，并應堅持全程的施工監理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規定的施工工藝對每根樁進行質量評定。檢查重點是水泥用量、樁長、攪拌頭轉數和提升速度、復攪次數和復攪深度、停漿處理方法等。成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查量為總樁數的5%;成樁后3 d內，可用輕型動力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性，檢驗數量為施工總樁數的1%，且不少于3根。由于施工工藝存在問題，質量控制要點執行不到位，使得成樁質量存在較大問題。采用補樁方案是保證地基處理質量，減少工期損失的最佳選擇，由此造成經濟損失也是不得已的。研究補樁方案時，提出樁身質量檢測方法，按照《江蘇省高速公路施工標準化指南(軟基處理)》，采用標準貫入等綜合評分法進行評定，以無側限抗壓強度作為輔助指標是可行的。由于水泥攪拌樁的施工特點和檢驗數量、齡期的要求，必須在工藝可靠、控制嚴格的基礎上，找到快速有效的檢驗判斷樁身全長質量的方法。此類大規模采用攪拌樁處理地基的工程，無論樁身均勻性、輕型動力觸探等檢測項目要求的檢驗樁數，還是載荷試驗要求的檢測齡期和周期，都將對質量判定、檢測費用和工期造成較大的影響。這一點，在設計階段選擇地基處理方法時，就要綜合加以考慮。

5 結語

水泥攪拌樁施工技術并不復雜，如在設計、施工各階段不加以重視，極易出現類似本例的質量問題。建設、設計、施工、監理等單位需通力協作，加強合同管理、方案設計、質量控制各方面的工作，出現問題及時補救，使項目管理目標順利實現。

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［1］建筑地基處理技術規范(JGJ79-2002)［S］.

［2］建筑地基基礎工程施工質量驗收規范(GB50202-2002)［S］.