水泥土攪拌樁在淤泥質(zhì)吹填土地基的應(yīng)用探討

賴承光 汪周毅

(1.海軍南海艦隊(duì)工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東湛江 524003;2.廣東海洋大學(xué)航海學(xué)院，廣東湛江 524009)

水泥土攪拌樁是一種復(fù)合地基，利用樁土共同作用，提高地基承載力，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是加固軟土地基的一種常見方法，但對(duì)不同的地質(zhì)條件，施工工藝有很大差異，施工前必須詳細(xì)調(diào)查施工場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文情況、土工試驗(yàn)資料，并了解軟弱土層的分布范圍，成層結(jié)構(gòu)，地下水埋深及其性質(zhì)。確定水泥攪拌樁的加固材料及含量，并通過試驗(yàn)樁掌握對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的成樁經(jīng)驗(yàn)及各種操作技術(shù)參數(shù)。施工前要有7 d齡期的配方資料，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)。在水泥攪拌樁施工過程中嚴(yán)格控制鉆機(jī)深度，粉噴高程及停灰面，確保水泥攪拌樁長(zhǎng)度。并定時(shí)檢查水泥攪拌樁的成樁直徑及攪拌均勻程度，以確保水泥攪拌樁復(fù)合地基的加固效果。特別是在處理沿海淤泥質(zhì)吹填土?xí)r，工藝要求和質(zhì)量控制要求更為嚴(yán)格。本文根據(jù)工程實(shí)例，對(duì)此工法在淤泥質(zhì)吹填土中的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行探討和總結(jié)。

1 工程概況

某公寓小區(qū)位于廣東省湛江市麻斜海西岸，共9棟，每棟6層，占地面積約10 000 m2，框架結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深1.6 m。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，建設(shè)場(chǎng)地原始地貌為灘涂上的魚塘及深溝，后經(jīng)過多次人工吹(回)填整平，現(xiàn)地形開闊平坦。地下水位埋深不足0.5 m，部分地段直接出露地表。上部填土質(zhì)地松軟，屬軟土，其工程特性指標(biāo)見表1。

由于場(chǎng)地填土厚度較大，回填后一直未作任何處理，工程性質(zhì)差，不能作為天然地基。經(jīng)與樁基方案比選后，設(shè)計(jì)采用水泥土攪拌樁進(jìn)行加固處理，處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于第②2層吹填淤泥，具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:水泥土攪拌樁單樁承載力120 kN，樁長(zhǎng)9 m，樁間距1 000 mm，樁徑500 mm;采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥用量70 kg/m;褥墊層采用6∶4砂石回填，厚0.3 m。

表1 填土工程特性表

2 存在質(zhì)量問題

攪拌樁施打完成后，抽取27個(gè)點(diǎn)進(jìn)行平板載荷檢測(cè)復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，符合設(shè)計(jì)要求共有21個(gè)，不符合設(shè)計(jì)要求共有6個(gè)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看分析，合格點(diǎn)地質(zhì)條件基本為砂性吹填土，而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的地質(zhì)條件為淤泥質(zhì)吹填土。

3 事故原因

3.1 樁身破損

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)勘察了解。承載力低于設(shè)計(jì)要求地段，為淤泥質(zhì)吹填土的地段，地表土質(zhì)稀軟，基礎(chǔ)開挖時(shí)，棄土直接堆放于基坑周邊，距離不足1 m，盡管基坑開挖深度不到2.00 m，但由于基坑緊鄰臨時(shí)施工道路，基坑支護(hù)考慮不周，在棄土堆載和運(yùn)輸車輛的重載作用下，基坑發(fā)生了側(cè)向滑移和坍塌，導(dǎo)致已經(jīng)施打的部分?jǐn)嚢铇稑渡砻黠@傾斜、位移和損壞。使樁間距、單樁承載力不符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 地基土擾動(dòng)破壞

由于施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位高，基坑開挖時(shí)未采取有效降水措施，在施工過程中，施工人員對(duì)基底樁間軟土隨意踩踏破壞，擾動(dòng)較大，導(dǎo)致樁間土強(qiáng)度失效，無法達(dá)到樁土共同作用。

3.3 樁身質(zhì)量差

鑿除樁頭后發(fā)現(xiàn)，部分樁體的樁心位置水泥含量較高，而周圍水泥含量較低，甚至完全沒有。原因有:1)施工機(jī)械選用不當(dāng)。由于施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，施工方案沒有針對(duì)各種地質(zhì)條件制定不同施工方案，選用不同施工機(jī)械和施工工藝，沒有進(jìn)行工藝性試樁，造成施工中攪拌不充分。2)施工質(zhì)量管理不嚴(yán)。本工程由于工期緊，施工單位對(duì)工藝要求松懈，在施工過程中追求進(jìn)度，沒能按要求控制施打速度，根據(jù)施工記錄顯示，每根樁的施打時(shí)間約為20 min，僅為工藝要求的一半左右。3)施工工藝選用不當(dāng)，本工程采用濕法施工，現(xiàn)場(chǎng)土壤含水率較大，效果不如干法施工。

4 事故處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察和檢測(cè)結(jié)果，考慮工期和經(jīng)濟(jì)因素，經(jīng)勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位共同研究協(xié)商，對(duì)質(zhì)量事故進(jìn)行處理:1)對(duì)樁身傾斜、位移、損壞的地段施打木樁，樁長(zhǎng)4 m。2)對(duì)樁間土被嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和樁身強(qiáng)度明顯偏低的地段，加深地基，換填6∶4砂石。事故處理完成后，經(jīng)平板載荷試驗(yàn)顯示，承載力符合設(shè)計(jì)要求。

5 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

通過該工程案例分析，我們對(duì)淤泥質(zhì)吹填土中水泥攪拌樁質(zhì)量控制的要點(diǎn)進(jìn)行探討:

1)做好詳細(xì)勘察。

認(rèn)真了解施工場(chǎng)地的吹填時(shí)間、吹填土的固結(jié)程度、顆粒組成成分、含水量、塑性指數(shù)和有機(jī)質(zhì)含量等，因?yàn)檫@些因素對(duì)成樁質(zhì)量影響很大。

2)設(shè)計(jì)方案要充分論證，多方案比選，慎重選用。

淤泥質(zhì)吹填土與陸地上一般的淤泥區(qū)域差別很大，通常地下水位很高、含水率更大、強(qiáng)度更低，地質(zhì)條件更復(fù)雜、施工條件更差，作業(yè)難度更大，對(duì)工藝要求更高。因此，對(duì)于淤泥質(zhì)吹填土區(qū)域，要慎重考慮水泥土攪拌樁的施工方案和工藝要求。在施工圖設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)擬處理土進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，選擇合理的固化劑、外摻劑及摻量。淤泥質(zhì)吹填土的性質(zhì)同自然地質(zhì)沉積的淤泥還是有較大的區(qū)別的，其強(qiáng)度更弱，性質(zhì)更差，因此，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)直接套用一般軟土的配合比。

3)施工前要進(jìn)行工藝性試樁。

為了確定攪拌次數(shù)、水泥漿的水灰比、泵送壓力和時(shí)間、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等最佳參數(shù)，按照現(xiàn)行規(guī)范，正式施工前應(yīng)進(jìn)行工藝性試樁。該工程由于工期較緊，試樁耗時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)耽誤工期，因此在實(shí)際施工中，并未進(jìn)行工藝性試樁，而是憑感覺和經(jīng)驗(yàn)，直接采取常用的兩噴四攪工藝進(jìn)行正式施工，在確定關(guān)鍵的工藝參數(shù)上缺乏針對(duì)性，影響了地基處理效果。

4)合理選用施工機(jī)具。

水泥攪拌樁施工機(jī)械的鉆頭通常有兩種，即雙層(或多層)十字桿形和葉片螺旋形。葉片螺旋形鉆頭適用于淤泥質(zhì)土，雙層(或多層)十字桿形鉆頭適用于非飽和松軟土。本工程使用的是雙層十字桿鉆頭，這與建設(shè)場(chǎng)地的土性和含水量不匹配，結(jié)果是鉆頭被粘住，水泥漿難以壓出，易形成空樁，導(dǎo)致樁體質(zhì)量難以保證。因此，在現(xiàn)場(chǎng)開始施工前，要根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況，合理選用與土質(zhì)相匹配的鉆頭。

5)選用合理攪拌樁機(jī)。

水泥土攪拌樁有常規(guī)攪拌樁和雙向攪拌樁兩種工藝。常規(guī)樁機(jī)攪拌不均勻，返漿嚴(yán)重，樁身強(qiáng)度低，成樁質(zhì)量難以保證。雙向水泥土攪拌樁是針對(duì)傳統(tǒng)水泥土攪拌樁機(jī)的不足研制的一種新型樁機(jī)，它通過下置式動(dòng)力帶動(dòng)內(nèi)外鉆桿同時(shí)反向同軸旋轉(zhuǎn)，使連接在內(nèi)外鉆桿上的鉆頭進(jìn)行雙向攪拌，它在有效地控制返漿量的同時(shí)，攪拌均勻性也大大提高，顯著提高樁體的強(qiáng)度，并且對(duì)樁周土破壞擾動(dòng)較小。在湛江麻斜東海岸十四屆省運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館軟基處理中，就運(yùn)用了雙向攪拌樁加固吹填土，據(jù)了解，處理效果不錯(cuò)。因此，對(duì)于淤泥質(zhì)吹填土，建議設(shè)計(jì)盡量選用雙向攪拌樁工藝。

6)合理控制鉆進(jìn)速度。

對(duì)于8 m～10 m左右的水泥土攪拌樁，采用兩噴四攪工藝時(shí)，通常每根樁的成樁時(shí)間應(yīng)不少于40 min，施工中通常按此來控制鉆進(jìn)速度。由于水泥攪拌樁是一項(xiàng)工藝較簡(jiǎn)單的外業(yè)，多數(shù)施工隊(duì)常不配置電腦記錄儀器，其成樁時(shí)間主要由施工人員自己掌握。實(shí)際施工中，施工人員往往圖省事，讓鉆桿保持一定的速度勻速地鉆進(jìn)，其結(jié)果是在控制水泥總用量和鉆進(jìn)時(shí)間不變的情況下，噴進(jìn)的水泥漿量在砂質(zhì)土層中較淤泥和粘土層多得多，使得樁身強(qiáng)度不均，砂層中的樁身強(qiáng)度很高，而淤泥中的水泥含量少，樁身強(qiáng)度低，影響了成樁質(zhì)量。正確的施工做法，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，區(qū)分不同土層，靈活控制鉆桿提升速度，以保證在不同的土層中成樁質(zhì)量都能得到較好保證。

7)嚴(yán)格控制褥墊層施工。

本工程設(shè)計(jì)的褥墊層厚度為300 mm，材料為4∶6石砂。在對(duì)第一次檢測(cè)不合格的兩棟單體進(jìn)行補(bǔ)救處理時(shí)，采取了兩種不同的處理方法，一棟將原來的褥墊層挖出，并將樁間擾動(dòng)的淤泥土再挖深200 mm后，用級(jí)配砂石回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高;另一棟直接將褥墊層加高200 mm。處理后兩棟基礎(chǔ)的褥墊層厚度一樣，均為500 mm，但從事后復(fù)檢的結(jié)果看，將樁間土挖除后回填級(jí)配砂石的基礎(chǔ)承載力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而直接加厚褥墊層的基礎(chǔ)承載力提高不明顯，仍然達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，建議在基槽(坑)開挖鑿除樁頭時(shí)，當(dāng)單樁間土被嚴(yán)重?cái)_動(dòng)或太稀軟時(shí)，應(yīng)及時(shí)將樁間軟土置換一定的厚度，可以明顯提高復(fù)合地基的整體承載力。

8)重視基坑支護(hù)。

淤泥質(zhì)吹填土質(zhì)地稀軟時(shí)，不論基坑深淺，開挖時(shí)都應(yīng)充分考慮各種因素的影響，及時(shí)支護(hù)，嚴(yán)格遵守先支后挖的規(guī)定，嚴(yán)禁基坑周邊堆載，避免對(duì)水泥土攪拌樁的影響。

9)做好降水措施。

由于淤泥質(zhì)吹填土施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位一般都較高，施工時(shí)要充分考慮合理的降水措施，及時(shí)降低基坑水位，保證基底干燥，避免對(duì)基底土壤擾動(dòng)破壞。

6 結(jié)語

水泥土攪拌樁加固處理沿海淤泥質(zhì)吹填土的工藝要求和質(zhì)量控制的重點(diǎn)與一般的軟土地基不同。采用水泥土攪拌樁加固處理沿海淤泥質(zhì)吹填土，必須做到現(xiàn)場(chǎng)勘察詳盡，設(shè)計(jì)考慮周到合理，工藝試驗(yàn)論證充分，施工措施嚴(yán)謹(jǐn)，質(zhì)量控制嚴(yán)格，不能忽視任何一個(gè)環(huán)節(jié)，才能達(dá)到預(yù)想的效果。

［1］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］曹美俊.淺談水泥攪拌樁復(fù)合地基軟基處理技術(shù)探討［J］.山西建筑，2009，35(6):133-134.

［3］鄒 立，王俊福.水泥攪拌樁在地基加固中的應(yīng)用與研究［J］.科技與生活，2010(23):17-18.