水泥攪拌樁在軟基處理施工中的應(yīng)用及質(zhì)量控制

李思勇

廈門(mén)市東區(qū)建設(shè)監(jiān)理有限公司（361000）

水泥攪拌樁在軟基處理施工中的應(yīng)用及質(zhì)量控制

李思勇

廈門(mén)市東區(qū)建設(shè)監(jiān)理有限公司（361000）

結(jié)合某工程實(shí)例，介紹了采用水泥攪拌樁圍護(hù)形式的基坑支護(hù)在遇到特殊地質(zhì)情況的一些處理方法。

深層水泥攪拌樁；鋼花管；錨管；工期；造價(jià)

0 前言

近年來(lái)，水泥攪拌樁在地基加固中得到了廣泛的應(yīng)用。水泥攪拌樁支護(hù)具有造價(jià)低、設(shè)備簡(jiǎn)單、無(wú)噪聲、止水效果好、無(wú)振動(dòng)、無(wú)污染、工期短等優(yōu)點(diǎn)，在基坑支護(hù)工程中起到廣泛的應(yīng)用。

1 工程概況

廈門(mén)某住宅小區(qū)場(chǎng)地位于廈門(mén)市集美區(qū)集美新城核心區(qū)。總建筑面積138 197.608m2,建筑層數(shù)地上14～33層，地下1層。主要結(jié)構(gòu)型式為剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 施工準(zhǔn)備

1）水泥攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹(shù)根和生活垃圾等）。場(chǎng)地低洼處應(yīng)回填黏土，不得回填雜土。

2）水泥攪拌樁應(yīng)采用合格的32.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。使用前，承包人應(yīng)將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室或監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn)。

3）水泥攪拌樁施工機(jī)械應(yīng)配備電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次。

4）水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好的穩(wěn)定性能，所有鉆機(jī)開(kāi)鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部組織檢查驗(yàn)收合格后方可開(kāi)鉆。

3 地質(zhì)情況

場(chǎng)地原始地貌類(lèi)型屬港灣灘涂或淺灘，原地勢(shì)較低洼平坦，并大多被人工改造為養(yǎng)殖魚(yú)塘。現(xiàn)場(chǎng)地除東部靠近和源路原池塘的部分地段尚未完全回填到位（現(xiàn)為淤泥堆積）外，大部分已被回填，其中在西北部部分地段堆放有土堆。

本基坑支護(hù)的土層主要由素填土、淤泥、粗砂、粉質(zhì)黏土和殘積礫質(zhì)黏性土等組成。擬建場(chǎng)地周邊環(huán)境：場(chǎng)地四周市政道路均已形成，在人行道埋設(shè)有雨、污水管道等市政管道。擬建場(chǎng)地各側(cè)基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)均含有軟土、淤泥，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，所以支護(hù)設(shè)計(jì)采用較為安全、合理的水泥土墻結(jié)合大放坡的支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)。

4 水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)要求

水泥攪拌樁直徑為600mm，樁間距為500mm。水泥攪拌樁典型剖面施工順序要求:基坑外側(cè)表層淤泥置換→攪拌樁施工及養(yǎng)護(hù)→土方開(kāi)挖至冠梁底標(biāo)高、放坡噴面和冠梁的施工→土方繼續(xù)分層開(kāi)挖到基坑底→基礎(chǔ)及地下室施工→土方回填。基坑支護(hù)形式詳見(jiàn)圖1。

圖1 原設(shè)計(jì)典型剖面

水泥攪拌樁施工前，須將場(chǎng)地舊基礎(chǔ)及淺層石塊清除干凈。施工時(shí)應(yīng)采用至少兩攪兩噴的施工工藝。水泥攪拌機(jī)功率要求不小于45 kW。冠口梁施工前，應(yīng)將攪拌樁上部質(zhì)量較差的樁頭砍除。在內(nèi)、外排水泥攪拌樁中間均設(shè)置有鋼花管，鋼花管采用振沖法或引孔法進(jìn)行施工。水泥攪拌樁的提升速度≤0.5m/min。

5 施工過(guò)程中出現(xiàn)異常情況的處理

在水泥攪拌樁施工過(guò)程中，水泥攪拌樁鉆至粗砂層時(shí)，粗砂層鉆進(jìn)速度平均10 cm/小時(shí)，進(jìn)入砂層0.5m左右后就無(wú)法繼續(xù)鉆入，且鉆頭磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致水泥攪拌樁的有效樁長(zhǎng)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在水泥攪拌樁施工完后，初凝前，按設(shè)計(jì)要求采用振沖法施壓鋼花管，直至送樁器壓彎仍無(wú)法將鋼花管壓至設(shè)計(jì)要求的深度，僅能穿透淤泥層，無(wú)法進(jìn)入粗砂層。以上兩種工藝均無(wú)法按原設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。后來(lái)，施工單位及時(shí)調(diào)整施工方法，將溝槽挖深至冠梁頂標(biāo)高上約50 cm，先減少空孔長(zhǎng)度,再進(jìn)行水泥攪拌樁及鋼花管的施工，效果有些改善,但是入土深度還是無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求[1]。于是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況,報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)和勘察單位到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)會(huì)處理，經(jīng)過(guò)比照地質(zhì)勘查報(bào)告，得出以下結(jié)論:

1）場(chǎng)地內(nèi)粗砂層標(biāo)貫較高，標(biāo)貫擊數(shù)達(dá)到17擊，砂層密實(shí)度高，且粗砂層較厚，導(dǎo)致水泥攪拌樁施工困難。

2）現(xiàn)有場(chǎng)地平整時(shí)比原設(shè)計(jì)填高了約3m，水泥攪拌樁施工空孔較長(zhǎng),鋼花管施工定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致施工困難。

鑒于以上原因分析，經(jīng)設(shè)計(jì)變更，取消原設(shè)計(jì)鋼花管，在水泥攪拌樁懸臂部位中間段加設(shè)一排錨管，具體設(shè)計(jì)變更做法見(jiàn)圖2。

圖2 設(shè)計(jì)變更典型剖面

表1 巖土設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

6 基坑監(jiān)測(cè)情況

在基坑開(kāi)挖及地下室施工過(guò)程中，主要對(duì)本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、周邊道路及坡頂垂直位移、地下水位變化、深層水平位移、周邊已有市政管線的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本基坑圍護(hù)工程的設(shè)計(jì)預(yù)警值為：基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移累計(jì)值達(dá)到35mm或變化率為3mm/d；基坑周?chē)孛娉两盗坷塾?jì)值達(dá)到40mm或變化率為4mm/d；深層水平位移值累計(jì)值達(dá)到35mm，或變化率為3mm/d。監(jiān)測(cè)期限從基坑開(kāi)始挖至地下室土方回填期間[2]。

1）垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)期間，周?chē)孛孀畲蟪两盗繛?mm，最小沉降量為1mm。

2）樁頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)期間，東北角因地下淤泥層較厚，樁頂水平位移為整個(gè)場(chǎng)地最大的區(qū)域。水平位移最大值為10mm，最小值為1mm。其余位置的樁頂水平位移量較小。

3）深層水平位移

監(jiān)測(cè)期間，東北角因地下淤泥層較厚，深層水平位移為整個(gè)場(chǎng)地最大的區(qū)域，深層水平位移最大值為6mm，最小值為1mm。

經(jīng)過(guò)6個(gè)多月的監(jiān)測(cè)，所有變形監(jiān)測(cè)指標(biāo)均未超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)警值,地下室底板施工完成后，基坑變形趨于穩(wěn)定，現(xiàn)地下室已全部回填，因此，該變更后的設(shè)計(jì)方案是安全、可行的。

7 質(zhì)量問(wèn)題原因分析及控制措施

7.1 水泥攪拌樁噴粉量不足

1）質(zhì)量問(wèn)題及現(xiàn)象

粉噴樁和旋噴樁均是對(duì)軟土地基深層加固的有效方法。由于加固料（粉體固化劑和漿液固化劑）的噴入劑量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使得樁體強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2）預(yù)防措施

①每個(gè)工作班開(kāi)工前認(rèn)真檢查設(shè)備，特別是檢查空壓機(jī)運(yùn)行狀況和輸氣管道的密封情況，及時(shí)對(duì)噴嘴進(jìn)行清理。

②在操作過(guò)程中，隨時(shí)記錄壓力、噴入量、提升速度等有關(guān)資料，隨時(shí)進(jìn)行檢查分析，發(fā)現(xiàn)噴入量不足時(shí)，立即進(jìn)行下沉復(fù)噴。

③嚴(yán)格檢查粉體（水泥、石灰粉）的質(zhì)量及液漿的濃度，不允許使用過(guò)期、受潮變質(zhì)的材料。

④使用可以自動(dòng)記錄噴入量的設(shè)備，記錄噴入量和噴入總量。

⑤施工人員不得無(wú)故在噴射過(guò)程中停機(jī)，嚴(yán)禁在沒(méi)有噴射的情況下進(jìn)行鉆桿提升。因停電或機(jī)械故障等中斷噴漿時(shí)，應(yīng)采取復(fù)鉆措施，復(fù)鉆時(shí)樁身要與中斷的成樁重疊重疊部分不小于1m[3]。

7.2 攪拌樁強(qiáng)度不均

1）質(zhì)量問(wèn)題目及現(xiàn)象

對(duì)成樁進(jìn)行強(qiáng)度檢查時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些樁體的強(qiáng)度很不均勻，雖然有的部位（深度層次）強(qiáng)度很高，但是有的部位強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，只好進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

2）預(yù)防措施

①開(kāi)始施工前,對(duì)機(jī)械各部進(jìn)行詳細(xì)檢查，不得使用帶病機(jī)械進(jìn)行作業(yè)。

②對(duì)所要處理的軟土層各層密度情況詳細(xì)掌握,控制好不同密度層次的粉體或漿液的噴入量，不可籠統(tǒng)地控制勻速提升鉆頭。

③嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和漿液的濃度。

④杜絕使用過(guò)期、受潮變質(zhì)的材料。

⑤在噴入過(guò)程中，仔細(xì)觀察和記錄氣壓和噴入量的情況，有問(wèn)題及復(fù)噴。

7.3 水泥攪拌樁斷樁

1）質(zhì)量問(wèn)題及現(xiàn)象

對(duì)已經(jīng)處理完畢的樁體進(jìn)行質(zhì)量檢查，出現(xiàn)樁體在一定深度層次上沒(méi)有強(qiáng)度。

2）預(yù)防措施

①施工前對(duì)機(jī)械及管道進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保施工正常連續(xù)進(jìn)行。

②嚴(yán)格檢查控制粉體質(zhì)量和漿液的濃度與質(zhì)量。

③杜絕使用過(guò)期、受潮變質(zhì)的材料。

④正式施工前進(jìn)行試樁施工，確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并經(jīng)設(shè)計(jì)、質(zhì)檢部門(mén)簽字認(rèn)可。特別是要確定不同深度的鉆頭提升速度。

⑤保證粉體或漿液的儲(chǔ)備量。

⑥經(jīng)常檢查鉆頭，磨損嚴(yán)重時(shí)容易堵塞，要及時(shí)更換。

⑦軟土層中有黏土層時(shí),在鉆進(jìn)和提升鉆頭時(shí)，嚴(yán)格控制速度，逐步緩慢提升，保證將黏土攪碎并拌和均勻[4]。

8 質(zhì)量檢驗(yàn)

水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)攪拌均勻性:用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)。

9 工期比較

合同約定的水泥攪拌樁施工工期為60日歷天，水泥攪拌樁有效樁長(zhǎng)共計(jì)約50 000m，選用雙軸水泥攪拌機(jī)設(shè)備3臺(tái)。鋼花管采用振沖法進(jìn)行施工，每臺(tái)機(jī)械每天預(yù)計(jì)施工有效樁長(zhǎng)米數(shù)約350m。

工程施工過(guò)程中遇到特殊的地質(zhì)情況，如采用引孔法進(jìn)行鋼花管施工的話，工程造價(jià)不僅會(huì)增加，而且施工工期至少延誤50日歷天。綜合考慮以上因素,設(shè)計(jì)單位對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了調(diào)整。變更設(shè)計(jì)后，取消鋼花管，增加錨管施工工藝。施工單位根據(jù)調(diào)整后的設(shè)計(jì)先進(jìn)行水泥攪拌樁施工，每臺(tái)機(jī)械每天施工有效樁長(zhǎng)米數(shù)約500m。同時(shí),錨管和腰梁施工結(jié)合土方開(kāi)挖同步進(jìn)行，基本上不占用施工主要工期,大大加快了整體施工進(jìn)度。按照基坑支護(hù)完工后進(jìn)行工期統(tǒng)計(jì)，實(shí)際施工工期為53日歷天，不但未發(fā)生工期延誤,甚至比合同工期提前7日歷天。

10 造價(jià)比較

將以上兩個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較:雖然增加了水泥攪拌樁排數(shù),但是縮短水泥攪拌樁有效樁長(zhǎng)，取消鋼花管，增加錨管及腰梁施工，這樣就大大減小了施工難度系數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，變更后的設(shè)計(jì)方案工程造價(jià)比原設(shè)計(jì)方案的工程造價(jià)略增加成本20萬(wàn)元。但工期縮短約2個(gè)月,財(cái)務(wù)成本節(jié)約了約180萬(wàn)元。

11 結(jié)語(yǔ)

采用水泥攪拌樁重力式擋土墻支護(hù)方案，在經(jīng)濟(jì)和安全方面均取得了良好的效益?；釉O(shè)計(jì)原則是力求達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的和諧統(tǒng)一，同時(shí)貫徹基坑支護(hù)“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息施工”的原則，盡量作到設(shè)計(jì)合理，施工方便?？傊?，在現(xiàn)場(chǎng)施工遇特殊地質(zhì)情況，經(jīng)各參建單位現(xiàn)場(chǎng)處理后，設(shè)計(jì)單位提出了設(shè)計(jì)修改方案，施工后的基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，修改方案是可行性。在滿(mǎn)足基坑邊坡支護(hù)安全的前提下，雖然工程造價(jià)略有增加，但縮短了工期，能提前達(dá)到商品房的預(yù)售條件，節(jié)約了財(cái)務(wù)成本，達(dá)到了進(jìn)度和投資兩方面控制的目的。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]俞躍平.深層攪拌樁法在深基坑圍護(hù)中的應(yīng)用[J].2011(12).

[4]劉建偉.水泥攪拌樁在高層建筑地基處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].2009(06).