水泥攪拌樁在軟基處理施工中的應用及質量控制

李思勇

廈門市東區建設監理有限公司（361000）

水泥攪拌樁在軟基處理施工中的應用及質量控制

李思勇

廈門市東區建設監理有限公司（361000）

結合某工程實例，介紹了采用水泥攪拌樁圍護形式的基坑支護在遇到特殊地質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

0 前言

近年來，水泥攪拌樁在地基加固中得到了廣泛的應用。水泥攪拌樁支護具有造價低、設備簡單、無噪聲、止水效果好、無振動、無污染、工期短等優點，在基坑支護工程中起到廣泛的應用。

1 工程概況

廈門某住宅小區場地位于廈門市集美區集美新城核心區。總建筑面積138 197.608m2,建筑層數地上14～33層，地下1層。主要結構型式為剪力墻結構。

2 施工準備

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

2）水泥攪拌樁應采用合格的32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計量。使用前，承包人應將水泥的樣品送中心試驗室或監理工程師指定的試驗室檢驗。

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

4）水泥攪拌樁施工機械必須具備良好的穩定性能，所有鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。

3 地質情況

場地原始地貌類型屬港灣灘涂或淺灘，原地勢較低洼平坦，并大多被人工改造為養殖魚塘。現場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。

本基坑支護的土層主要由素填土、淤泥、粗砂、粉質黏土和殘積礫質黏性土等組成。擬建場地周邊環境：場地四周市政道路均已形成，在人行道埋設有雨、污水管道等市政管道。擬建場地各側基坑開挖范圍內均含有軟土、淤泥，地質條件較為復雜，所以支護設計采用較為安全、合理的水泥土墻結合大放坡的支護方式進行支護。

4 水泥攪拌樁的設計要求

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:基坑外側表層淤泥置換→攪拌樁施工及養護→土方開挖至冠梁底標高、放坡噴面和冠梁的施工→土方繼續分層開挖到基坑底→基礎及地下室施工→土方回填。基坑支護形式詳見圖1。

圖1 原設計典型剖面

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

5 施工過程中出現異常情況的處理

在水泥攪拌樁施工過程中，水泥攪拌樁鉆至粗砂層時，粗砂層鉆進速度平均10 cm/小時，進入砂層0.5m左右后就無法繼續鉆入，且鉆頭磨損嚴重，導致水泥攪拌樁的有效樁長無法達到設計要求。在水泥攪拌樁施工完后，初凝前，按設計要求采用振沖法施壓鋼花管，直至送樁器壓彎仍無法將鋼花管壓至設計要求的深度，僅能穿透淤泥層，無法進入粗砂層。以上兩種工藝均無法按原設計要求進行施工。后來，施工單位及時調整施工方法，將溝槽挖深至冠梁頂標高上約50 cm，先減少空孔長度,再進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法達到設計要求[1]。于是根據現場施工情況,報請設計和勘察單位到現場開會處理，經過比照地質勘查報告，得出以下結論:

1）場地內粗砂層標貫較高，標貫擊數達到17擊，砂層密實度高，且粗砂層較厚，導致水泥攪拌樁施工困難。

2）現有場地平整時比原設計填高了約3m，水泥攪拌樁施工空孔較長,鋼花管施工定位不準，導致施工困難。

鑒于以上原因分析，經設計變更，取消原設計鋼花管，在水泥攪拌樁懸臂部位中間段加設一排錨管，具體設計變更做法見圖2。

圖2 設計變更典型剖面

表1 巖土設計參數建議值

6 基坑監測情況

在基坑開挖及地下室施工過程中，主要對本工程支護結構水平位移、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行監測。本基坑圍護工程的設計預警值為：基坑的支護結構水平位移累計值達到35mm或變化率為3mm/d；基坑周圍地面沉降量累計值達到40mm或變化率為4mm/d；深層水平位移值累計值達到35mm，或變化率為3mm/d。監測期限從基坑開始挖至地下室土方回填期間[2]。

1）垂直位移監測結果

監測期間，周圍地面最大沉降量為8mm，最小沉降量為1mm。

2）樁頂水平位移監測結果

監測期間，東北角因地下淤泥層較厚，樁頂水平位移為整個場地最大的區域。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

監測期間，東北角因地下淤泥層較厚，深層水平位移為整個場地最大的區域，深層水平位移最大值為6mm，最小值為1mm。

經過6個多月的監測，所有變形監測指標均未超過設計計算預警值,地下室底板施工完成后，基坑變形趨于穩定，現地下室已全部回填，因此，該變更后的設計方案是安全、可行的。

7 質量問題原因分析及控制措施

7.1 水泥攪拌樁噴粉量不足

1）質量問題及現象

粉噴樁和旋噴樁均是對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）的噴入劑量達不到設計要求，使得樁體強度達不到設計要求。

2）預防措施

①每個工作班開工前認真檢查設備，特別是檢查空壓機運行狀況和輸氣管道的密封情況，及時對噴嘴進行清理。

②在操作過程中，隨時記錄壓力、噴入量、提升速度等有關資料，隨時進行檢查分析，發現噴入量不足時，立即進行下沉復噴。

③嚴格檢查粉體（水泥、石灰粉）的質量及液漿的濃度，不允許使用過期、受潮變質的材料。

④使用可以自動記錄噴入量的設備，記錄噴入量和噴入總量。

⑤施工人員不得無故在噴射過程中停機，嚴禁在沒有噴射的情況下進行鉆桿提升。因停電或機械故障等中斷噴漿時，應采取復鉆措施，復鉆時樁身要與中斷的成樁重疊重疊部分不小于1m[3]。

7.2 攪拌樁強度不均

1）質量問題目及現象

對成樁進行強度檢查時，往往會發現一些樁體的強度很不均勻，雖然有的部位（深度層次）強度很高，但是有的部位強度達不到設計要求，只好進行補樁處理。

2）預防措施

①開始施工前,對機械各部進行詳細檢查，不得使用帶病機械進行作業。

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

③嚴格控制原材料的質量和漿液的濃度。

④杜絕使用過期、受潮變質的材料。

⑤在噴入過程中，仔細觀察和記錄氣壓和噴入量的情況，有問題及復噴。

7.3 水泥攪拌樁斷樁

1）質量問題及現象

對已經處理完畢的樁體進行質量檢查，出現樁體在一定深度層次上沒有強度。

2）預防措施

①施工前對機械及管道進行詳細檢查，確保施工正常連續進行。

②嚴格檢查控制粉體質量和漿液的濃度與質量。

③杜絕使用過期、受潮變質的材料。

④正式施工前進行試樁施工，確定各項技術參數，并經設計、質檢部門簽字認可。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備量。

⑥經常檢查鉆頭，磨損嚴重時容易堵塞，要及時更換。

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

8 質量檢驗

水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。

檢驗攪拌均勻性: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“結核”或未被攪勻的土團。

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共計約50 000m，選用雙軸水泥攪拌機設備3臺。鋼花管采用振沖法進行施工，每臺機械每天預計施工有效樁長米數約350m。

工程施工過程中遇到特殊的地質情況，如采用引孔法進行鋼花管施工的話，工程造價不僅會增加，而且施工工期至少延誤50日歷天。綜合考慮以上因素,設計單位對原設計方案進行了調整。變更設計后，取消鋼花管，增加錨管施工工藝。施工單位根據調整后的設計先進行水泥攪拌樁施工，每臺機械每天施工有效樁長米數約500m。同時,錨管和腰梁施工結合土方開挖同步進行，基本上不占用施工主要工期,大大加快了整體施工進度。按照基坑支護完工后進行工期統計，實際施工工期為53日歷天，不但未發生工期延誤,甚至比合同工期提前7日歷天。

10 造價比較

將以上兩個設計方案進行比較:雖然增加了水泥攪拌樁排數,但是縮短水泥攪拌樁有效樁長，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。經統計，變更后的設計方案工程造價比原設計方案的工程造價略增加成本20萬元。但工期縮短約2個月,財務成本節約了約180萬元。

11 結語

采用水泥攪拌樁重力式擋土墻支護方案，在經濟和安全方面均取得了良好的效益。基坑設計原則是力求達到安全和經濟的和諧統一，同時貫徹基坑支護“動態設計、信息施工”的原則，盡量作到設計合理，施工方便。總之，在現場施工遇特殊地質情況，經各參建單位現場處理后，設計單位提出了設計修改方案，施工后的基坑監測數據表明，修改方案是可行性。在滿足基坑邊坡支護安全的前提下，雖然工程造價略有增加，但縮短了工期，能提前達到商品房的預售條件，節約了財務成本，達到了進度和投資兩方面控制的目的。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技術規范[S].

[3]俞躍平.深層攪拌樁法在深基坑圍護中的應用[J].2011(12).

[4]劉建偉.水泥攪拌樁在高層建筑地基處理中的設計與應用[J].2009(06).