水泥土攪拌樁地基處理在工程設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用研究

劉韓英 賈 濤 孫紅蘭 劉云坡

水泥土攪拌樁地基處理在工程設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用研究

劉韓英 賈 濤 孫紅蘭 劉云坡

濟(jì)寧段嘉祥區(qū)管理房建設(shè)位于河道堤防22+900處的戧堤區(qū)內(nèi)，建筑面積 778m2，其中：辦公樓 529m2、防汛倉庫 196m2、配電室 53m2，結(jié)構(gòu)類型為磚混結(jié)構(gòu)，墻下條形基礎(chǔ)。該管理區(qū)建設(shè)場地地基主要由河道淤積土組成，按設(shè)計(jì)要求，采用水泥土攪拌樁處理地基。

一、工程概況

洙趙新河治理工程于2013年7月，由山東省發(fā)改委以魯發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2013〕955號文對《山東省洙趙新河徐河口以下段治理工程可行性研究報告》進(jìn)行了批復(fù)，批復(fù)估算工程總投資為67202.36萬元，其中洙趙新河治理濟(jì)寧段河道管理設(shè)施建筑工程380.48萬元。洙趙新河流域?qū)冱S泛沖積平原，地勢西高東低，1994年對該河干流145.05km河道進(jìn)行了全線清淤、疏浚與復(fù)堤。

二、水泥土攪拌樁技術(shù)應(yīng)用

1.采用水泥土攪拌樁的目的及特點(diǎn)

水泥土攪拌樁是利用水泥作為固化劑主劑，通過特制的深層攪拌施工機(jī)械，在地基深處將水泥和軟粘土就地攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的物理、化學(xué)反應(yīng)，來改變原狀土的結(jié)構(gòu)，使軟土硬化后形成具有整體性、水穩(wěn)定和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度，增大其變形模量，以達(dá)到軟弱地基加固的目的。

根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法可分為水泥漿攪拌和粉體噴射攪拌兩種。該工程采用的是水泥漿攪拌法，具有以下特點(diǎn)：成本低，固化原位土，無需其他材料，加固材料可就地取材;噴入量可靈活控制，施工速度快，環(huán)境好，無振動，無噪音，無污染。

2.采用攪拌樁設(shè)計(jì)參數(shù)

該工程設(shè)計(jì)參數(shù)為單樁豎向承載力特征值80kPa，復(fù)合地基承載力為120kPa,水泥摻量占被加固土體質(zhì)量的10%，攪拌樁樁徑500mm，間距1m，有效樁長6.55m。

3.施工工藝

（1）施工準(zhǔn)備及測量放樣。平整場地，清除樁位處地、地下一切障礙，水泥攪拌樁采用P.O 42.5級袋裝水泥。施工機(jī)械采用DJB深層單軸攪拌機(jī)，攪拌軸直徑為Φ500mm。現(xiàn)場采用全站儀布置控制網(wǎng)，按施工設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行攪拌樁樁位、原地面標(biāo)高、樁頂標(biāo)高等有關(guān)測量放樣工作，樁位布置為矩形布置。

（2）試樁。水泥攪拌樁的施工采用濕噴法施工，嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行試樁工作，試樁施工中，嚴(yán)格控制機(jī)頭的鉆進(jìn)速度（0.7～0.9m/min），提升速度（0.6～0.75m/min），注意保證樁頭的質(zhì)量（采用停留噴漿30s的方法），用電子秤記錄總噴漿量和平均噴漿量，如發(fā)現(xiàn)噴漿量不足時，則采用復(fù)攪復(fù)噴的方法來保證樁身質(zhì)量（試樁時未發(fā)生）。累計(jì)完成試樁5根，確定采用每延米用水泥32kg，水灰比1∶1，施工中證明該配比能很好滿足施工需要。

表1 單樁靜載荷試驗(yàn)結(jié)果表

表2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)表

（3）定位。采用組裝架立攪拌樁機(jī)定位。安裝鉆機(jī)時,將鉆機(jī)對準(zhǔn)樁位，調(diào)平樁機(jī)機(jī)身以保證樁的垂直度。

（4）預(yù)攪下沉。調(diào)節(jié)攪拌機(jī)系統(tǒng)，待攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，啟動電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)切土下沉，下沉速度由電流監(jiān)測表控制，使工作電流不大于70A，若下沉速度太慢，可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)。

（5）水泥漿制備。在攪拌機(jī)預(yù)攪下沉到一定深度后，開始按試驗(yàn)確定的配合比制備水泥漿，在壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。水泥漿制備質(zhì)量直接決定噴漿法攪拌樁質(zhì)量，對計(jì)量、攪拌時間、置放時間均要進(jìn)行嚴(yán)格記錄，計(jì)量采用電子秤計(jì)量，水灰比1∶1，攪拌時間不少于4min，對于置放時間超過2h漿體或出現(xiàn)離析漿體均作為廢料不予使用。

（6）提升噴漿攪拌。攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中。確認(rèn)水泥漿已到樁底后提升攪拌鉆頭，一般在樁底停滯2～4min，即可保證水泥漿到達(dá)樁底。邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時按照試驗(yàn)確定的提升速度提升攪拌機(jī)，提升到加固土體高度時停止噴漿。在尚未噴樁的情況下嚴(yán)禁進(jìn)行鉆機(jī)提升工作，加固土體高度要高出有效樁長0.5～1m。

（7）重復(fù)上下攪拌。深層攪拌機(jī)提升至設(shè)計(jì)加固深度的頂面標(biāo)高時，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空。為了使軟土和水泥漿攪拌均勻，可以再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計(jì)樁底高程后，再將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊提升至加固土體高度。即：底→上→下→上，重復(fù)上下一次。

（8）清洗。向集料斗中注入適量清水，啟動灰漿泵，清洗集料斗、管路及攪拌頭。

（9）移位。重復(fù)上述（3）～（8）步驟，再進(jìn)行下一根樁的施工。

4.質(zhì)量控制

場地平整，清除障礙物，確保攪拌樁能夠連續(xù)作業(yè)，而且垂直度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工中始終保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的垂直，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁位的偏差不大于20mm。為保證水泥攪拌樁樁底、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時要求在樁底部停留不少于30s以便磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，在樁頂部位磨樁頭，停留時間不少于30s。根據(jù)試樁結(jié)果攪拌機(jī)噴漿提升速度控制在0.60～0.75m/min，每根樁開鉆后要求連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。制備好的漿液不得離析，不得停放時間過長，泵送必須連續(xù)。施工中發(fā)生意外中斷注漿或提升過快現(xiàn)象，應(yīng)立即暫停施工，重新下鉆至停漿面或少漿樁段以下0.5m的位置，重新注漿提升，保證樁身完整，防止斷樁。

5.質(zhì)量檢測

該工程中水泥摻量占被加固土體質(zhì)量的10%，攪拌樁樁徑500mm，間距1m，有效樁長6.55m。設(shè)計(jì)要求成樁后單樁豎向承載力特征值為80kPa，復(fù)合地基承載力為120kPa。工程設(shè)計(jì)總樁數(shù)362根，設(shè)計(jì)要求驗(yàn)收檢驗(yàn)數(shù)量，單樁靜載荷試驗(yàn)不少于總樁數(shù)的1%，復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)量不少于3臺。

（1）單樁靜載荷試驗(yàn)

試驗(yàn)按以下流程：樁頂鑿平、鋪砂→安放承壓板、千斤頂→安裝壓重反力裝置→安裝檢測儀表→加荷測試→數(shù)據(jù)分析→評定檢測結(jié)論。單樁靜載荷試驗(yàn)完成4組，均滿足單樁豎向承載力80kPa的要求。試驗(yàn)結(jié)果如下表1。

（2）復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)

試驗(yàn)按以下流程：平整試點(diǎn)、鋪砂→安放承壓板、油壓千斤頂→準(zhǔn)備配重→安裝檢測儀表→加荷與觀測→數(shù)據(jù)分析→評定檢測結(jié)論。復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)完成3組，均滿足復(fù)合地基承載力120kPa的要求。試驗(yàn)結(jié)果如下表2。

三、水泥土攪拌樁的應(yīng)用效果

水泥土攪拌樁施工完成后，通過對軟弱地基的加固處理，從檢測數(shù)據(jù)來看，無論是單樁靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，還是復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，地基加固效果良好，均達(dá)到了滿足地基設(shè)計(jì)承載力的要求。通過該工程施工實(shí)踐，證明水泥土攪拌樁應(yīng)用于建筑地基處理，在技術(shù)上是可行可靠的，降低了成本，提高了功效?？傊?，水泥土攪拌樁工藝流程簡單、施工速度快，在經(jīng)濟(jì)效益上，與灌注樁、預(yù)制樁及其他樁相比，有其獨(dú)特的優(yōu)勢■

（作者單位：濟(jì)寧市洙趙新河管理處272002）