軟弱地基護岸工程建設中的水泥攪拌樁施工技術

秦學 中交水利水電建設有限公司

1.工程概況

工程背景為京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段（新開挖航道段）第HDSG-7標段，北起人民大道橋南側（K 23+621）至滬杭高鐵防護段起點（K26+498.5），該段全長2.8775km，沿線涉及到護岸、水閘、泵站、橋梁、路基、路面等多類型、多專業施工作業。本段施工中，水泥攪拌樁復合地基是主要應用形式，護岸基礎為11.4×104mφ700mm雙頭水泥攪拌樁，閘門、泵站基礎1.5×104mφ600mm水泥攪拌樁。

2.地質情況分析

根據《地質勘察報告》認真分析施工區域的地質情況，并主要考慮以下幾點內容。

①護岸基礎土層：諸如厚度與組成情況等，尤為重要的是以石塊為代表的大規模物質，需通過現場踏勘、揭露驗證的方式明確其具體含量。

②土體含水率的變化與分布：根據試驗結果，采取相同的施工工藝，相同的水泥土配合比，隨著現場土體含水率的變化，水泥土的無側限抗壓強度和復合地基承載力與土體含水率呈反比發展。

③土體內有機質含量：若土體內有機質含量較高，將在一定程度上影響水泥水化，進而對攪拌樁水泥土性能造成影響，可以發現此時的無側限抗壓強度表現出下降趨勢，削弱了復合地基承載力。因此，要重點分析填土的性質，若有機質含量偏高，則需要通過一定的技術手段解決這一問題。

（4）孔隙水水質：針對施工現場的土體中的孔隙水和地下水展開分析，明確其酸堿度與硫酸鹽含量等各項指標，判別施工區域內地下水的性質，明確在此環境下水泥漿是否會受到侵蝕以及具體的程度如何。

（5）土體的塑性指數：若該值超25，將對施工作業產生影響，具體表現為水泥與地基土不易攪拌均勻。

3.水泥攪拌樁加固原理

水泥攪拌樁可實現對土體的加固，施工中所用水泥摻量相對較少（通常為被加固土總量的7%～20%），土中存在的活性介質發揮出重要作用，將直接關聯于水泥水解與水化狀況。從土體硬化過程來看，其硬化速度相對較慢，且整個過程較為復雜，相較于混凝土的硬化速度而言，水泥強度呈緩慢上升的趨勢，且周邊土加固效果欠佳。

4.水泥攪拌樁施工技術

4.1 施工準備、場地布置

（1）將施工現場的障礙物清理干凈，經勘查后全面掌握施工現場情況，經整理后形成完整資料；（2）搭建臨時施工設施，做好施工現場的清障作業，設置材料堆放倉庫，各類機械設備就位；（3）基于全站儀檢測，精確確定軸線位置，并以樁位平面圖為基本指導，合理放出樁位，對各樁的標高進行測量，并做好編號工作。

自然資源部國土空間規劃局、國土空間生態修復司、地質勘查管理司、海洋戰略規劃與經濟司，海南省人民政府和有關部門，沿海11省(區、市)自然資源主管部門和有關地質勘查單位，沿海有關城市人民政府，原武警黃金部隊有關單位，中國地質調查局有關部室和直屬單位負責人參加了會議。

4.2 施工工藝

（1）鉆機就位。鉆機就位前，在待進行攪拌樁施工的位置沿縱向挖出一條寬1m，深0.7m的導槽，由于攪拌樁施工中存在材料擠出現象，因此該部分土方、水泥漿則置于導槽內。施工時分四道分段施工，從外側第一排樁開始，每100m為一段，第一排樁施工完后再進行第二排的導槽開挖，予以類推。鉆機就位精確性需得到保障，檢查各構件的實際情況，如鉆桿長度、鉆頭直徑等，無誤后接通輸漿管路。要求樁位偏差≤50mm，垂直度偏差≤1%，并且要以設計樁徑為參考，施工中鉆頭直徑略大于該值。

（2）攪拌下沉。啟動鉆機，在傳動機構帶動下令鉆桿保持垂直狀態下沉，全程工作電流均要得到合理控制，不可超過額定電流。攪拌下沉時，要求設備底盤維持水平狀態，導向架全程保持豎直。施工中加強對地層的觀察，若發生突變則要及時調整。

（3）制備水泥漿。水泥是重要原材料，在使用前要經過過篩處理，漿液隨拌隨用，不可出現離析現象；泵送要具有連續性，盡可能避免中斷；制備時嚴格控制水泥、外加劑等材料的用量；安排專員記錄現場情況，如泵送時間等。

表1 水泥土直剪試驗結果表

（4）攪拌、噴漿、提升。經一段時間的下沉后，攪拌機將到達設計深度處，此時及時啟用灰漿泵，在其作用下向地基中壓漿。樁端處噴漿持續時間為30s，達到該時間后以勻速的方式旋轉提升，全程速度控制在0.8m/min內，此時不可中斷送漿，即采取的是邊噴漿邊提升的方式。嚴格控制攪拌噴漿高度，當超過樁徑的部分達到30～50cm時即可停止。

若因特殊情況而暫停送漿，需改變攪拌機的位置，使其下沉并處于停漿點以下1m；后續，恢復供漿時則向上提升。若停機時間過長（大于3h），易出現堵管現象，因此要將輸漿管路拆除并逐一清理干凈。

持續攪拌下沉，當實際進度達到設計樁底標高處時，則采取攪拌、噴漿、提升的方法施工作業，直至達到樁頂上方的指定標高處，將樁機移動至下一施工點位。

4.3 施工技術措施

（1）施工中的各項工藝參數都要得到記錄，如水泥用量、鉆進及提升速度、噴漿壓力、鉆機工作壓力等，以指導后續水泥攪拌樁施工。

（2）加強對標高的控制，尤為關鍵的樁頂標高，該指標應與設計要求相符。

（3）控制樁體的無側限抗壓強度，并確保樁身均勻性。

（4）嚴格控制攪拌樁垂直度偏差，該值需在1%內，所有樁位布置偏差均不可超過10mm。

（5）攪拌機旋轉提升時，速度與次數都要得到有效的控制，應與工藝要求相符；并關注每米下沉以及提升所耗費的時間，完整記錄此數據。

（6）避免漿液離析現象，以設計方案中的配比為基準，拌制性能良好的水泥漿；所用的水泥要經過過篩處理；灰漿機持續攪動，通過此方式避免水泥漿離析。

（7）水泥攪拌樁施工中，停漿面的控制較為關鍵，應超出樁頂設計高程30～50cm。除此之外，開挖基坑過程中，若樁結構存在質量欠佳的節段，應通過人工鑿除的方式處理。

5.水泥攪拌樁技術應用效果

5.1 水泥攪拌樁場地適應性分析

根據勘察結果，得知本護岸工程的地質情況為典型的第四紀地層覆蓋，華夏系構造呈40°～60°，存在蕭山—球川斷裂等多種斷裂帶；新華夏系構造呈NW方向，較為典型的有長興—奉化大斷裂團，從東西向構造來看主要有昌化—杭州灣斷裂。其中，馬金—烏鎮深斷裂的規模最大，呈東北向分布，首先延伸至浙江西部，再轉南并與下莊石柱村大斷裂匯合，最后進入江西境內。

水泥攪拌樁施工中，多方面因素均會對其質量帶來影響，較典型的有：（1）現場障礙物；（2）所在區域土的含水率；（3）填土中無機物含量，與加固強度密切相關；（4）地下水酸堿度；（5）土體塑性指數。

從施工控制的角度來看，主要是：（1）水泥的摻量和水泥漿的水灰比；（2）鉆機的鉆進、提升速率；（3）噴漿壓力和噴漿數量；（4）攪拌的均勻性。基于對上述指標的分析得知，施工現場的各項指標都較好，經檢測、檢查，水泥攪拌樁的效果很好，水泥攪拌樁適用于本工程。

5.2 噴漿水泥攪拌樁技術應用效果

進行直接快剪與三軸不排水剪切試驗，通過此途徑分析水泥土性能，整理試驗結果，具體見表1。

由表中所給內容得知，無側限抗壓強度qu為0.61～3.00MP，內摩擦角φ介于20°～30°間。經特定工藝處理后可以將淤泥轉變為水泥土，分析得知：其具備的90d無側限抗壓強度為7000kPa；相較于標準強度而言，7d水泥強度為該值的30%，30d標準強度為該值的60%。通過對多個處理區域與處理深度的對比分析，并考慮到工程成本等因素，確定合適的水泥攪拌樁施工位置，依據規范完成各環節施工作業，提高水泥攪拌樁整體質量。

6.結束語

綜上所述，本工程施工中可采取水泥攪拌樁技術，在其作用下可有效避免不良地質環境的影響，確保護岸工程的整體質量。但此項工作復雜度較高，在各環節施工中都要做好技術與質量的雙控，嚴格遵循設計要求有序完成各環節施工。