淺談水閘工程基礎(chǔ)加固施工中水泥攪拌樁的應(yīng)用

李仕鋼

（福建省惠安縣惠女菱溪陳田庫(kù)區(qū)管理所，福建 泉州 362100）

水泥攪拌樁是將水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和,使水泥與土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度，形成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土樁，從而提高地基土的承載能力和抗壓強(qiáng)度。

1 工程概況

峰崎水閘位于林輞溪下游，具有蓄水、擋潮、排洪、灌溉、交通等功能的中型水閘。建于20 世紀(jì)50 年代，已經(jīng)運(yùn)行40 多年，存在工程年久老化，破壞嚴(yán)重，水閘過(guò)水能力、防沖消能措施均達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，下游翼墻、護(hù)坡、交通橋待加固，閘門和啟閉設(shè)備需要維修更換等較多問(wèn)題，對(duì)照《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL 214-98）和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214 號(hào)）的規(guī)定，綜合評(píng)價(jià)峰崎水閘安全等級(jí)為三類閘。

本工程將原水閘拆除，在原址上游50 m 建設(shè)新水閘。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程為Ⅲ等，屬中型工程，主要建筑物按3 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按4 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。按雙向擋水、單向泄水設(shè)計(jì)，分為峰崎主閘及右閘。其中峰崎主閘泄洪總凈寬為35 m，設(shè)計(jì)孔口為7 孔5.0 m×5.0 m（寬×高），右閘泄洪總凈寬為5 m，設(shè)計(jì)孔口為1 孔5.0 m×4.0 m（寬×高）。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察鉆探報(bào)告，閘址位于感潮河段上，閘址處閘室、上下游翼墻基礎(chǔ)下地層從上往下依次為：淤泥厚1.5～3.0 m、粘土厚0～1.8 m、礫砂厚1.6～3.3 m、底部為全風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖厚度大于10 m，未揭穿。閘基中存在物理力學(xué)性質(zhì)差的淤泥層和可能產(chǎn)生液化的飽和礫砂層，閘基工程地質(zhì)條件差。

3 地基處理方案確定

地基處理就是利用各種地基處理方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，用以改良地基土的工程特性，以達(dá)到提高地基承載力、減小沉降量、消除地震條件下的砂土液化和震陷、提高閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)等目的。

地基承載力不足處理的方法有很多，常用的有置換法、密實(shí)法、水泥攪拌樁復(fù)合地基法、樁基等等。本工程閘室、上下游翼墻坐落在淤泥層上，根據(jù)閘室、翼墻的穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，閘室在地震工況承受水平力較大，淤泥層的抗滑穩(wěn)定難以滿足閘室穩(wěn)定性要求，淤泥層的地基允許承載力僅為50 kPa，難以滿足建基面要求，根據(jù)實(shí)際情況，本水閘工程地基處理采用樁基、換填置換法及水泥攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)行比較。

通過(guò)分析當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和施工技術(shù)成熟度、施工進(jìn)度要求等因素，經(jīng)多方案比選和計(jì)算比較分析，水泥攪拌樁復(fù)合地基法具有施工中無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，施工機(jī)具簡(jiǎn)單、工藝成熟，施工進(jìn)度快、效率高等特點(diǎn)，此外，地基處理造價(jià)也以水泥土攪拌樁方案最低，因此本工程基礎(chǔ)處理選擇水泥攪拌樁復(fù)合地基法方案進(jìn)行水閘地基處理。

4 水泥攪拌樁的施工技術(shù)

4.1 施工工藝流程

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開(kāi)高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.5 m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

4.2 施工步驟

1）樁機(jī)定位：攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位后，進(jìn)行對(duì)中、調(diào)平，樁機(jī)安裝必須水平、穩(wěn)固，機(jī)底必須用枕木墊平、墊實(shí)，在樁機(jī)上測(cè)出標(biāo)高控制線，并用紅漆在機(jī)架上劃出深度標(biāo)志。機(jī)架正、側(cè)面和攪拌管必須垂直，攪拌頭對(duì)準(zhǔn)樁位，并用線錘測(cè)設(shè)樁垂直度，經(jīng)檢查符合要求后，開(kāi)始施工。

2）漿液制備：按照設(shè)計(jì)水灰比配制并拌制水泥漿，水泥漿應(yīng)隨配隨用，漿罐內(nèi)儲(chǔ)漿量不少于單樁需用漿量。

3）預(yù)攪下鉆：?jiǎn)?dòng)電機(jī)，攪拌機(jī)下沉?xí)r開(kāi)啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)。攪拌時(shí)不允許出現(xiàn)攪拌樁頭未到樁頂漿液已拌完的現(xiàn)象。一旦因故停漿，為防止斷樁和缺漿，攪拌機(jī)應(yīng)下沉停漿點(diǎn)以下0.5 m，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。

4）提升注漿攪拌：待攪拌機(jī)下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后，靜噴30 s，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的提升速度提升攪拌機(jī)，邊攪拌提升至有效樁頂標(biāo)高以上50 cm。成樁要控制攪拌機(jī)的提升速度和次數(shù)，使連續(xù)均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時(shí)泵送必須連續(xù)。

5）重復(fù)下沉攪拌：翻轉(zhuǎn)重復(fù)下沉攪拌，并適當(dāng)噴漿至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，確保層漿液和土體攪拌均勻。

6）重復(fù)噴漿提升：待下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后，將余漿注入地基中，并邊噴漿、邊攪拌、邊提升，直至樁頂標(biāo)高以上50 cm。

7）六攪六噴完成后，關(guān)閉送漿閘門，提出鉆頭至地面移至新樁位，進(jìn)行下一根樁的施工。

5 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

5.1 施工質(zhì)量控制

1）施工前現(xiàn)場(chǎng)地面應(yīng)予平整，必須清除地上地下一切障礙物；開(kāi)機(jī)前必須調(diào)試，檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和輸料管暢通情況；樁機(jī)樁位必須對(duì)中，樁位偏差不得大于50 mm；樁徑不得小于設(shè)計(jì)值；樁體垂直偏差應(yīng)小于1.5%。

2）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的水灰比配制漿液和控制噴漿量；嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢瑁淮_保樁身強(qiáng)度和均勻性。

3）為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30 s，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30 s。

4）因故停漿應(yīng)及時(shí)通知操作人員，記錄停漿深度，為防止斷樁或缺漿，應(yīng)將鉆頭攪拌和下沉至停漿點(diǎn)以下1 m，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。

5）現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫(xiě)施工原始記錄，施工中發(fā)生的問(wèn)題均在記錄中注明。

6）每根攪拌樁施工完畢后，向集料斗中注入適量清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗管路中殘漿，并清除鉆頭上的附帶泥漿。

5.2 施工注意事項(xiàng)

在水泥攪拌樁施工中，首先嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和有關(guān)施工規(guī)范、規(guī)程進(jìn)行。其次，保證機(jī)架和鉆桿的垂直度，其垂直度偏差不得大于1.5%。第三，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度，以保證加固范圍內(nèi)每一深度得以充分?jǐn)嚢瑁_保樁身強(qiáng)度和均勻性。第四，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的水灰比配制漿液，在施工中嚴(yán)格做好計(jì)量工作，保證一定的水泥用量。最后，施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄，并對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

6 施工質(zhì)量檢驗(yàn)

水泥攪拌樁的施工質(zhì)量直接關(guān)系到水閘基礎(chǔ)處理的效果，從而影響到整個(gè)水閘建設(shè)的成敗。水泥攪拌樁基礎(chǔ)處理屬于隱蔽工程，如何判定水泥攪拌樁的施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，很大程度依賴于對(duì)水泥攪拌樁樁體質(zhì)量的檢測(cè)，做好對(duì)樁體質(zhì)量的檢測(cè)，樁體質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)施工的結(jié)果。

1）在成樁7 天后，采用淺部開(kāi)挖樁頭，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，量測(cè)成樁直徑，檢查量為全部樁數(shù)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，樁直徑在60～62 cm 之間，全部符合設(shè)計(jì)要求。

2）在成樁28 天后，進(jìn)行鉆孔取芯檢測(cè)，檢測(cè)樁身混凝土強(qiáng)度、判定樁身完整性類別。共鉆孔取芯7 根，經(jīng)檢驗(yàn)，為Ⅱ類樁，試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。具體檢驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 基樁鉆芯法檢測(cè)成果匯總表

3）在成樁28 天后，進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)，判定豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求通過(guò)樁身內(nèi)力及變形測(cè)試、測(cè)定樁側(cè)、樁端阻力，確定單樁豎向抗壓極限承載力。共單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)16 根，試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。具體檢驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)成果匯總表

4）在成樁28 天后，進(jìn)行復(fù)合地基靜載試驗(yàn)檢測(cè)，判定復(fù)合地基中樁體和樁間土在荷載作用下是否能夠共同承擔(dān)荷載。共復(fù)合地基靜載試驗(yàn)17 根，試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。具體檢驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 復(fù)合地基靜載試驗(yàn)成果匯總表

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)使用水泥土攪拌樁的方法在此工程中對(duì)淤泥地基和軟土地基進(jìn)行處理，既能有效地加固軟土基礎(chǔ)，提升地基的承載能力，又在一定程度上節(jié)約建設(shè)投資，同時(shí)，水泥攪拌樁的施工過(guò)程中無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)污染，對(duì)鄰近建筑物及周圍環(huán)境影響較小，可以為以后類似工程的施工提供一定的參考依據(jù)。