市政工程水泥攪拌樁配合比現狀分析與對策

黃瑋琦

（珠海市嘉辰市政工程有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

水泥攪拌樁具有經濟適用、施工期短、加固深度大、處理效果好等特點被廣泛應于鐵路、公路、市政道路、港口碼頭和工業與民用建筑等行業中的軟基處理及加固工程。珠海西部主城區地處珠江出海口，地下軟土層深厚，市政道路路基廣泛采用水泥攪拌樁的處理措施。珠海市某區審計部門對 2018～2019 年區域內的 4 個采用水泥攪拌樁復合地基處理的工程項目進行審計，審計結論為：“水泥攪拌樁水泥用量設計時，設計未按規范要求直接按 180～250 kg/m，或 15 %～20 % 不等水泥摻入量確定，既未按規范要求通過室內試配確定，也無經驗數據確定，水泥用量確定無依據，存在虛增投資和工程質量風險現象。”筆者認為有必要對規范要求在設計前進行水泥攪拌樁室內配合比試驗的重要性和必要性進行重新認識。本文對 7 個采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項目進行調研，通過對技術規范、設計文件、水泥土配合比試驗及應用等環節進行分析，指出存在的問題，提出建議，希望與同行一起交流、探討。

1 室內配比試驗的重要性

水泥攪拌樁室內配合比試驗是為了掌握加固某種軟土所用水泥的摻入比、水灰比和最佳外摻劑，摸清水泥土強度增長的規律，推求齡期與強度的關系。JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設計規程》總則 1.0.1 條文說明“室內試驗在工程設計中起著很關鍵的作用，在一定程度上決定了處理方案的經濟性、合理性以及工程的成敗”［1］。因此 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術規范》中第 11.1.5 條明確規定“設計前應進行擬處理土的室內配比試驗，為設計提供依據”［2］。由此可見室內配合比試驗是為水泥攪拌樁的設計計算和施工提供可靠的參數，是決定復合地基處理效果和合理控制工程投資的關鍵環節。

2 現狀分析及存在的主要問題

2.1 規范執行不到位

JGJ 79－2012《建筑地基處理技術規范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783－2012《復合地基技術規范》第 6.1.5 條都要求“設計前，應進行擬處理土的室內配比試驗，應針對現場擬處理土層的性質，選擇固化劑和外摻劑類型及其摻量。固化劑為水泥的水泥土強度宜取 90 d 齡期試塊的立方體抗壓強度平均值。”［3］DBJ/T 15－38－2019《建筑地基處理技術規范》第 8.1.3 條第 2 款“設計前應做好下列工作：對擬處理地基各類土層宜進行室內試配試驗。”［4］國家標準及地方規范都要求在設計前進行室內配比試驗，其主要目的是出于對工程質量和投資的控制。由于涉及的條文并不是強制性條文，導致在執行過程中的執行力度難以保證統一的標準要求。另外規范對落實設計前室內配合比試驗的責任主體未明確，是規范執行不到位的因素之一。筆者走訪了 7 個采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項目，發現都沒有按照規范要求在設計前進行室內配合比試驗，設計施工圖紙都是要求施工前進行室內配合比試驗（見表 1）。

2.2 設計文件不符合技術規范且要求不明確

表 1 中體現的 7 個工程項目設計施工圖都做出以下類似說明：提出了每米樁的水泥用量或水泥摻入比（個別項目給出了淤泥容重）以及樁身 90 d 無側限抗壓強度和水灰比范圍，同時要求實際施工前應進行室內配比試驗，并根據設計對承載力和樁身強度要求、施工工藝要求、室內配比試驗、現場試樁等綜合確定水泥摻量、水灰比和外加劑等參數。設計前并沒有在進行室內配比試驗的前提下，設計施工圖紙上就確定了相關指標，缺乏有效依據。設計將室內配比試驗安排在現場施工之前進行，明顯違反了規范要求。并且設計施工圖對施工前的室內配比試驗沒有做出相關具體要求，主要存在以下問題。

1）對用以進行室內配合比試驗的土樣沒做具體要求，對施工單位的取樣工作造成困擾。

2）未說明設計摻入比是否作為試驗基準值。

3）設計文件未明確實驗目的是要驗證設計水泥摻量是否滿足設計強度要求，或是要調整水泥摻量。從表 1 可以看出，所調查的 7 個市政工程項目水泥摻入比基本是 18 %，有的項目直接明確每米水泥摻量不少于多少千克，那么進行室內配合比試驗對調整水泥摻量則沒有任何意義。施工單位進場后按照設計圖紙要求進行委托配合比試驗，水泥土配合比報告反映的水泥摻入比由委托方提供，調研的項目都是按照 15 %、18 %、20 % 水泥摻入比進行試配，但施工時按照設計水泥摻入比進行，基本不做調整，因此室內配合比試驗未發揮其實際作用。

表1 設計文件對水泥攪拌樁室內配合比試驗的具體要求

2.3 軟土取樣不具針對性

由于設計文件對于加固土的取樣沒有具體要求，則存在采用機械揭露表層覆蓋土挖取淺層軟土送樣的現象，該取樣方式不符合 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術規范》第 7.3.1 條文說明“當擬加固的軟土地基為成層土時，應選擇最弱的一層土進行室內配比試驗。”因為淺表層軟土通常是粉質黏土或淤泥質土，不是規范要求的最弱土層，所以取樣不具代表性，所測定的土的濕密度普遍高于設計施工圖紙所列巖土物理力學性質的淤泥指標。如某一市政道路改造工程設計圖紙淤泥濕容重 1.55 g/cm3，設計 90 d 無側限抗壓強度≥2.0 MPa，2019 年 11 月 6 日一次送檢，三個不同水泥摻入比配合比報告試驗結果匯總如表 2 所示。

從表中可以看出，試驗測定土的濕密度在1.9 ～2.02 g/cm3，都大于設計淤泥濕容重，也超過《珠海市軟土分布區工程建設指引》中本地區淤泥的濕容重1.48～1.59 g/cm3范圍，說明取樣沒有針對性。

2.4 送檢及試驗不及時

筆者走訪的 7 個從事市政工程的施工企業均未成立實驗室，施工的原材料、試壓件以及現場的檢測試驗都由施工單位委托當地檢測部門進行。本區域開展水泥攪拌樁室內配合比試驗的檢測單位只有幾家，由于檢測單位工作量繁重以及委托單位送檢工作存在不及時的現象，所以較難按照 JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設計規程》第 4.0.1 條文“土樣從現場鉆孔或挖掘采取后，立即用厚聚氯乙烯塑料袋封裝，4 h 之內即開始配制試件。”的要求，在規定時間內進行加固土的室內配合比試驗。水泥土配合比設計的第一步驟是測定土樣天然含水率和密度，如果未能及時測定，樣品水分蒸發將影響檢測結果，從以上表 2 可以看出，土樣散失水分后含水率變小，濕密度偏大，將導致測定的參數失真。

表2 水泥加固土水泥配合比試驗結果匯總

2.5 試配水灰比可操作性不佳

目前檢測部門施工前的室內配合比試驗，基本采用單一的水灰比進行試配，實踐證明同一水泥摻量不同的水灰比制成的水泥土試塊強度存在一定的差異。調查的項目配合比報告備注中都注明了一句話“水泥摻量、水灰比都由委托單位提供”，雖然設計文件和規范對水泥攪拌樁的水灰比都統一給出了 0.5～0.6 的范圍，但施工單位對于水灰比的重要性和施工的可操作性不了解，往往按照 0.5 或 0.55 委托試配，被調查的幾個項目都沒有采用 0.6 或接近 0.6 的水灰比委托試配。施工單位反映低于 0.55 的水灰比不便于噴漿，現場都會根據經驗進行調整。室內配合比是施工現場的可靠依據，如果私自進行調整可能會產生質量風險，所以委托配合比試驗時，應該考慮攪拌機械可操作性的情況下選擇幾個水灰比進行同摻量水泥試配，以供施工選擇。

2.6 室內配合比應用存在的問題

2.6.1 單樁水泥用量計算不明確

水泥摻入比是指摻入的水泥質量與被加固土的濕質量之比，以百分數表示；規范和設計文件對被加固土的濕質量并沒有詳細解析，那么對于單樁的水泥摻量計算就產生困擾，主要體現在以下幾個方面。

1）是否按照設計巖土物理力學性質列表中，各層土天然密度的平均值來計算攪拌樁范圍內被加固土的樁身重量來計算。

2）是否按照各層土的實際厚度和天然密度計算攪拌樁范圍內的實際樁身重量來計算。

3）是否按照規范要求最弱一層土的天然密度，即是按照設計巖土物理力學性質列表中淤泥的天然密度算術平均值。

4）是否按照施工前水泥攪拌樁室內配合比測定的土的濕容重計算。配合比在現場施工的應用第一環節就涉及到單樁水泥用量的計算，單樁理論水泥摻量計算如式（1）所示：

式中：Q1為單根樁水泥用量，m3；aw為水泥摻入比，無量綱；r為土的重度，kg/m3；F為水泥攪拌樁截面積，m2；L為設計樁的長度，m。

從以上公式可知，不同土的容重將得出不同的水泥用量。以上1）～4）問題得不到明確，直接影響到施工成本控制、配合比應用及施工質量。

2.6.2 配合比報告執行力度不理想

由于取樣、送樣不規范以及測定不及時或樣品保管不善將導致測定土的容重基本大于勘察報告中的淤泥容重。按照配合比報告的土的濕容重計算的水泥摻入量將高于設計和投標時工程量清單量，當市政工程為固定總價合同時，因為招標文件和設計圖紙中沒有明確約定工程結算時按照施工前的室內配比報告進行計量、計價，施工單位便存在以下顧慮：若按照配合比組織施工，超出的量結算時可能不予計價，所以施工單位出于成本風險和質量考慮，往往依據勘察報告的淤泥容重和設計圖紙給定的水泥摻入比進行計算和組織施工，室內配合比試驗報告未發揮其實際作用，因此工程質量也存在一定風險。

3 解決措施

綜上分析，施工前的水泥配合比試驗存在諸多不可控因素，對于投資控制、施工操作、質量監管都產生困擾，據此筆者建議如下。

1）建議 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術規范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783－2012《復合地基技術規范》第 6.1.5 條列為強制性條文，并明確組織落實責任單位，細化軟土取樣和水泥摻量計算的具體要求，使條文更具可操作性和強制性，使工程質量和投資控制得到有效保障。

2）施工圖審查機構對規范條文的執行進行重點審查，確保規范所提要求得到貫徹落實。

3）設計單位依據設計前的室內配比試驗，選定用于施工的配合比，要求施工單位按照配合比的具體指標組織試樁、施工，不再要求施工前進行配比試驗，簡化工作流程，保證施工質量的可控性。

4）個別必須進行施工前配比試驗的工程，設計應當對現場取樣、送樣、試配等具體細節做出詳細說明和指導，建設單位組織參建各方共同編寫室內配比試驗實施方案，落實每個細節和步驟，使一系列的操作盡可能規范，嚴格執行 JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設計規程》有關要求，最終選定一個最經濟又切實可行的施工配合比。

4 結語

本區域的市政工程水泥攪拌樁室內配合比試驗工作基本在設計之后、施工之前完成，不符合國家規范的要求；施工前室內配合比試驗存在諸多不可控因素，施工過程室內配合比試驗報告得不到貫徹執行，對工程投資和質量控制存在一定的風險。近年來，政府對市政工程的投資逐年增大，筆者認為嚴格按照規范要求，設計前執行室內配比試驗是十分必要的，是選擇符合設計要求最小水泥用量、最佳水灰比等參數的重要工作，為現場施工提供技術支撐，是科學節約水泥攪拌樁的工程投資和保證施工質量的重要前提，也是保障工程施工能夠順利按期完成的重要環節，對復合地基的處理效果將起到至關重要的作用，所以建議對現行規范進行修改完善。希望能夠引起同行對于市政工程現狀的思考，以圖對行業的質量提升及節約投資起到積極作用。Q