水泥攪拌樁在排洪渠軟基處理中的應用
——以平潭綜合實驗區防洪防潮工程為例

林翰清

(福建省水利水電建設有限公司，福建 福州 350001)

軟土普遍有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低、滲透性差等特點，極易造成排洪渠堤岸邊坡失穩、沉降變形、渠內隆起，影響排洪渠的施工和正常使用。隨著施工技術水平的提高，各種軟基處理方法得到廣泛使用，如拋石擠淤、水泥土攪拌樁復合地基、固結排水法、鉆孔灌注樁等[1]。本文通過工程實例，介紹了地基處理方式及水泥攪拌樁在軟土中的施工工藝、注意事項及檢測方法。檢測結果表明該工程采用水泥土攪拌樁提高軟土地基承載力效果良好[2]。

1 工程概況

平潭綜合實驗區防洪防潮工程主要由幸福洋片區、金井灣片區及壇南灣片區三大區域組成，5#排洪渠項目位于金井灣片區，工程任務為防洪排澇，其排澇標準采用20 a一遇，建筑物級別為2級，臨時建筑物級別為4級[3]。5#排洪渠頭部接1#渠末端，渠道依次穿越北厝路、金井三路、金井五路等主干道后渠末端與2#排洪渠相接，排洪渠總長度1110 m，新建左右岸防洪堤長分別為1110 m 和1066 m，渠底寬度為30 m，渠頂寬度為44 m，景觀水位為0.80 m，排洪渠兩岸防洪堤堤頂高程為3.30 m，50 a一遇設計洪水位在3.06～2.96 m，河道底高程-1.10～-0.55 m。

項目區域由原火燒港鹽場灘涂上吹填造地形成，地基力學性能較差。該區域下臥淤泥質土層較厚，天然含水率較大且地質復雜。根據金井灣片區安全度汛的需要，在本工程招投標工作開始前半年，又在工程施工范圍內臨時開挖、建設應急排洪渠，行洪排澇，造成施工區域的地質(土體含水率)發生變化。地層主要物理力學指標見表1。

表1 排洪渠基礎地層主要力學指標

2 地基處理方案

工程采用濕法噴漿攪拌復合地基處理，攪拌樁φ600梅花型布置，固化劑采用42.5普通硅酸鹽水泥，要求水泥土60 d強度達到1.6 MPa,樁長控制標準：當軟土層厚度<15 m時，需穿透淤泥質層并伸入持力層60 cm；當軟土層厚≥15 m時，樁長控制為15 m。經處理后的復合地基承載力特征值>100 kN，單樁承載力特征值>142 kN。排洪渠基礎處理斷面圖如圖1所示。

圖1 排洪渠基礎處理斷面(單位：mm)

3 施工工藝及技術要點

3.1 主要施工參數

攪拌樁施工前，應通過現場工藝試樁確定主要施工工藝及參數：采用“四攪兩噴”的施工工藝，施工樁徑為600 mm，水灰比采用0.5，水泥摻入量為19%(94 kg/m)，漿液比重(水灰比0.5、水泥摻量19%時的漿液比重=1.82 t/m3)，注漿壓力保持在0.5～0.6 MPa，提升速度按≤1.07 m/min，下沉速度按≤0.98 m/min，噴漿量≥78.9L/min，樁長控制標準：軟土層厚度<15 m(電流突變至52～56A)時需進入持力層60 cm，軟土層厚≥15 m(電流23～27A穩定)時樁長控制為15 m。

3.2 施工工藝

攪拌樁機械就位對中整平→制配水泥漿→攪拌下沉并噴漿(第1攪第1噴工序)→攪拌、提升(第2攪工序)→重復攪拌下沉并噴漿(第3攪第2噴工序)→攪拌、提升(第4攪工序)→完成樁基施工→移位至下一樁位，重復以上工序進行下一攪拌樁施工。

3.3 施工技術要點

(1)場地平整。施工前應對施工場地除障整平，軟弱基礎應采取回填50 cm中粗砂，保障攪拌樁機平穩運行。

(2)放樣定線、鉆機就位。按設計圖紙對施工區域放樣定線定樁位，鉆機設備安裝調試，移至樁位，檢查樁機運行情況和輸漿管道是否暢通。

(3)原材料控制。進場水泥需有出廠檢測報告并按規定檢驗合格后方可使用。

(4)漿液控制。按試驗參數水灰比拌制漿液，拌制好后應進行過濾，防止水泥結塊或其他雜物堵塞輸漿管路，控制漿液用量使用情況，拌制好的漿液一般不超過2 h。水泥用量與噴漿泵送時間要安排專人及時記錄。

(5)施工中斷處理。水泥攪拌樁施工應連續進行，因故中斷，為防止斷樁，停機30 min以內在攪拌機重新啟動后，將深層攪拌葉下沉至中斷位置0.5 m后再繼續施工。停機超過3 h，為防止輸漿管堵塞，應對輸漿線路進行清洗。

(6)樁機攪拌提升速度、攪拌次數、噴漿量、噴漿壓力等滿足試樁確定參數的要求，應安排專人記錄施工過程。

(7)采用“四攪二噴”工藝的，樁機首次下沉時噴漿量應控制在漿量的50%以內，嚴禁帶水下鉆。當下沉至樁底高程時應停止提升，攪拌30 s ,保證樁頭質量均勻密度。提升停止噴漿面應高于設計基面50 cm，以保證樁頂質量。

3.4 成樁后的質量檢驗

為保證水泥攪拌樁施工質量，首先從施工原始記錄看施工過程是否符合規范要求，從源頭上進行控制。其次可通過開挖檢驗、鉆孔取芯、荷載試驗等方法進行復合地基質量檢驗。

本工程水泥攪拌樁共成樁57 987 m，為檢驗樁身成樁質量及基礎處理效果，本工程采用開挖檢驗、鉆孔取芯、靜載試驗對水泥攪拌成樁后質量進行檢測：

(1)開挖檢驗。成樁7 d后采用淺部開挖樁頭檢查攪拌均勻性及成樁直徑。檢查數量以總樁數的5%控制，開挖深度應超過停漿面以下50 cm。基槽開挖后應檢驗攪拌樁的樁位、數量與樁頂質量是否滿足設計要求。本工程共開挖檢驗280根，檢驗結果符合設計要求。

(2)鉆孔取芯。成樁60 d后通過樁體鉆探取芯，直觀檢測水泥漿與軟土拌和均勻性，檢驗樁長是否符合設計要求，通過芯樣制備試件檢驗水泥土強度。檢驗數量以總樁數的0.5%控制。本工程鉆探取芯共檢測28根，結果顯示攪拌樁攪拌較均勻，膠結較好，局部水泥土呈塊狀、碎塊狀，斷口基本吻合，采芯率均>80%，樁身水泥土無側限抗壓強度范圍為1.8～2.4 MPa，大于設計值1.6 MPa，樁長及持力層均滿足設計要求。部分檢測結果見表2。

表2 部分鉆孔取芯檢測結果

(3)靜載試驗。成樁60 d后進行現場載荷試驗確定復合地基、單樁承載力檢測。檢驗數量以總樁數0.5%～1.0%控制。本工程攪拌樁復合地基靜載荷共檢測28處，檢測結果顯示復合地基承載力特征值均≥設計值100 kN；攪拌樁復合地基增強體單樁靜載荷以共檢測28處，檢測結果顯示單樁豎向抗壓極限承載力均≥設計值142 kN，地基處理效果良好，符合設計要求。部分檢測結果如表3、表4。

表3 復合地基增強體單樁靜載荷試驗成果

表4 單樁復合地基靜載荷試驗成果

4 結 語

平潭綜合實驗區防洪防潮工程金井灣片區排洪渠5#排洪渠工程采用水泥攪拌樁進行復合基礎處理，從分析地基處理方式入手，明確質量技術要求，從施工過程質量控制到施工后的質量檢測，加強現場管理，對出現的問題及時解決，達到了提高排洪渠軟土地基承載力和穩定性的目的。工程從2018年完工運行至今，未發現地基明顯沉降，確保了上部結構物安全與穩定，基礎處理效果良好。