深層水泥攪拌樁在密實砂層中施工工藝探索應用

劉鐵

株洲高科房地產開發有限公司 湖南株洲 412007

1 工程地質條件

項目位置原地面高程▽42.0m-43.0m，地下水位線▽41.5m，地下水豐富，場地自上而下分布有表層耕植土、細中砂、淤泥、中粗砂（夾雜卵石）、砂質粘土和全~弱風化混合花崗巖。沉淀池基礎均置于細中砂上，下臥淤泥軟土層，且在地震基本烈度為VII條件下可能產生液化，地基工程地質條件較差[1]。

2 施工工藝

2.1 一次試樁

試樁設備選用樁機型號：PH-5D型噴粉樁機（單機電機功率45kW）、高壓旋噴機。水泥采用中材牌42.5R普通硅酸鹽水泥。試樁施工參數按照設計圖紙要求實行：單樁水泥用量80kg/m，攪拌樁均應穿透中細砂層、淤泥層、中粗砂層，樁端持力層為全風化混合花崗巖或強風化混合花崗巖，樁徑為600mm，水灰比為0.45-0.5，攪拌頭提升速度800mm/min。試樁樁號分別為B37、F78、K11，現場鉆孔均達到樁端持力層后，攪拌樁機原位攪拌30s后提升，在提升至3.5m-5.5m高度時，均出現鉆頭被卡住無法鉆動，并出現鉆頭脫落現象，樁機工作阻力很大，電流表數值已超最大量程150A，電機冒煙嚴重，并發出燒焦異味[2]。

2.2 試樁失敗原因分析

經比對地勘圖紙、樁機型號及機械性能、施工過程中樁機作業工況，現場分析原因查明：①砂層密實度高；②樁機機械功率不足導致鉆進及提升困難；③樁機鉆頭葉片設置不合理是影響試樁失敗的主要原因。

2.3 工藝改進

（1）針對“樁機機械功率不足導致鉆進及提升困難”問題

功率不足是導致鉆進及提升困難的主要原因，所以首選更換更大功率施工機械。經市場調查，PH—5F型噴粉樁機的單機電機功率55kW，比PH—5D型噴粉樁機的電機功率45kW有較大提升；同時樁機電流表最大值由150A提高至200A，總功率由75kW提升至92kW。經綜合比選，決定更換成PH—5F型噴粉樁機進行二次試樁。

（2）針對“樁機鉆頭葉片設置不合理”的問題由于砂層密實，為使土體充分切割，決定鉆頭增加一對葉片。

（3）針對“砂層密實度高”的問題。根據試樁情況發現，樁機鉆頭發生變形，鉆頭磨損嚴重，主要原因是鉆頭在密實砂層中受阻力較大。各參建方經現場研究討論，同時設計方經設計重新驗算，最終建議采用變更樁徑，即樁徑由D600mm變更為D500mm，以減小鉆頭磨損。

2.4 二次試樁

二次試樁設備及工藝參數選擇，樁機更換為PH-5F型深層攪拌樁機（單機電機功率55kW）、樁機鉆頭由兩葉片改造成四葉片鉆頭、樁徑D500mm。

更換PH-5F型深層攪拌樁機后，二次試樁共施工156m，每根樁完成時間平均為60min，樁機鉆頭提升速度≤800mm/min，施工中能順利鉆進及提升，樁機電機無異常情況，攪拌成樁效果明顯。

樁機鉆頭改造增加葉片后，鉆進過程經砂層地質時阻力較大，現場實時記錄數據顯示，樁機下鉆工作時平均電流值為95A，提升工作時平均電流值為130A，電流突變次數較多；但施工中土體可充分切割，鉆桿能順利提升，漿孔未堵噴，噴漿得以均勻攪拌[3]。

通過變更樁徑，即樁徑由600mm減小為500mm后，樁機鉆頭在鉆進過程中所受阻力減小、損耗降低，土體得以充分攪拌，節約了施工時間。

經過機型改選、改造鉆頭、變更樁徑等一系列方案優化后，二次試樁施工順利，實現預期目標，為正式進行樁基施工提供可靠數據和技術支持。

3 施工質量檢驗

3.1 開挖目測

成樁7d后，采用淺部開挖樁頭，目測成樁的攪拌均勻性，量測成樁直徑，檢測量為總樁數的5%。本工程共檢測45根，樁徑符合設計及規范要求，目測成樁攪拌均勻。

3.2 樁身完整性檢測

本工程采用反射波法檢測樁身完整性，共檢測55根樁，實測波速平均值3803m/s，標準差118m/s，離散系數3%，其中最小波速3790m/s，最大波速3820m/s。所測樁身全部完整，全部Ⅰ類樁，占所測樁數的100%[4]。

3.3 復合地基荷載試驗

設計單樁承載力150kPa。竣工驗收時應采用復合地基荷載試驗，應在樁身滿足試驗荷載條件下進行，宜在成樁28d后進行，檢測數量為總樁數的0.5%-1%。本工程復合地基靜載試驗共檢測7根，均滿足單樁復合地基承載力特征值150kPa的設計要求[5]。

4 結語

這個項目的應用表明,當水泥攪拌樁需要穿透各種土壤地質層的致密砂層(與石子混合)和粉砂土,有必要控制施工過程參數,包括施工機械和工具的選擇,設計樁直徑的選擇和選擇鉆頭類型。