水泥土雙向攪拌樁地基處理施工技術分析

徐朝龍 （安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230088）

0 前言

水泥土攪拌法是用固化劑水泥漿通過攪拌機輸送到軟土中并加以充分拌和，固化劑與軟土之間產生一系列的物理-化學反應，改變了原狀土的結構，使之硬結成為具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥土固化材料；水泥土攪拌樁地基處理適用于正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、素填土、飽和黃土、粉細砂、中粗砂等土層，根據上部結構的需要，可靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀、條狀等平面布置加固型式。根據施工工藝不同又可分為漿液攪拌法和粉體攪拌法；固鎮縣殷樓西泵站工程，根據工程地質條件、現場施工條件經綜合比選，設計采用水泥土雙向攪拌樁對地基加固處理，下面就水泥土雙向攪拌樁施工工藝做詳細闡述。

1 設計參數

殷樓西泵站位于澮河固鎮船閘下右岸，屬于安徽省懷洪新河水系洼地治理工程之一，屬城排泵站新建工程，抽排標準為城排20年一遇標準，排澇面積4.4km2，設計抽排流量8.8m3/s，總裝機功率640kW，布置4臺900ZLB-125水泵；根據工程地質勘察成果，建基面均位于第②層中、重粉質壤土上，天然地基承載力不滿足上部荷載要求，需對地基進行加固處理，需加固處理部位包括進出口翼墻、泵室、壓力水箱、穿堤涵、防洪控制段；設計采用水泥

土攪拌樁，樁徑為0.5m，進出口翼墻部位樁距為1.0m×1.0m，其余部位樁距為0.8m×0.8m，水泥摻入比為15%，水灰比為0.55，樁底高程以打入第②2層砂壤土、輕粉質壤土（基礎持力層）不小于1.5m控制；水泥土試塊抗壓強度，標準養護條件下90d齡期不小于1.8MPa，7d推算強度0.9MPa；單樁承載力設計值：上游翼墻108.5kN，泵室111.1kN，出水涵115.2kN，復合地基承載力設計值：上游翼墻118.1kPa，泵室121.3 kPa，出水涵135.3 kPa。

2 施工工藝流程

本工程水泥土雙向攪拌樁采用四攪兩噴施工工藝，工藝流程如下。

3 水泥土攪拌樁施工

3.1 施工準備

3.1.1 室內配合比試驗

施工前按照設計及規范要求進行室內配合比試驗，現場采取處理段土樣，分兩組試驗，一組加入早強劑，另一組不加早強劑，根據設計給出的水泥摻入比、水灰比擬定值，兩組試驗結果均能滿足設計抗壓強度要求；實際施工時根據現場攪拌的水泥漿性能及氣溫條件，采用了未加外加劑的配合比結果。

3.1.2 場地平整、定位放樣

施工現場地面為人工填土，以中、重粉質壤土為主，清除石塊及樹根等雜物，采用挖掘機平整壓實，平整后各部位施工平臺高程高出設計樁頂高程1.0m；根據設計圖紙坐標，畫出樁位布置圖，并對不同部位每根樁基分別編號，再按照樁位布置圖，進行樁位測量放樣，并打入定位木樁。

3.1.3 設備、材料準備

3.1.3.1 施工設備

根據工程量大小、工期要求、施工場地條件，選用一臺水泥土雙向攪拌樁機。主要機械設備表如下表。

主要機械設備表

水泥土雙向攪拌機技術參數如下：

鉆進速度：0.5～0.8m/min，提升速度：0.7～1.0m/min，內鉆桿轉速：≥50r/min，外鉆桿轉速：≥70r/min，鉆進時噴漿 壓 力 0.25～0.4MPa，葉片傾角10～20o。

3.1.3.2 施工材料

主要材料為水泥，采用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥（袋裝），進場經復試合格后方可使用，施工過程中并按檢測試驗規程取樣送檢，袋裝水泥200t一批次。

3.2 工藝性試樁

工程樁施工前，按照設計要求，在工程樁范圍以外選取與加固地基地質條件相同的位置，選取3根樁作為試驗樁，通過工藝性試樁，選擇合理的鉆桿下沉和提升速度、噴漿壓力、斷漿量、進入持力層電流和鉆進速度等技術參數；7d后采用取芯法檢測工藝樁的均勻性和樁身強度。

3.2.1 水泥漿制備

根據室內配合比試驗成果，進行漿液現場配置，水泥應過篩，制備好的漿液不得離析、流動性好，隨拌隨用。

根據設計水泥摻量及配比計算每米樁體水泥漿用量：加固土密度為1.98g/cm3，水的密度為1.0g/cm3，水泥的密度為3.0g/cm3。

每米樁體中水泥含量：15%×3.14×0.25×0.25×1×1980=58.29kg。

每米樁體中注入漿液的體積：58.29×0.55+58.29/3=51.49L。

3.2.2 樁機就位、對中

樁位定好后，移動樁機到達指定樁位，用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心。樁機就位必須鋪墊平穩，確保在施工中不發生傾斜、移動，鉆桿垂直穩定牢固，鉆頭對準樁位。就位后測設施工平臺標高，樁長控制采用電流值變化判斷進入持力層與第②層中、重粉質壤土的分界面，以及利用地勘資料顯示的分界面雙控指標。

3.2.3 噴漿下沉

啟動攪拌機，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵，向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，正常鉆進時電流表顯示為35～45A，判斷快進入持力層時應緊盯電流表的變化，當電流表顯示為55～65A時，再下鉆1.5m，直到達到設計深度，在樁端應就地噴漿攪拌10s以上。

3.2.4 提升攪拌

攪拌機提升，關閉送漿泵，兩組葉片同時正、反向旋轉、攪拌土體，直到設計樁頂高程以上0.5m。

3.2.5 二次噴漿下沉

啟動攪拌機，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵，向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到設計深度。

3.2.6 二次提升攪拌

攪拌機提升，關閉送漿泵，兩組葉片同時正、反向旋轉、攪拌土體，直到設計樁頂高程以上0.5m。至此完成樁體施工，移機至下一樁位施工。

3.2.7 試驗成果

經過3根樁試驗，7d后采用取芯法檢測工藝樁的均勻性和樁身強度均能滿足設計要求；施工過程中得到的各項施工技術參數如下：

下沉速度0.7m/min；提升速度0.9m/min；下沉時噴漿壓力0.40MPa，水灰比0.55，漿液比重1.75t/m3，水泥摻入量為15%，每米水泥用量為58.29kg，每米噴漿量為51.49L，達到持力層的電流值為55～65A。工程樁施工時按照以上參數，采用與試驗樁同樣的施工工藝，不同部位依次施工。

4 質量控制及質量檢驗

4.1 質量控制

①施工前編制詳細的施工方案，并履行審核審批手續，并進行技術交底；

②選用機械性能良好的施工設備，配備專業的施工隊伍；

③嚴格把關進場原材料質量，并按規范規定取樣檢驗；

④嚴格執行“三檢制”，把好各道施工工序質量關；

⑤垂直度偏差≤1%，樁位偏差≤50mm；

⑥如因故障斷漿，必須以最早的時間補漿，超過3h的應重新補打一根樁；

⑦定期檢查鉆頭，保持鉆頭直徑誤差在-1～+3之間；

⑧做好現場原始施工記錄及各施工參數電腦打印原始記錄，并妥善保管。

4.2 質量檢驗

成樁7d后，采用淺部開挖，檢查攪拌的均勻性，成樁直徑、樁距、垂直度，檢查數量為總樁數的5%；復合地基承載力檢驗數量為承載樁總數的1%，并按《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）要求進行復合地基承載力試驗。

5 結語

水泥土雙向攪拌樁在殷樓西泵站工程中得到了成功的應用，經承載力檢測：各部位加固復合地基承載力均能達到設計指標，加固效果明顯；和其他樁基加固處理技術相比，無振動、無噪音，對樁周土體擾動小，環保無污染；攪拌次數多，攪拌均勻，成樁質量好；施工時需人工配合較少，施工速度快，減少了人工、機械的消耗量，經濟效益顯著。