簡析水泥攪拌樁在生態修復工程的應用

林志煌

（中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，福建廈門 361006）

引言

伴隨著我國在生態修復工程建設快速發展，相應的對工程施工技術要求也越來越嚴格。在生態修復工程建設中采用陸上水泥攪拌樁施工工藝可以有效的加快施工速度和提高工程質量，降低施工成本，節約大量土石方等不可再生資源。水泥攪拌樁施工過程中應調查了解擬建場地施工條件、鄰近周邊環境條件等。

1 工程概況

本工程位于廈門市西北部，海滄區中東部，天竺山與蔡尖尾山之間的馬鑾灣新城片區，馬鑾灣片區生態修復三期工程（起步區段），本工程為景觀護岸工程。

根據本工程地址勘察揭示，地質情況表層為淤泥、淤泥質土混砂，下部為粉質粘土、殘積砂質粘性土、全風化花崗巖。經分析，①層填土、②a層淤泥層、④層淤泥質混砂層土物理力學性能指標較差，屬于本工程的軟弱地基層，需采取工程措施進行處理。

其中在起步區護岸L0+700-L0+900段采用水上攪拌樁基礎施工；根據地勘資料顯示，本段的勘探點有兩處，分別是QK7（樁號L0+750，淤泥厚度0.8 m）、QK8（樁號L0+850，淤泥厚度1.3 m）。L0+700-L0+750和L0+850-L0+900段淤泥厚度遠超2 m深，經過對L0+700～L0+900整段基礎淤泥深度探摸發現，該段淤泥厚度在1.29～3.01 m不等；粉質粘土厚度在3.4～4.6 m不等；殘積砂質粘土在6～9.1 m厚度不等。

2 施工準備及設備選型

水泥攪拌樁施工區域在馬鑾灣灣內水域中，該水域常年水位在1 m高程線，并且通過閘口控制水位高程，但因灣內水位遠高于灣外水域，導致通過開閘引水升高灣內水位從而達到水泥攪拌樁施工船只進場施工的條件無法滿足，若采用水上挖機清淤開挖滿足船只通行通道跟施工區域的方式，并計劃投入施工機械及工期計劃表。

由于是灣內水上施工作業，涉及到水域船上廢油、含油污水、產生垃圾等污染環境問題。以及有棄土、灣底淤泥等建筑垃圾。并且工期過長，投入設備較多，從而導致施工費用增加，現采用陸上水泥攪拌樁施工方案。本方案主要采用岸上往水域回填的施工形式完成水泥攪拌樁的施工。在施工場地有限的標段，將采用海岸邊填方作為施工作業面，即施工設備以及大型機械全部安排在海岸邊進行陸上施工作業。

2.1 施工準備

施工前，利用灣內閘口降低灣內水位高程，從岸兩頭往灣內水泥攪拌樁區域推填土方，形成圍堰后，排干施工區域積水，進行場地平整，清除施工區域的表層硬物和地下障礙，素土回填夯實。

1）從岸線處修筑向外的卸土平臺，推至打樁平臺外邊沿。邊坡頂設置截水溝，坡底設置排水溝；并定期檢查、修復和完善排水設施；雨季前應對邊坡采取加固和防坍塌措施。易受水流沖刷的部位應采取防沖或導流措施。

2）從卸土平臺的外邊沿，向左右兩側，沿岸線卸土推擠，保證將表層滑動的淤泥擠至打樁平臺區域外。

3）打樁平臺回填邊界在最外側攪拌樁外至少2 m，以保證施工機械有足夠的施工作業面。

4）回填完成后，設臨時沉降觀測點，觀測平臺的穩定性，派專人對平臺邊界進行日常巡邏，對于臨灣側松動的邊坡及時進行修補，并在施工平臺邊界設立臨邊防護。在臨水邊坡進行一排鋼板樁施打維護，防止在水泥攪拌樁施工過程中出現滑坡情況。

5）場地清理：施工前，按照施工規范的要求進行場地清理。清理后的場地應平整，并做好排水。

圖1 鋼板樁施打示意

2.2 施工機械

水泥攪拌樁的施工機械采用SP10A25型深層攪拌樁基，SP系列樁機是進行軟弱地基處理的新型機具，是從水泥土深層攪拌法基礎上改進的新型工藝，其原理是利用SP系列樁機鉆孔至設計處理的深度后，以向地基土壤中噴射水泥或石灰等粉體（或漿液）固化劑并加以攪排，同時鉆桿以一定的速度邊旋轉邊提升，使一定范圍內的土體與固化漿液混合，凝固后便在土體中形成具有一定性能和形狀的固結體，有效的保證了樁體的連續性，成樁質量最大程度上得到保證。

SP系列攪拌樁機技術參數：

1）地基加固深度：25 m

2）成柱直徑：500～1 000 mm

3）機轉速：

(正)16.6、29.3、51.6、82.1、126.4 r/min

(反)14.6、24.9、43.8、69.7、107.4 r/min

4）鉆機提升下降速度：提升/下鉆136～1 917 m/min(無級調速)

5）最大扭矩：64.6 kN.m

主要配套設備為深層攪拌機、灰漿拌制機、集料斗、灰漿泵控制柜和計量裝置。

3 施工方法及流程

工程施工流程如下：

1）平整場地，鉆機就位

鉆機井架上必須設置標準而又顯著的深度標志尺。鉆機就位時必須調平，用水平尺來測定攪拌機械的水平，用經緯儀測定鉆機井架垂直以確保成樁的垂直度。

2）施工放樣，定樁位

測量人員按設計圖紙、布樁圖，進行樁位、原地表高程、樁位孔口高程等有關測量放樣工作。

3）鉆進

啟動攪拌機電機，放松起重機鋼絲繩，使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉，下沉的速度由電機的電流監測控制。

4）制備水泥漿

待攪拌機下沉到一定深度時（根據高程控制），即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿，待噴漿前將水泥漿倒入集料斗中。

5）提升噴漿攪拌

攪拌機下沉到設計深度時后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉，當水泥漿液到達出漿口后，應噴漿攪拌30 s，在水泥漿與樁端土充分攪拌后，再開始提升攪拌頭，攪拌機預攪下沉時，不宜沖水，當遇到硬土層下沉太慢時，可適量沖水。

6）“灰漿攪拌”

重復上述步驟，直到達到“灰漿攪拌”的要求。

7）樁機移位

圖2 施工工藝流程

4 施工后效果分析

4.1 試驗檢測

采用水泥攪拌樁鉆孔取芯法進行試驗，以檢測其樁長、樁身水泥強度，按規范要求所受檢樁水泥芯樣完整，攪拌均勻，斷口基本吻合，芯樣呈短圓柱狀，膠結較好，水泥強度代表值均不小于水泥設計強度0.7 MPa。樁長跟設計基本一致。

4.2 室內試驗

按規范對該區域水泥攪拌樁采用單樁豎向抗壓靜載試驗，該批次水泥攪拌樁豎向抗壓極限承載力檢測值均達到420 kN，均滿足設計要求。

圖3 靜載試驗曲線

4.3 水上與陸上對比

1）在完成相同水泥攪拌樁工程量上；水上水泥攪拌樁完成水泥攪拌樁施工工期為7周，而陸上水泥攪拌樁施工完成工期為4周，在工期上陸上水泥攪拌樁大大縮短，節約了時間成本，同時也對趕工創造時間條件。

2）在完成相同水泥攪拌樁工程量上；水上水泥攪拌樁投入機械為6臺挖掘機、自卸車10輛、裝載機4臺、船只1條。同比陸上水泥攪拌樁施工投入機械為2臺挖掘機、自卸車5輛、裝載機2臺。陸上水泥攪拌樁施工大大節省機械投入成本，同時也節省人力、物力、不可再生資源等。

3）由于陸上水泥攪拌施工無需船只配合施工，避免了船只作業產生的油氣泄露、含油污水的排放等給環境帶來的不必要的污染，有助環境和生態的保護，節能減排。

5 結語

陸上水泥攪拌樁的施工工藝多方面的優于水上水上水泥攪拌樁的施工工藝，特別在生態治理上；對環境的保護以及對軟弱土層的處理上略優其他的土層處理方法，值得推廣并加以使用。