特殊地質條件下SMW工法樁最佳水泥摻量探究

孫云龍 呂立猛

（中交第二航務工程局有限公司昆明分公司，云南 昆明 650224）

0 引言

云南省昆明市某城市主干道，長約4.3km，道路實施寬度60m，標準段為雙向十車道。道路東側綠化帶及人行道下方布置地下綜合管廊，廊體標準斷面為三倉（綜合倉+電力倉+燃氣倉），該項目地下綜合管廊基坑工程支護方式主要以SMW工法樁支護為主。樁體施工采取單側擠壓套打法，四噴四攪工藝，樁徑為850mm，樁間搭接250mm，樁中心間距為600mm，采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥。設計要求水泥摻量不小于25%，28d樁身無側限抗壓強度達到1.0MPa以上。針對這種特殊地質條件和設計要求，通過一系列現場成樁試驗，找到了較為理想的水泥摻量參考值。本文就該工程SMW工法樁最佳水泥摻量進行探究總結。

1 滇池流域地質特性

施工場地主要巖土及特性如下：

（1）人工填土：場區人工填土層填土屬新近回填，成分復雜，結構松散，土質不均勻，承載力低。

（2）軟土：主要揭露泥炭質黏土、泥炭，場區軟土廣泛發育，具有觸變性和流變性，自然固結程度低，固結變形持續時間長，承載能力低等工程性質。

根據地勘資料，施工現場由上而下各地層的基本特性如表1所示。

表1 基坑代表性地質斷面各地層特性

2 最佳水泥摻量探究方法

SMW工法樁的試樁嚴格按照事先確定好的技術參數進行，施工過程中認真記錄水泥使用量、攪拌時間、鉆進深度等數據，保證獲得可靠的試樁效果。為了確保試樁結果具有代表性和指導性，本次試樁樁長按本項目最長設計樁長（25m）進行。試樁場地位于具有典型滇池流域地質代表性的K3+960段地下綜合管廊施工邊線外。本次試樁共計五幅，每幅樁之間外邊緣相距1m，避免竄孔導致試驗數據偏差。

2.1 試樁參數選擇

根據設計要求及地勘報告中顯示的土質情況，在試樁階段，水泥摻量取值：25%、28%、31%、34%和37%，共5組。每組試驗樁攪拌一幅，每幅樁長均為25m。各組配合比見表2。

表2 水泥用量統計表

計算說明：根據實驗室進行現場土樣測試結果，本項目自然狀態下原狀土比重取1.8t/m3（平均值），則水泥摻量為25%的水泥用量為1.8×25%=0.45（t/m3），單幅攪拌樁的攪拌體積為V=3.14×0.4252×25×3=42.537（m3），則摻量為25%的攪拌樁單幅使用水泥總量為：0.45×42.537=19.141t，依此類推[1]。

2.2 試樁施工流程

SMW工法樁試樁施工流程如圖1所示。

圖1 試樁工作流程圖

2.3 試樁施工控制要點

（1）正式試樁前應將施工場地進行清理、平整，確保現場施工條件能夠滿足樁機工作要求。

（2）施工前在試樁位置開挖導向溝（單個長2.1m、寬約1m、深不低于3m），以探明地下障礙物情況。

（3）工法樁機鉆桿垂直度偏差不應大于4‰。

（4）注漿壓力控制在0.8～1.5MPa，注漿流量：150～200L/min/臺。

（5）試樁過程中專人負責記錄各施工參數的變化情況。

（6）現場每完成一組攪拌樁便進行相應標記（將事先制作好的標識牌埋設在樁位旁），按樁位編號順序施工。

2.4 成樁效果檢測

成樁28d后，通知第三方專業檢測單位進場進行樁身鉆芯取樣檢測。現場鉆芯設備采用立軸鉆機及其配套設備，所取巖芯按深度進行標識。鉆芯鉆探鉆進方法為正循環取芯鉆進，樁體采用鉆具為Φ110mm單管金剛鉆頭，鉆進中以清水作為清洗液。技術員隨班作業，記錄鉆探器具長度、鉆進回次、進尺，并及時進行芯樣編錄，填寫芯樣牌，裝箱整理。

SZ-01#鉆芯孔（水泥摻量25%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合不均勻，水泥含量低，本組芯樣無法做成試件。

SZ-02#鉆芯孔（水泥摻量28%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合不均勻，水泥含量低，本組芯樣無法做成試件。

SZ-03#鉆芯孔（水泥摻量31%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合相對均勻，水泥含量較低，整體呈柱狀，部分呈碎塊狀，本組芯樣抗壓強度最小值0.84MPa，抗壓強度不滿足設計要求（≥1.0MPa）。

SZ-04#鉆芯孔（水泥摻量34%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合較均勻，水泥含量中等，整體為柱狀，局部呈碎塊狀，本組芯樣抗壓強度最小值1.12MPa，抗壓強度滿足規范及設計要求（≥1.0MPa）。

SZ-05#鉆芯孔（水泥摻量37%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合均勻，水泥含量較高，整體為柱狀，局部呈碎塊狀，芯樣抗壓強度最小值1.30MPa，芯樣抗壓強度滿足規范及設計要求（≥1.0MPa）[3-4]。

2.5 試樁結論

根據檢測結論可知：SMW工法樁采用的水泥摻量越高，成樁效果越好，樁身強度也越高。當水泥摻量為34%、37%時，能滿足設計要求的28d無側限抗壓強度≥1.0MPa，水泥摻量為25%、28%、31%均達不到設計要求[5]。

根據試驗結果，水泥摻量為34%時，樁身強度在滿足設計要求，表現出較好的經濟性，故擬定本項目正式施工時選定的水泥摻量為34%。

3 結束語

本項目實施過程中的SMW工法樁均采用試驗得出的“最佳”水泥摻量（34%），現場基坑開挖后呈現出的攪拌樁樁體均勻、強度高、抗滲效果良好，為土方開挖及后續基坑內作業創造了有利條件。實踐證明，本文探尋最佳水泥摻量的方法是行之有效的，該水泥摻量對類似地質條件下SMW工法樁施工具有一定的指導和借鑒意義。