駱廷松 中交四航局第二工程有限公司

1.工程介紹

1.1 工程概況

為減少碼頭結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期的沉降位移，確保結(jié)構(gòu)安全，需加固處理場(chǎng)地軟土。碼頭區(qū)域地基加固分兩次進(jìn)行，先對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行大面積真空預(yù)壓，再根據(jù)結(jié)構(gòu)安全需要開(kāi)展二次加固，具體采用水泥攪拌樁。本工程水泥攪拌樁施工處理寬度19～39m，采用格柵狀布置。原設(shè)計(jì)水泥攪拌樁采用雙向攪拌、四攪兩噴濕法工藝，單樁直徑700mm，樁間搭接≥150mm，水灰比0.5，水泥摻量18%。

由于軟土地基經(jīng)過(guò)排水板和真空預(yù)壓第一次加固處理后，地基含砂層固結(jié)速率加快，標(biāo)貫擊數(shù)大幅提高。單雙軸樁機(jī)由于地質(zhì)原因，在砂混淤泥、粉細(xì)砂層錘擊數(shù)均需＞15擊，雙向攪拌水泥攪拌樁試樁過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)漿管堵塞、鉆頭斷裂、鉆桿彎曲變形、電流過(guò)大燒壞電機(jī)的情況，導(dǎo)致施工效率低下。后經(jīng)過(guò)多次論證，變更為三軸水泥攪拌樁機(jī)施工。三軸水泥攪拌樁，單樁直徑850mm，樁間搭接≥250mm，水灰比1.3，水泥摻量20%。

1.2 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)具體參數(shù)

在設(shè)計(jì)水泥攪拌樁時(shí)，要求鉆進(jìn)速度為1m/min，確保平均提升速度也為1m/min，攪拌樁的攪拌速度≤50r/min，此外控制攪拌樁的鉆進(jìn)噴漿壓力在0.4～1.6MPa。在攪拌樁操作之前，控制水泥摻量為20%，拌和水為自來(lái)水，注意水灰比為1∶3，最后控制噴漿流量為278L/m。

2.施工準(zhǔn)備

（1）平整場(chǎng)地：為了提升荷載承重力、利于樁架移動(dòng)，鋪設(shè)墊鋼板。在三軸攪拌機(jī)進(jìn)場(chǎng)前保證施工場(chǎng)地平整，為后續(xù)工作提供便捷。先由專業(yè)部門(mén)勘察場(chǎng)地，探測(cè)沿線地下的障礙物，依靠最終探測(cè)結(jié)果清理障礙物。

（2）測(cè)量放線。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放樣定位和測(cè)量標(biāo)高，并標(biāo)識(shí)位點(diǎn)數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)束后填寫(xiě)《施工放樣報(bào)驗(yàn)單》并請(qǐng)監(jiān)理審核簽字。

（3）開(kāi)挖溝槽。參考基坑圍護(hù)規(guī)劃范圍，開(kāi)挖溝槽以及清理障礙物。導(dǎo)槽中心線兩側(cè)寬各0.6m、深0.4m。開(kāi)挖后及時(shí)完成后續(xù)作業(yè)，防止水泥漿溢出。存放好廢棄泥漿，作業(yè)完成后送達(dá)集中處理點(diǎn)，保障施工現(xiàn)場(chǎng)安全，做文明施工示范工地。

（4）確定軸攪拌樁位點(diǎn)。放線結(jié)束后依靠輔機(jī)頭部定位器設(shè)計(jì)中心線平行槽的定位線。從第一根樁開(kāi)始，每隔1.2m標(biāo)記位點(diǎn)。作業(yè)時(shí)要求定位器對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位點(diǎn)，確保與水平面平行后方可動(dòng)工。

3.施工工藝

水泥攪拌樁施工方式為兩攪兩噴：攪拌機(jī)鉆桿下鉆至設(shè)計(jì)深度后，攪拌提高升樁頂位置，主要為跳打施工。

3.1 樁位定點(diǎn)

在試樁作業(yè)前提前計(jì)算并驗(yàn)證動(dòng)工參數(shù)，保障參數(shù)的精準(zhǔn)度，為下一步操作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。具體操作包括以下幾點(diǎn)：（1）檢測(cè)下鉆、提鉆速度，攪拌樁機(jī)不同檔位對(duì)應(yīng)速度不同，檢測(cè)相對(duì)速度，規(guī)定最終選取的下鉆、提鉆速度為V；（2）檢測(cè)泥漿泵流量值，最后檢測(cè)泥漿泵的流速為Q；（3）調(diào)試參數(shù)，根據(jù)下鉆和提鉆速度V及泥漿泵流速Q(mào)計(jì)算出樁體內(nèi)每米漿量。比較計(jì)算出的水泥用量和設(shè)計(jì)要求的每米水泥用量，若計(jì)算值大于設(shè)計(jì)值，則提高V或減少Q(mào)；若計(jì)算值小于設(shè)計(jì)值，則降低V或增加Q。最終結(jié)果要求計(jì)算值和設(shè)計(jì)值相一致。

3.2 樁機(jī)就位、對(duì)中

把攪拌樁機(jī)運(yùn)送至測(cè)定好的攪拌樁位點(diǎn)，然后對(duì)中。同時(shí)依靠樁機(jī)自帶的調(diào)直裝置和吊線錘雙向檢測(cè)機(jī)架垂直度，樁身的垂直允許偏差為1%。

3.3 制備水泥漿

按設(shè)計(jì)和典型施工確定的配合比拌制水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，試樁前在現(xiàn)場(chǎng)取有代表性的土樣進(jìn)行水泥土配合比設(shè)計(jì)（17%、18%、20%、22%），確定水泥摻入比。選擇土層自然含水量平均濕密度計(jì)算土容重。其平均濕密度為1.72t/m3，按照20%摻量計(jì)算確定摻量水泥用量：水泥用量=樁長(zhǎng)×樁截面積×土的密度×水泥摻入量。

當(dāng)為850 mm 樁徑（雙向水泥土攪拌樁）且水泥摻入比為20%時(shí)，每m3水泥用量=（0.425×0.425×3.14×3-0.2074）×1720×0.2=514.26kg/m3。

水灰比控制：濕法的水泥漿水灰比可取1.0～1.5，三軸水泥土攪拌樁現(xiàn)場(chǎng)試樁水灰比暫按1.2進(jìn)行試樁。水泥密度3.1t/m3，水的密度為1t/m3，按每T水泥計(jì)算：

水灰比選取1.2時(shí)，漿液比重=（1+1.2）/(1/3.1+1.2)=1.445，每m3水泥用量=（0.425×0.425×3.14×3-0.2074）×1720×0.2=513.96kg/m3，每m3泥漿體積=514.26×2.2/1.445=782.95m3。

3.4 噴漿下沉至設(shè)計(jì)深度

開(kāi)動(dòng)樁機(jī)動(dòng)力頭，沿導(dǎo)向架向下潛進(jìn)，下部葉輪和上部葉輪合作達(dá)到切土、拌勻的目的，觸及目的樁底標(biāo)高后暫停作業(yè)。確保無(wú)誤后打開(kāi)送漿泵，順沿和葉片連接的噴嘴將水泥漿噴入土體中，使固化材料附著在旋轉(zhuǎn)土壤產(chǎn)生的的空隙中，并旋轉(zhuǎn)半周。通過(guò)上部葉輪的作用將土和漿體固化材料混勻。經(jīng)過(guò)兩組葉片同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)，切割和攪拌土壤，攪拌樁機(jī)鉆桿繼續(xù)潛進(jìn)到根樁的設(shè)計(jì)標(biāo)高，完成根樁的“攪動(dòng)、噴灑、攪拌、拌勻”步驟。

3.5 攪拌提升至規(guī)定停漿面

在樁底部，攪拌、噴灑和攪拌后保持30s以上，準(zhǔn)備提升鉆頭的尖端。攪拌機(jī)升起過(guò)程維持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使?jié){液和土壤充分混合。在超出地面水平面或樁頂高度50cm后才可停止運(yùn)行鉆頭。

4.施工質(zhì)量控制

（1）成樁3天后測(cè)定成樁的均勻性。成樁7天后淺挖樁頭，檢查成樁均勻性。成樁28 天后選取常用抽芯法測(cè)定樁體的承壓能力，數(shù)量要求為總樁數(shù)的1.0%，在規(guī)定范圍接受檢測(cè)的攪拌樁不得少于總數(shù)50%。選擇雙管單動(dòng)取樣器鉆芯取樣，鉆孔直徑＞108 mm。檢測(cè)過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行：取芯率100%、現(xiàn)場(chǎng)留樣、標(biāo)記進(jìn)尺刻度、最終報(bào)告需附彩照。規(guī)定28天齡期的芯樣90%（原則上均指被抽檢的各單樁的芯樣百分比，下同）單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞0.9MPa，10%應(yīng)≥0.8MPa；90天齡期芯樣90%單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞1.1 MPa，10%應(yīng)≥1.0MPa。

（2）當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后應(yīng)噴漿并攪拌30s，并在開(kāi)始提升攪拌頭前完全和樁頂端的土壤拌勻。

（3）如果在施工過(guò)程中因其他因素造成停漿，先把攪拌頭降低至停漿區(qū)域0.5m以下，待問(wèn)題解決后再次操作。如果機(jī)器停止運(yùn)行超過(guò)3h，必須妥善拆除和清潔輸漿管，以待后續(xù)使用。

（4）在距樁頂部1m的設(shè)計(jì)高度攪拌和噴灑時(shí)應(yīng)緩慢，以確保桿頂部位置的均勻性。

（5）格柵狀加固時(shí)，相鄰樁的作業(yè)安排間隔不可超過(guò)24h，否則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法搭接相鄰樁的情況，需進(jìn)行局部補(bǔ)樁或注漿等修補(bǔ)作業(yè)。

5.施工常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

在工程進(jìn)展中，有些問(wèn)題的存在可能會(huì)拖慢工程進(jìn)度，如：（1）因?yàn)榧夹g(shù)問(wèn)題等可能造成樁位偏移、樁身傾斜；（2）三軸攪拌機(jī)械及附屬設(shè)備在施工點(diǎn)的安裝耗時(shí)需10天左右，并且設(shè)施需要較大的場(chǎng)地，對(duì)水泥儲(chǔ)量和電路要求也較高（一臺(tái)500kW的變壓器只能供應(yīng)一臺(tái)三軸攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)）；（3）噴漿時(shí)期，水泥受潮結(jié)塊導(dǎo)致噴漿阻塞、輸漿管彎折過(guò)長(zhǎng)，均會(huì)造成噴漿中斷等。

關(guān)于工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，有以下幾點(diǎn)解決方式：（1）施工前清理施工范圍內(nèi)的障礙物，不可使用雜填土回填，樁位線處做好標(biāo)記，垂直度偏差控制在1%以內(nèi)；（2）提前確定機(jī)械，預(yù)估機(jī)械占地面積，避免后期場(chǎng)地過(guò)于擁擠；（3）增大水泥用量，適當(dāng)減慢鉆進(jìn)和提升速度，減小氣體流量和保持管道壓力均勻，保證噴漿的連續(xù)性等。

6.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)三軸水泥攪拌樁進(jìn)行檢測(cè)，攪拌樁間距設(shè)計(jì)、樁體強(qiáng)度、樁長(zhǎng)等均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)、成樁質(zhì)量良好。此次雙向水泥攪拌樁變更為三軸水泥攪拌樁不僅克服了施工過(guò)程出現(xiàn)的各種問(wèn)題，保證了施工質(zhì)量，而且極大提高了施工效率，大幅縮短施工工期，可為類似工程提供參考。