劉 偉 王鵬飛 陳承明

（中交二公局東萌工程有限公司）

長江沿岸河漫灘以及階地地段，由沖洪積形成。其上部為灰色、深灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑狀態(tài)，局部夾粉土，厚度一般為10～30m；下部為黃灰色、黃褐色粉質(zhì)黏土，可塑-硬塑狀態(tài)，厚度5～15m。為了減少工程造價(jià)，可采用雙向水泥攪拌樁施工技術(shù)。水泥攪拌樁是軟土地基處理的常用方法，其施工技術(shù)具有適用范圍廣、加固效果好、施工工藝簡單、施工成本低、工期短等優(yōu)點(diǎn)[1]。但針對(duì)上述地質(zhì)情況，需對(duì)水泥攪拌樁施工工藝進(jìn)一步優(yōu)化，以解決水泥凝結(jié)時(shí)間慢、深層軟土成型難度大等難題，提高水泥攪拌樁施工質(zhì)量。

1 工藝特點(diǎn)分析

⑴將深灰色、腐殖氣味的淤泥質(zhì)土進(jìn)行清除，換填含水量小的粉質(zhì)土，并分層對(duì)換填粉質(zhì)土進(jìn)行碾壓壓實(shí)，確保施工機(jī)具安全就位，進(jìn)一步加強(qiáng)軟土路基成樁質(zhì)量。

⑵優(yōu)化水泥攪拌樁施工工藝，由2噴4攪傳統(tǒng)工藝的提鉆時(shí)噴漿優(yōu)化為下鉆時(shí)噴漿，此工藝既能保證鉆進(jìn)順暢、不堵管，又能保證水泥攪拌樁的均勻性，確保成樁質(zhì)量。

⑶長江沿岸處地下水豐富，為保證成樁質(zhì)量，水泥漿中摻入DN-HPC高效減水劑。

⑷考慮經(jīng)濟(jì)型原則，設(shè)計(jì)采用等邊三角梅花型布設(shè)雙向水泥攪拌樁，處治樁長8～18m不等，處理至坡腳線外1m，間距1.1～1.4m，樁徑50cm。軟土較淺路段，水泥攪拌樁宜打穿軟土層并深入其下堅(jiān)硬土層不小于100cm。

⑸水泥攪拌樁樁頂面設(shè)置40cm碎石+兩層雙向鋼塑土工格柵，邊坡碎石側(cè)采用反濾包邊土工布對(duì)碎石進(jìn)行整體固定。

⑹檢測依據(jù)：水泥攪拌樁7天強(qiáng)度為不小于0.8MPa，28天強(qiáng)度為不小于1.6MPa，90天強(qiáng)度為不小于2.4MPa。攪拌樁成樁28d后進(jìn)行荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)單樁承載力和復(fù)合地基承載力，其中單樁承載力＞140kN，復(fù)合地基承載力＞150kPa，水泥攪拌樁水泥用量不少于15%。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 水泥攪拌樁施工工藝流程

對(duì)于深層軟土地基的水泥攪拌樁施工工藝，根據(jù)項(xiàng)目具體情況，對(duì)其工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

傳統(tǒng)的2噴4攪工藝：樁位放樣→攪拌鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)位置→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開鉆桿高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿至地平面→成樁結(jié)束→進(jìn)行下一根樁施工。

優(yōu)化后的2噴4攪工藝：樁位放樣→攪拌鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)位置→打開高壓注漿泵→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度并同時(shí)噴水泥漿→反循環(huán)提鉆復(fù)攪→重復(fù)下鉆至設(shè)計(jì)深度并同時(shí)噴水泥漿→反循環(huán)提鉆復(fù)攪至地平面→成樁結(jié)束→進(jìn)行下一根樁施工。

優(yōu)化后優(yōu)點(diǎn)：在水泥攪拌樁鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，由于鉆機(jī)的噴漿口朝下，故攪拌下沉鉆進(jìn)時(shí)，同步噴漿作業(yè)，可有效防止噴漿口堵住，既能保證鉆進(jìn)順暢、不堵管，又能保證水泥攪拌樁的均勻性，確保成樁質(zhì)量。

2.2 試樁

在正式大規(guī)模對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行施工的準(zhǔn)備階段，為了確保該地區(qū)水泥攪拌樁施工的順利進(jìn)行，必須要對(duì)其采取成樁工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的主要在于確保所得出的各項(xiàng)技術(shù)的檢測指標(biāo)都是最佳狀態(tài)（包括鉆機(jī)攪拌次數(shù)、水泥漿水灰比、泵送時(shí)時(shí)間、泵送壓力、提升速度、下鉆速度、復(fù)攪深度等）。此外，為了保障所使用施工工藝能夠讓成樁的各項(xiàng)參數(shù)都符合標(biāo)準(zhǔn)，必須要在其不合格的情況下不斷進(jìn)行調(diào)整。

2.2.1 成樁工藝試驗(yàn)要求

試驗(yàn)樁數(shù)至少為5根。必須符合設(shè)計(jì)圖紙所標(biāo)注的各項(xiàng)參數(shù)要求（如每米摻灰量等）。為了確保攪拌的均勻性，需使用“4攪2噴”這一施工工藝，以保證攪拌的均勻程度。

2.2.2 試樁檢測

⑴在成樁7天時(shí)間內(nèi)，采用輕便觸探器對(duì)加固后土樣進(jìn)行鉆取采集，同時(shí)對(duì)攪拌的均勻程度進(jìn)行檢查。使用對(duì)比法，采集儀器的擊數(shù)來檢測攪拌樁樁身的強(qiáng)度。28天后，根據(jù)監(jiān)理指示，在樁體的樁頭、樁身及樁底等不同位置隨機(jī)鉆孔取芯。

⑵水泥攪拌樁試樣的平均無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥0.8MPa。進(jìn)行取芯時(shí)必須要保證樣品的完整性以及原狀強(qiáng)度。

⑶因?yàn)椤豆奋浲恋鼗返淘O(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTGT D31-02-2013）中沒有明確要求水泥攪拌樁復(fù)合地基的荷載試驗(yàn)檢測頻率，所以參見《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）第7章“復(fù)合地基”中第三節(jié)“水泥土攪拌樁復(fù)合地基”的相關(guān)要求，采用輕便觸探法抽檢，抽檢的比例應(yīng)不小于1%或監(jiān)理工程師規(guī)定的數(shù)值。

⑷進(jìn)行現(xiàn)場載荷試驗(yàn)（關(guān)于深層攪拌樁復(fù)合地基強(qiáng)度的載荷板試驗(yàn)，交通部目前沒有標(biāo)準(zhǔn)），參見國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）以及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）的相關(guān)規(guī)定。采用水泥攪拌樁處理的復(fù)合地基承載力基本值依據(jù)置換率、地質(zhì)條件、單樁承載力等進(jìn)行計(jì)算，一般應(yīng)≥150kPa。

2.2.3 試樁結(jié)果

本項(xiàng)目試樁確定的水灰比如下，水:水泥:減水劑=25.45:63.22:6.322，經(jīng)過試樁后，其水泥攪拌樁長度、28d樁身強(qiáng)度、單樁承載能力和復(fù)合地基承載力均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具備下一步施工的條件。

2.3 操作要點(diǎn)

安徽蕪湖國道項(xiàng)目水泥攪拌樁施工地處長江中下游水系發(fā)達(dá)地帶，水泥攪拌樁施工主要解決各養(yǎng)殖塘、老河道處的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，提高其承載力，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，水泥攪拌樁施工前首先解決養(yǎng)殖池塘、老河道處的排水問題，并在溝塘底部挖掘帶腐殖質(zhì)的淤泥，然后回填素土進(jìn)行壓實(shí)，在確保機(jī)械穩(wěn)定性后，開始水泥攪拌樁打設(shè)作業(yè)。

2.3.1 施工前的準(zhǔn)備

⑴材料進(jìn)場及檢測：施工中使用的水泥為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，并與DN-HPC高效減水劑混合。水泥應(yīng)做好防雨、防潮措施，施工前應(yīng)將水泥、減水劑等材料樣品進(jìn)行檢測，檢測合格后方可使用。

⑵施工設(shè)備進(jìn)場及檢測：攪拌樁機(jī)的計(jì)量器具、測量GPS、全站儀和試驗(yàn)檢測儀器送至進(jìn)行第三方資質(zhì)單位標(biāo)定并出具檢測報(bào)告，確保儀器合格。

⑶人員準(zhǔn)備：一個(gè)作業(yè)班組配備現(xiàn)場工程師1人，現(xiàn)場質(zhì)檢員1名，鉆機(jī)操作人員2人，普工3人，施工前對(duì)所有施工人員進(jìn)行安全、技術(shù)交底。

⑷場地整理：本項(xiàng)目水泥攪拌樁位于養(yǎng)殖塘、老河道處，首先對(duì)其進(jìn)行排水及挖除溝塘底帶腐殖質(zhì)的淤泥，然后采用素土進(jìn)行分層回填夯實(shí)，確保壓實(shí)系數(shù)不小于0.9即壓實(shí)度不小于90%。同時(shí)為了確保鉆機(jī)穩(wěn)定，地面淺水需挖集水坑排水，同時(shí)鋪設(shè)鉆機(jī)底座鋼管。

2.3.2 測量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙給定樁間距及現(xiàn)場查看，繪制了每段落水泥攪拌樁樁位布置圖并經(jīng)監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位審批。首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放出施工區(qū)段的中線和邊線，然后根據(jù)已批復(fù)的樁位平面布置圖，用卷尺量距離，采用竹子或板條做好標(biāo)記。樁位誤差不得大于5cm，且在施工過程中持續(xù)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)管力度，嚴(yán)禁私自移動(dòng)樁位標(biāo)記，同時(shí)做好樁位復(fù)測工作，以確保樁位的準(zhǔn)確性。

2.3.3 樁機(jī)的就位、調(diào)平

在進(jìn)行該環(huán)節(jié)施工準(zhǔn)備階段，施工人員要清理場地以確保其平整性，并分別采用水平尺和錘球來調(diào)整機(jī)身整體水平及鉆桿垂直度，主要包括以下方法：

⑴在懸掛錘球到樁架頂部位置后，采用鋼尺來測量錘球水平距離鉆桿的具體數(shù)值。

⑵為了確保樁機(jī)單樁體能滿足施工要求，其豎直度必須小于錘繩有效長度（高度）比值的1.5%；若大于1.5%，就要采用“千斤頂+移動(dòng)下方枕木”的方式來調(diào)整樁機(jī)平臺(tái)。

2.3.4 制備水泥漿

制備水泥漿必須要根據(jù)試樁所得出的配比來加以控制；同時(shí)，為了保證配比數(shù)據(jù)的有效性與真實(shí)性，要組織專業(yè)人員來詳細(xì)記錄相關(guān)內(nèi)容（主要包括水泥漿制備灌輸、水泥摻量、外加劑摻量、泵送漿液時(shí)間等）。

本工程水泥漿采用了現(xiàn)場配備的方式，且在使用時(shí)確保符合以下條件：

⑴為方便管道泵送和設(shè)備噴攪施工，制備好的水泥漿須在整體上呈現(xiàn)出較好的流動(dòng)性，且沒有離析現(xiàn)象。

⑵在具體施工時(shí)，要采取“隨拌隨用”方式，且要求施工人員要在勻速攪拌的同時(shí)添加過濾網(wǎng)來將雜質(zhì)篩掉。

⑶已完成攪拌的水泥，靜置時(shí)間必須＜2h；若靜置時(shí)間＞2h，則將其廢棄。

2.3.5 鉆進(jìn)并噴漿

水泥攪拌在鉆進(jìn)與噴漿環(huán)節(jié)，要在攪拌機(jī)電力系統(tǒng)已開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，將起重機(jī)鋼繩松開，目的在于讓設(shè)備鉆桿可以朝著導(dǎo)向架進(jìn)行攪拌施工并切土下沉；與此同時(shí)，為確保該下沉速度能控制在0.8～1.5m/min，可使用電機(jī)電流表對(duì)鉆桿加以控制（電流需＜70A）。

樁底標(biāo)高的控制措施包括：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙已給定的樁長，以原地面標(biāo)高為基準(zhǔn)，通過鉆桿長度控制樁底標(biāo)高，確保樁長不小于設(shè)計(jì)樁長。鉆進(jìn)過程中攪拌頭下沉?xí)r，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行噴漿作業(yè)，可有效預(yù)防鉆桿噴漿頭堵塞。

2.3.6 反轉(zhuǎn)提升確保水泥漿液通過輸漿管和鉆桿壓入加固土底部

攪拌機(jī)施工至設(shè)計(jì)深度后，攪拌頭應(yīng)在此位置持續(xù)攪拌1～2min，確保水泥漿液與樁底土壤混合均勻，以滿足施工要求。

需注意的是，當(dāng)攪拌頭處于提升狀態(tài)時(shí)，為了讓土體能夠均勻攪拌水泥漿液，施工人員一定要保持慢速；另外，噴漿要在攪拌頭已伸出地面準(zhǔn)備鉆進(jìn)環(huán)節(jié)時(shí)進(jìn)行，此時(shí)要控制好噴漿頭鉆進(jìn)下沉速度（0.8～1.5m/min）。

2.3.7 復(fù)攪下沉噴漿、反轉(zhuǎn)提升出地面

攪拌機(jī)提升至工作基準(zhǔn)面下0.5m時(shí)，停止噴射漿液。復(fù)攪下沉?xí)r繼續(xù)噴漿，噴漿達(dá)到設(shè)計(jì)加固深度，噴漿壓力不小于0.4MPa，速度一般為0.5～0.8m/min，然后反旋轉(zhuǎn)提升出地面。

清洗并移動(dòng)樁機(jī)，進(jìn)行下一根樁的施工，重復(fù)上述施工步驟⑵至⑺即可。樁機(jī)位移前，首先往攪拌桶中注入適量清水，啟動(dòng)灰漿泵，清洗管道殘留漿液與攪拌頭，清洗干凈后方可位移樁機(jī)。

3 效益分析

3.1 不同工藝的對(duì)比

設(shè)計(jì)給定的水泥攪拌樁施工工藝采用傳統(tǒng)的工藝，本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際情況，采取了優(yōu)化后的施工工藝，具體對(duì)比如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工藝與優(yōu)化工藝對(duì)比

3.2 不同處理方案的效益對(duì)比

經(jīng)過與高壓旋噴樁、CFG樁、預(yù)應(yīng)力管樁地造價(jià)、施工效率、質(zhì)量控制、安全環(huán)保及對(duì)周邊結(jié)構(gòu)物影響程度等方面做對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)適宜的地區(qū)采用水泥攪拌樁施工效益顯著。具體如表2所示。

表2 效益對(duì)比

4 結(jié)語

針對(duì)長江沿岸河漫灘以及階地地段由沖洪積形成的軟土層厚特殊地質(zhì)，其流塑狀態(tài)的灰色、深灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層厚度大，水泥凝結(jié)時(shí)間慢、深層軟土成型難度大等特點(diǎn)，蕪湖國道項(xiàng)目采用改進(jìn)的2噴4攪水泥攪拌樁施工工藝，取得圓滿成功，順利通過第三方檢測驗(yàn)收。本工藝在施工過程中無振動(dòng)頻率，施工噪音小，環(huán)境污染小，不影響周圍居民的正常生活及工作，能確保周圍民房、廠房及既有設(shè)施的完好無損，社會(huì)效益和環(huán)境效益顯著，可為后期南方水網(wǎng)地區(qū)、地下水豐富區(qū)域的水泥攪拌樁施工提供借鑒。