摘要：本文探討了水泥土深層攪拌樁在廣東沿海地區(qū)變電站附屬工程中的設(shè)計(jì)、施工應(yīng)用和檢測等問題，提出了若干建議和想法，供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：水泥土攪拌樁；沿海地區(qū)；變電站；應(yīng)用

中圖分類號：F407.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

水泥土攪拌機(jī)是用于加固軟土地基的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，通過加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。在廣東等沿海地區(qū)（如深圳、珠海、東莞等）的變電站附屬等工程施工中，較多屬于沖積地帶，細(xì)沙土層內(nèi)含較多的淤泥，或面層土回填時未經(jīng)清表、清淤等處理，土中有機(jī)物、淤泥較多，不經(jīng)特殊處理，不能直接做站區(qū)建構(gòu)筑物的承載地基。而水泥土攪拌樁因其造價(jià)經(jīng)濟(jì)、無振動、無噪音、無污染、施工簡便、工期較短、適用范圍較廣而倍受青睞，在以上沿海地區(qū)變電站的附屬工程中應(yīng)用較多，下面結(jié)合廣東省東莞市110kV江城變電站地基加固實(shí)例探討水泥攪拌樁在軟土地基加固的應(yīng)用。

2 工程實(shí)例概況

該工程為南方電網(wǎng)110kV標(biāo)準(zhǔn)化變電站，設(shè)備除主變壓器外均位于室內(nèi)，建筑物主要有一配電樓（建筑面積2363m2，檐高18m）采用Ф400預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，其余擋土墻（圍墻）、電纜溝、道路等附屬部分置于細(xì)砂層上，并要求地基承載力特征值不小于100kPa。

根據(jù)勘察地質(zhì)報(bào)告，在勘探深度內(nèi)，場地地層為填土層、沖積層、基巖共三大層，各巖土層分布情況及工程地質(zhì)性能按自上而下如下：

（1）填土層（第1層）：素土層，灰褐色，濕、松軟，主要由粘性土和中細(xì)砂組成，回填時間短，欠固結(jié)。

（2）沖積層①細(xì)砂（第2-1層）：灰色，飽和，稍密，主要由中細(xì)粒石英砂組成，分選性差，級配一般，局部夾有粘粒，推薦承載力特征值取45kPa。②中砂（第2-2層）：灰褐、褐黃色，飽和，中密~密實(shí)，主要由中細(xì)粒石英砂組成，分選性差，級配一般，局部夾有粘粒，推薦承載力特征值取100kPa。

（3）基巖。根據(jù)以上地質(zhì)情況可以看出，第2層（沖積層）推薦承載力特征值才45kPa，不符合設(shè)計(jì)規(guī)定的100kPa。后來在配電樓管樁施工送樁時也可以看出，場地含水率較大且水位較高，必須做地基處理。

設(shè)計(jì)院通過施工單位反映的情況，立即組織勘察、監(jiān)理等單位一起現(xiàn)場進(jìn)行了開挖查看，通過實(shí)際了解，該砂層所含淤泥較多，且深度達(dá)十米左右，應(yīng)做設(shè)計(jì)變更，后來設(shè)計(jì)單位決定增加水泥土攪拌樁591根。確定所用攪拌樁直徑為600mm，樁間距1.3m，正三角形布置，樁長約12.5m，穿過淤泥層進(jìn)入中砂層一米確定樁長。施工工藝采用噴漿（濕法），水泥強(qiáng)度等級不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，其摻入比為15%，即按每米樁水泥用量76kg，水泥漿水灰比取0.55。

檢測要求：(1)成樁三天內(nèi)用輕便動力觸探檢查每米樁深的均勻性，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的1%，且不少于三根。（2）成樁28天后進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的0.5%，且每項(xiàng)單位工程不少于三根（或三點(diǎn)）。28天后載荷試驗(yàn)要求單樁承載力不小于75kN，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要求地基承載力達(dá)80kPa。（3）成樁28天后宜采用雙管單動取樣器鉆取芯樣，鑒定持力層土性，評價(jià)攪拌均勻性，檢驗(yàn)水泥土抗壓強(qiáng)度，檢驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的0.5%，且不少于三根，要求檢測水泥土立方體抗壓強(qiáng)度fcu，28?芏1.06MPa。

3 深層水泥攪拌樁的加固機(jī)制和特點(diǎn)

3.1 深層水泥攪拌樁的加固機(jī)制

淤泥質(zhì)細(xì)砂土與水泥加固的基本原理是基于水泥與土的物理化學(xué)反應(yīng)過程。施工過程中淤泥質(zhì)細(xì)砂土首先被攪拌切削成大小不等的團(tuán)塊，水泥漿摻入后，水泥包裹軟土團(tuán)。由于水泥的摻量很少，水泥與軟土之間的不充分混合，水泥土中會產(chǎn)生強(qiáng)度較大和水穩(wěn)性較好的水泥區(qū)和強(qiáng)度較低的淤泥質(zhì)細(xì)砂土塊區(qū)。水泥土的物化反應(yīng)是一個緩慢的過程，水泥與土塊表面先反應(yīng)，然后逐漸向土塊中間發(fā)展，經(jīng)過較長的時間，淤泥質(zhì)細(xì)砂土團(tuán)內(nèi)的土顆粒在水泥水解產(chǎn)物滲透作用下，逐漸改變其性質(zhì)。因此，水泥和土塊之間的強(qiáng)制攪拌越充分，土塊被粉碎的越小，水泥分布到土中越均勻，水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散性越小，宏觀的總體強(qiáng)度也越高，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻入比的增加而增加。

3.2 深層攪拌樁的特點(diǎn)

3.2.1 處理地基設(shè)備簡單，費(fèi)用較低，技術(shù)效果明顯，可用于大范圍軟基處理。

3.2.2 利用固化材料可提高加固土的早期強(qiáng)度，大大縮短工期，由于固結(jié)屈服應(yīng)力很大，故上部承重時，不會產(chǎn)生固結(jié)沉降。

3.2.3 該站旁邊均為工業(yè)廠房，攪拌樁施工過程中無振動、噪聲和污染，對周圍環(huán)境無不良影響，適合鬧市區(qū)附近施工。

3.2.4 攪拌樁為后來變更方案，而主體結(jié)構(gòu)正在施工中，所需場地較少，可以組織交叉施工。

4 深層水泥攪拌樁的施工工藝及技術(shù)要求

4.1 測量放樣。由測量工程師事先在已整平好的場地上，根據(jù)粉噴樁樁位布置圖對各樁位進(jìn)行定位，并作出明確標(biāo)示。

4.2 試樁。在攪拌樁施工前進(jìn)行工藝試樁，設(shè)計(jì)試樁數(shù)量不少于5根，水泥深層攪拌樁施工是采用攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也越高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋找最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。

4.3 樁機(jī)定位。平整場地利用自行移動將深層攪拌機(jī)移至指定樁位并對中，為保證樁位準(zhǔn)確，必須使用定位卡，控制其對中誤差≤20mm，導(dǎo)向架和攪拌軸應(yīng)與地面垂直，控制其偏差≤1%。

4.4 漿液配制。采用42.5R普通硅酸鹽水泥，沿樁體每延米水泥用量76kg。攪拌樁的水灰比控制在0.5～0.55，水泥應(yīng)抽檢合格，用水量應(yīng)準(zhǔn)確，攪拌時間不少于3min。

4.5 噴漿成樁。開啟泵機(jī)并確認(rèn)噴嘴噴出漿液后，啟動樁機(jī)下旋鉆進(jìn)噴漿成樁，施工過程中密切注意噴頭情況，發(fā)現(xiàn)有堵塞時及時清通，使噴漿連續(xù)，控制鉆進(jìn)速度低于1.0m/min，噴漿速度低于0.8m/min，轉(zhuǎn)速約60r/min，噴漿壓力1.0~1.4MPa，噴漿量30L/min。鉆進(jìn)噴漿至設(shè)計(jì)樁長或?qū)游缓螅貒姖{30s，再反轉(zhuǎn)勻速提升，使水泥土攪拌樁在初凝前達(dá)到充分?jǐn)嚢?，水泥與土充分拌和，確保攪拌樁的質(zhì)量。

4.6 提升攪拌。攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)勻速攪拌提升至地面，如有軟土包裹則應(yīng)及時清除。

4.7 重復(fù)鉆進(jìn)攪拌及提升攪拌成樁。仍按上述步驟進(jìn)行，噴漿量如已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則只需復(fù)攪而不再送漿，成樁后開動漿泵清洗管路中的殘留水泥漿，使成樁直徑和樁長達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.8 攪拌樁施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁位、樁長、樁數(shù)、噴漿量以及試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行，質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程，并應(yīng)堅(jiān)持全程的施工監(jiān)理。檢查的重點(diǎn)：水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。

5 水泥土攪拌樁施工過程中應(yīng)注意的控制措施

5.1 檢查深攪樁基及水泥漿制備設(shè)備等合格證，準(zhǔn)運(yùn)行證及試運(yùn)行情況，同時檢查參加現(xiàn)場施工人員的上崗證和操作證；

5.2 對進(jìn)場水泥必須是42.5R的新進(jìn)普通硅酸鹽水泥，審查其合格證、質(zhì)保書、出廠證明，監(jiān)理參加見證取樣，送檢合格后方可使用；

5.3 攪拌機(jī)械的攪拌頭的寬度與攪拌軸的夾角及攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)，提升速度、攪拌軸長度應(yīng)相互匹配，以確保攪拌深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過20次以上攪拌，并有專人記錄并及時完善簽名手續(xù)；

5.4 攪拌樁的搭接必須符合設(shè)計(jì)要求，施工過程中盡量避免冷接頭，對出現(xiàn)的冷接頭應(yīng)作詳細(xì)記錄，并在現(xiàn)場作明顯標(biāo)志，統(tǒng)一處理；

5.5 攪拌樁的水泥摻量及水灰比必須符合設(shè)計(jì)要求“四攪兩噴”工藝，必須確保每根樁的水泥用量，否則必須采取相應(yīng)措施；

5.6 噴漿結(jié)束后，停漿面必須高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm，確保基坑開挖時深攪樁樁體質(zhì)量符合要求；

5.7 若停機(jī)超過3小時，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，先拆卸輸漿管，清理暢通，施工過程中防止斷樁、空樁；

5.8 保證樁底、樁頂質(zhì)量，當(dāng)灰漿達(dá)到出漿口，應(yīng)噴漿攪拌“座底”30S，使灰漿完全達(dá)到底（頂）端；

5.9 因設(shè)計(jì)要求進(jìn)入中砂層一米，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)穿過細(xì)砂層后即到達(dá)中砂層，此時因砂層變得較密實(shí)，在下鉆時應(yīng)仔細(xì)查看入鉆情況，當(dāng)難以繼續(xù)加深時，應(yīng)停止往下，應(yīng)隨即均勻向上提，防止鉆頭在中砂層越鉆越緊以至于難以拔出。

6 樁基檢測方法及結(jié)論

6.1 成樁7d后，采取淺部開挖樁頭，深度超過停漿面下500mm，目測攪拌的均勻性，測量成樁直徑，檢查數(shù)量為總樁數(shù)的5%。本項(xiàng)目檢查30根，全部合格。

6.2 輕型動力觸探(N10)檢查樁體均勻性，檢查數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%。本項(xiàng)目檢查6 根Ⅰ類樁5根，Ⅱ類樁1根，無Ⅲ類和Ⅳ類樁。

6.3 成樁28d后，開挖基槽，進(jìn)行水泥土深層攪拌樁的單樁載荷試驗(yàn)3組和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)3 組，承載力全部滿足設(shè)計(jì)要求。荷載~沉降曲線P～S全部呈圓滑型，特征點(diǎn)不明顯，無明顯陡降段；沉降~時間S-lgt曲線無明顯向下彎曲，全部樁體在試驗(yàn)范圍內(nèi)未達(dá)到破壞。

6.4 為保證樁體質(zhì)量，采用雙管單動取樣器鉆芯取樣3根，樁體通長水泥土攪拌較均勻，所抽芯樣目測較密實(shí)，檢驗(yàn)芯樣抗壓強(qiáng)度平均值大于2.5MPa。以上檢測均滿足設(shè)計(jì)要求。攪拌樁基最終抽芯情況如圖1所示。

圖1 樁基抽芯情況

參考文獻(xiàn)

[1]徐曉斌，秦晶晶，高飛.深層水泥攪拌樁在某核電站重件道路軟基處理中應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2010-06-30.