□張圣西 □周 沛（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.工程概況

大沙河閘位于大沙河的入湖口處，閘軸線距湖西大堤約130 m，閘兩側(cè)通過大沙河河堤與湖西大堤連接。主要建筑物包括節(jié)制閘閘室、船閘上閘首以及防滲范圍內(nèi)的上、下游翼墻和船閘閘室，為1級建筑物；次要建筑物包括船閘下閘首以及防滲范圍外的上、下游翼墻和船閘閘室，為3級建筑物。建筑物的擋洪標(biāo)準(zhǔn)同湖西大堤，按防御1957年洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，擋洪水位37.0 m；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，出口水位與南四湖同頻率遭遇，出口水位為36.3 m，設(shè)計(jì)流量1360.0 m3/s。

閘址處揭露地層主要為第四紀(jì)沖、洪積而成，層中夾層、互層較多，上更新統(tǒng)（Q3）土層均含有砂礓，且自上而下砂礓的粒徑逐漸增大。場區(qū)地層自上而下分為8層：（0）層為人工（堆）填土、（1-1）層為黃色砂壤土、（1-2）層黃色中、輕粉質(zhì)壤土、第（2）層為黃色粘土、第（3-1）層為黃、灰黃色粘土，夾中粉質(zhì)壤土層和少量砂壤土薄層、第（3-2）層以黃或灰色粉質(zhì)粘土夾輕粉質(zhì)壤土、第（4）層為黃、灰黃色細(xì)砂、砂壤土、第（5）層以黃、灰黃夾灰白或灰綠色中粉質(zhì)壤土和輕粉質(zhì)壤土互層、第（6）層為黃或灰黃、灰白色粉質(zhì)粘土、第（7）層為黃色含礫中粗砂、第（8）層為黃夾灰或褐黃色粉質(zhì)粘土。

上閘首、左右岸岸墻、翼墻等水工建筑物及相關(guān)工程基礎(chǔ)采用水泥土攪拌樁加固處理。樁的置換率分別達(dá)到：岸墻22.4%，翼墻直線段26.8%，圓弧段22.3%，船閘上閘首26.9%。設(shè)計(jì)樁長10 m，樁底深入持力層3-2輕粉質(zhì)壤土夾粘土層中1.0 m。加固范圍內(nèi)的地基土層物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 加固范圍內(nèi)的地基土層物理力學(xué)指標(biāo)表

由于存在多層不同性質(zhì)的土層，因此需要選擇一種薄弱土層作為目標(biāo)進(jìn)行處理，以確定施工技術(shù)參數(shù)。第2層土為粘土，在攪拌樁施工范圍的最上部，受到的荷載最大，且其承載力低于其余土層，因此選擇該土層土作為加固目標(biāo)。地基加固處理技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 地基加固處理技術(shù)指標(biāo)表

2.施工規(guī)劃

2.1 施工組織安排

考慮到汛期基坑過水以及地下水的影響，建筑物基礎(chǔ)開挖時(shí)預(yù)留1 m的保護(hù)層暫不開挖。為此，先將左岸建筑物基礎(chǔ)開挖至EL31.0 m高程，然后在此高程處進(jìn)行攪拌樁的施工，停漿面高程為設(shè)計(jì)樁頂高程以上30 cm。上部攪拌樁孔為空樁頭，不噴漿。攪拌樁施工完成后，將上部預(yù)留土方挖除，破除樁頭至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，進(jìn)行復(fù)合地基承載力的檢測和上部水泥土褥墊層的施工。汛期基坑過水，汛后將水抽排，開始進(jìn)行建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工。

2.2 施工水、電布置

水泥攪拌樁施工利用前期準(zhǔn)備、施工階段形成的水、電系統(tǒng)。從施工變壓器直接通過185 mm2電纜接入水泥攪拌樁施工現(xiàn)場，長度約100 m，用電總功率約為200 kW，在工作面設(shè)置移動(dòng)式配電柜，然后敷設(shè)70 mm2電纜，接入攪拌樁機(jī)。

水泥攪拌樁經(jīng)檢測合格的地下水，配置3m3水箱。

3.施工主要技術(shù)參數(shù)

施工采用2臺(tái)ZGZ-A型水泥土攪拌機(jī)，灰漿泵型號為BW-150型，工作壓力為0.4～0.6 MPa。提升速度：提升速度控制在1 m/min以內(nèi)，并與噴漿速率相匹配。樁身垂直度：≤1%。深度記錄誤差：≤5 cm。漿液水灰比：水灰比根據(jù)試樁情況確定,水灰比為0.55。段漿量：根據(jù)試樁的結(jié)果確定，段漿量為4.6L/10 cm。漿液比重：與水灰比相匹配，漿液比重為1.775。停漿面位置：為保證承重樁樁頭質(zhì)量，停漿面必須高于設(shè)計(jì)樁頂高程0.3 m。

4.工藝性試樁

主要是確定水泥攪拌樁的主要施工工藝技術(shù)參數(shù)：鉆進(jìn)速度、提升速度、水灰比等，通過試樁以確定最終的施工技術(shù)參數(shù)以指導(dǎo)大面積的樁基施工。

水泥土攪拌樁在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，以確定該場地的施工工藝技術(shù)參數(shù)。試樁地點(diǎn)為岸墻外側(cè)1 m，試樁樁數(shù)為2根，樁長為10 m。

4.1 試樁方案

根據(jù)室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。水泥摻入量15%進(jìn)行試樁。先采用水灰比為0.6進(jìn)行試驗(yàn)，流易性及攪拌均勻度都比較好，則按水灰比0.55繼續(xù)試驗(yàn)；如流易性或攪拌均勻度不太好，則說明水灰比偏小，則將水灰比調(diào)大到0.65進(jìn)行下根樁的試驗(yàn)。

4.1.1 初步參數(shù)

4.1.1.1 噴漿量

土的自然密度為1.82 g/cm3，樁徑為0.5，水泥摻量15%，通過計(jì)算：水灰比0.6：段漿量為4.9L/10 cm。水灰比0.55：段漿量為4.6L/10 cm。水灰比0.65：段漿量為5.2L/10 cm。

4.1.1.2 鉆進(jìn)速度Vz和提升速度V提

根據(jù)噴漿量和泵流量計(jì)算,并結(jié)合現(xiàn)場取得的經(jīng)驗(yàn),選用鉆進(jìn)速度Vz=80 cm/min,取提升速度V提=100 cm/min。

4.1.1.3 注漿量的出口壓力

當(dāng)?shù)貙咏M分以粘土為主時(shí),為保證漿液與粘土拌和均勻并充分反應(yīng),取出口壓力為0.4～0.6 MPa。當(dāng)?shù)貙訛樯靶酝習(xí)r,適當(dāng)減少壓力,取0.3～0.5 MPa。當(dāng)施作下半部分樁體時(shí),適當(dāng)增加噴漿壓力,以保證樁身水泥摻入量滿足要求，噴漿壓力可通過回漿管調(diào)節(jié)。

4.1.1.4 旋轉(zhuǎn)速度

根據(jù)鉆機(jī)的性能,取旋轉(zhuǎn)速度為90 r/min。

4.1.2 計(jì)算單組樁水泥用量

按水泥摻入量15%，水灰比0.6計(jì)算。

土天然容重1820 kg/m3，樁體截面積：0.196 m2,則每米水泥用量為：1830×15%×0.196=53.5 kg/m，則一根樁水泥用量為53.5×10.3＝551 kg，拌制一桶水泥漿，每桶水泥用量為551 kg，拌和用水331 kg。

4.1.3 試樁工藝

采用“兩噴四攪”，施工過程中采用SJC型水泥攪拌樁漿量檢測記錄儀控制段漿量和總漿量。

4.2 試樁的檢查

樁身垂直度每根樁施工時(shí)均用水準(zhǔn)尺或其他方法檢查導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度，間接測定樁身垂直度。通常垂直度誤差不超過1%。

水泥土攪拌樁成樁7d后，采用淺部開挖樁頭（深度宜超過停漿面以下0.5m）的辦法，目測檢查攪拌的均勻性，兩側(cè)成樁直徑。

5.水泥攪拌樁施工

5.1 施工方案

根據(jù)本工程施工特點(diǎn)，考慮到粘土不易攪拌等，攪拌樁施工工藝采用了“兩噴四攪”的施工方法進(jìn)行施工。第一次預(yù)攪噴漿下沉到設(shè)計(jì)高程為一噴一攪；攪拌提升為一噴二攪；第二次再攪拌噴漿下沉為二噴三攪，再攪拌提升為二噴四攪。施工過程中使用BJ-A型水泥土攪拌樁漿量檢測記錄儀（以下簡稱流量計(jì)）控制段漿量及總漿量。

岸翼墻、上閘首以及第一聯(lián)節(jié)制閘基礎(chǔ)土方一次開挖到EL31.0 m高程，在形成的基坑底部周圍挖80 cm深的排水溝以排水，然后在此高程進(jìn)行攪拌樁的施工，但是停漿高程為設(shè)計(jì)樁頂高程以上30 cm。其余上部攪拌樁孔為空樁頭，不噴漿。攪拌樁施工完成后，將上部預(yù)留土方挖除，破除預(yù)留的樁頭至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，進(jìn)行復(fù)合地基承載力的檢測和上部水泥土褥墊層的施工。

5.2 施工工藝流程

本工程采用兩噴四攪的施工工藝，具體工藝流程如下：場地整平→測量樁位→機(jī)械就位→攪拌噴漿下鉆（速度≤50 cm/min）→到達(dá)樁底，攪拌30s后再提升鉆具（速度≤100 cm/min），確保底部有足夠的漿量→提升攪拌高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高30 cm→重復(fù)攪拌噴漿下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→重復(fù)攪拌提升至規(guī)定標(biāo)高→關(guān)閉攪拌機(jī)械→移位。

5.3 施工工藝說明

第1，就位對中、整平：移動(dòng)深層攪拌樁機(jī)到達(dá)預(yù)定樁位，對中、整平。

第2，流量計(jì)各參數(shù)設(shè)定：設(shè)置深度零點(diǎn)、段漿量、樁長、總漿量等。

第3，攪拌噴漿下沉：啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)電機(jī)，使鉆桿沿龍門塔架攪拌噴漿下沉到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，待漿液到達(dá)噴漿口，再按設(shè)計(jì)的下沉速度邊噴漿（漿量約為總漿量的50%）邊下沉攪拌。下沉速度由電器控制裝置的電流監(jiān)測表控制，工作電流不應(yīng)大于額定電流，且為保證攪拌噴漿均勻。

第4，制備固化劑漿液：深層攪拌樁攪拌噴漿下沉的同時(shí)，后臺(tái)拌制水泥漿，待壓漿前將漿液經(jīng)過濾網(wǎng)倒入儲(chǔ)漿筒中。

第5，攪拌提升：深層攪拌樁機(jī)提升攪拌高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高30 cm。

第6，二次下沉噴漿、攪拌提升：重復(fù)第3、第4、第5操作。

第7，樁機(jī)按設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)的樁位移動(dòng)，開始下一個(gè)樁體施工。如此循環(huán)施工，完成所有樁體施工。

6.水泥土攪拌樁檢測

6.1 靜荷載試驗(yàn)

水泥土攪拌樁靜荷載試驗(yàn)主要指承受的復(fù)合地基試驗(yàn)。豎向承載力試驗(yàn)可分為復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)。單樁載荷試驗(yàn)僅能檢測樁體承載力，不能反映樁體和地基土共同作用關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果只能為設(shè)計(jì)提供復(fù)合地基承載力計(jì)算參數(shù)，不能直接檢測出復(fù)合地基承載力。復(fù)合地基靜載試驗(yàn)可直接測出復(fù)合地基承載力。

首先，載荷試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足試驗(yàn)荷載條件時(shí)，并在成樁28 d后進(jìn)行，檢查數(shù)量為樁總數(shù)的l.0%，且每項(xiàng)單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。

其次，經(jīng)觸探和載荷試驗(yàn)后對樁身質(zhì)量有懷疑時(shí)，在成樁28 d后，用雙管單動(dòng)取樣器鉆取芯樣作抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%，且不少于3根。

6.2 取芯試驗(yàn)

水泥土攪拌樁成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭（深度宜超過停漿面以下0.5 m）的辦法，目測檢查攪拌的均勻性，兩側(cè)成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5%。成樁后28 d，從樁身取鉆孔取樣進(jìn)行樁體強(qiáng)度的檢測。

取芯檢測是一種直觀準(zhǔn)確的水泥土攪拌樁施工質(zhì)量檢測方法。該方法可根據(jù)芯樣直接檢驗(yàn)樁的連續(xù)性、均勻性、密實(shí)度、樁長、端承條件等，也可以將芯樣制作成試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢驗(yàn)樁體強(qiáng)度。

7.結(jié)語

水泥攪拌樁的質(zhì)量控制貫穿在施工的全過程，其質(zhì)量檢測就顯得極為重要，施工過程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄，并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定。通過樁位偏差檢測、樁身垂直度檢測、樁身水泥摻量、攪拌頭上提噴漿的速度及水泥漿液攪拌均勻性的檢測來驗(yàn)收水泥土攪拌樁質(zhì)量是否符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。