李思勇

廈門市東區(qū)建設監(jiān)理有限公司（361000）

水泥攪拌樁在軟基處理施工中的應用及質(zhì)量控制

李思勇

廈門市東區(qū)建設監(jiān)理有限公司（361000）

結合某工程實例，介紹了采用水泥攪拌樁圍護形式的基坑支護在遇到特殊地質(zhì)情況的一些處理方法。

深層水泥攪拌樁；鋼花管；錨管；工期；造價

0 前言

近年來，水泥攪拌樁在地基加固中得到了廣泛的應用。水泥攪拌樁支護具有造價低、設備簡單、無噪聲、止水效果好、無振動、無污染、工期短等優(yōu)點，在基坑支護工程中起到廣泛的應用。

1 工程概況

廈門某住宅小區(qū)場地位于廈門市集美區(qū)集美新城核心區(qū)?？偨ㄖ娣e138 197.608m2,建筑層數(shù)地上14～33層，地下1層。主要結構型式為剪力墻結構。

2 施工準備

1）水泥攪拌樁施工場地應事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹根和生活垃圾等）。場地低洼處應回填黏土，不得回填雜土。

2）水泥攪拌樁應采用合格的32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計量。使用前，承包人應將水泥的樣品送中心試驗室或監(jiān)理工程師指定的試驗室檢驗。

3）水泥攪拌樁施工機械應配備電腦記錄儀及打印設備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次。

4）水泥攪拌樁施工機械必須具備良好的穩(wěn)定性能，所有鉆機開鉆之前應由監(jiān)理工程師和項目經(jīng)理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。

3 地質(zhì)情況

場地原始地貌類型屬港灣灘涂或淺灘，原地勢較低洼平坦，并大多被人工改造為養(yǎng)殖魚塘?，F(xiàn)場地除東部靠近和源路原池塘的部分地段尚未完全回填到位（現(xiàn)為淤泥堆積）外，大部分已被回填，其中在西北部部分地段堆放有土堆。

本基坑支護的土層主要由素填土、淤泥、粗砂、粉質(zhì)黏土和殘積礫質(zhì)黏性土等組成。擬建場地周邊環(huán)境：場地四周市政道路均已形成，在人行道埋設有雨、污水管道等市政管道。擬建場地各側基坑開挖范圍內(nèi)均含有軟土、淤泥，地質(zhì)條件較為復雜，所以支護設計采用較為安全、合理的水泥土墻結合大放坡的支護方式進行支護。

4 水泥攪拌樁的設計要求

水泥攪拌樁直徑為600mm，樁間距為500mm。水泥攪拌樁典型剖面施工順序要求:基坑外側表層淤泥置換→攪拌樁施工及養(yǎng)護→土方開挖至冠梁底標高、放坡噴面和冠梁的施工→土方繼續(xù)分層開挖到基坑底→基礎及地下室施工→土方回填?；又ёo形式詳見圖1。

圖1 原設計典型剖面

水泥攪拌樁施工前，須將場地舊基礎及淺層石塊清除干凈。施工時應采用至少兩攪兩噴的施工工藝。水泥攪拌機功率要求不小于45 kW。冠口梁施工前，應將攪拌樁上部質(zhì)量較差的樁頭砍除。在內(nèi)、外排水泥攪拌樁中間均設置有鋼花管，鋼花管采用振沖法或引孔法進行施工。水泥攪拌樁的提升速度≤0.5m/min。

5 施工過程中出現(xiàn)異常情況的處理

在水泥攪拌樁施工過程中，水泥攪拌樁鉆至粗砂層時，粗砂層鉆進速度平均10 cm/小時，進入砂層0.5m左右后就無法繼續(xù)鉆入，且鉆頭磨損嚴重，導致水泥攪拌樁的有效樁長無法達到設計要求。在水泥攪拌樁施工完后，初凝前，按設計要求采用振沖法施壓鋼花管，直至送樁器壓彎仍無法將鋼花管壓至設計要求的深度，僅能穿透淤泥層，無法進入粗砂層。以上兩種工藝均無法按原設計要求進行施工。后來，施工單位及時調(diào)整施工方法，將溝槽挖深至冠梁頂標高上約50 cm，先減少空孔長度,再進行水泥攪拌樁及鋼花管的施工，效果有些改善,但是入土深度還是無法達到設計要求[1]。于是根據(jù)現(xiàn)場施工情況,報請設計和勘察單位到現(xiàn)場開會處理，經(jīng)過比照地質(zhì)勘查報告，得出以下結論:

1）場地內(nèi)粗砂層標貫較高，標貫擊數(shù)達到17擊，砂層密實度高，且粗砂層較厚，導致水泥攪拌樁施工困難。

2）現(xiàn)有場地平整時比原設計填高了約3m，水泥攪拌樁施工空孔較長,鋼花管施工定位不準，導致施工困難。

鑒于以上原因分析，經(jīng)設計變更，取消原設計鋼花管，在水泥攪拌樁懸臂部位中間段加設一排錨管，具體設計變更做法見圖2。

圖2 設計變更典型剖面

表1 巖土設計參數(shù)建議值

6 基坑監(jiān)測情況

在基坑開挖及地下室施工過程中，主要對本工程支護結構水平位移、周邊道路及坡頂垂直位移、地下水位變化、深層水平位移、周邊已有市政管線的變形進行監(jiān)測。本基坑圍護工程的設計預警值為：基坑的支護結構水平位移累計值達到35mm或變化率為3mm/d；基坑周圍地面沉降量累計值達到40mm或變化率為4mm/d；深層水平位移值累計值達到35mm，或變化率為3mm/d。監(jiān)測期限從基坑開始挖至地下室土方回填期間[2]。

1）垂直位移監(jiān)測結果

監(jiān)測期間，周圍地面最大沉降量為8mm，最小沉降量為1mm。

2）樁頂水平位移監(jiān)測結果

監(jiān)測期間，東北角因地下淤泥層較厚，樁頂水平位移為整個場地最大的區(qū)域。水平位移最大值為10mm，最小值為1mm。其余位置的樁頂水平位移量較小。

3）深層水平位移

監(jiān)測期間，東北角因地下淤泥層較厚，深層水平位移為整個場地最大的區(qū)域，深層水平位移最大值為6mm，最小值為1mm。

經(jīng)過6個多月的監(jiān)測，所有變形監(jiān)測指標均未超過設計計算預警值,地下室底板施工完成后，基坑變形趨于穩(wěn)定，現(xiàn)地下室已全部回填，因此，該變更后的設計方案是安全、可行的。

7 質(zhì)量問題原因分析及控制措施

7.1 水泥攪拌樁噴粉量不足

1）質(zhì)量問題及現(xiàn)象

粉噴樁和旋噴樁均是對軟土地基深層加固的有效方法。由于加固料（粉體固化劑和漿液固化劑）的噴入劑量達不到設計要求，使得樁體強度達不到設計要求。

2）預防措施

①每個工作班開工前認真檢查設備，特別是檢查空壓機運行狀況和輸氣管道的密封情況，及時對噴嘴進行清理。

②在操作過程中，隨時記錄壓力、噴入量、提升速度等有關資料，隨時進行檢查分析，發(fā)現(xiàn)噴入量不足時，立即進行下沉復噴。

③嚴格檢查粉體（水泥、石灰粉）的質(zhì)量及液漿的濃度，不允許使用過期、受潮變質(zhì)的材料。

④使用可以自動記錄噴入量的設備，記錄噴入量和噴入總量。

⑤施工人員不得無故在噴射過程中停機，嚴禁在沒有噴射的情況下進行鉆桿提升。因停電或機械故障等中斷噴漿時，應采取復鉆措施，復鉆時樁身要與中斷的成樁重疊重疊部分不小于1m[3]。

7.2 攪拌樁強度不均

1）質(zhì)量問題目及現(xiàn)象

對成樁進行強度檢查時，往往會發(fā)現(xiàn)一些樁體的強度很不均勻，雖然有的部位（深度層次）強度很高，但是有的部位強度達不到設計要求，只好進行補樁處理。

2）預防措施

①開始施工前,對機械各部進行詳細檢查，不得使用帶病機械進行作業(yè)。

②對所要處理的軟土層各層密度情況詳細掌握,控制好不同密度層次的粉體或漿液的噴入量，不可籠統(tǒng)地控制勻速提升鉆頭。

③嚴格控制原材料的質(zhì)量和漿液的濃度。

④杜絕使用過期、受潮變質(zhì)的材料。

⑤在噴入過程中，仔細觀察和記錄氣壓和噴入量的情況，有問題及復噴。

7.3 水泥攪拌樁斷樁

1）質(zhì)量問題及現(xiàn)象

對已經(jīng)處理完畢的樁體進行質(zhì)量檢查，出現(xiàn)樁體在一定深度層次上沒有強度。

2）預防措施

①施工前對機械及管道進行詳細檢查，確保施工正常連續(xù)進行。

②嚴格檢查控制粉體質(zhì)量和漿液的濃度與質(zhì)量。

③杜絕使用過期、受潮變質(zhì)的材料。

④正式施工前進行試樁施工，確定各項技術參數(shù)，并經(jīng)設計、質(zhì)檢部門簽字認可。特別是要確定不同深度的鉆頭提升速度。

⑤保證粉體或漿液的儲備量。

⑥經(jīng)常檢查鉆頭，磨損嚴重時容易堵塞，要及時更換。

⑦軟土層中有黏土層時,在鉆進和提升鉆頭時，嚴格控制速度，逐步緩慢提升，保證將黏土攪碎并拌和均勻[4]。

8 質(zhì)量檢驗

水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進行樁身質(zhì)量檢驗。

檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。

9 工期比較

合同約定的水泥攪拌樁施工工期為60日歷天，水泥攪拌樁有效樁長共計約50 000m，選用雙軸水泥攪拌機設備3臺。鋼花管采用振沖法進行施工，每臺機械每天預計施工有效樁長米數(shù)約350m。

工程施工過程中遇到特殊的地質(zhì)情況，如采用引孔法進行鋼花管施工的話，工程造價不僅會增加，而且施工工期至少延誤50日歷天。綜合考慮以上因素,設計單位對原設計方案進行了調(diào)整。變更設計后，取消鋼花管，增加錨管施工工藝。施工單位根據(jù)調(diào)整后的設計先進行水泥攪拌樁施工，每臺機械每天施工有效樁長米數(shù)約500m。同時,錨管和腰梁施工結合土方開挖同步進行，基本上不占用施工主要工期,大大加快了整體施工進度。按照基坑支護完工后進行工期統(tǒng)計，實際施工工期為53日歷天，不但未發(fā)生工期延誤,甚至比合同工期提前7日歷天。

10 造價比較

將以上兩個設計方案進行比較:雖然增加了水泥攪拌樁排數(shù),但是縮短水泥攪拌樁有效樁長，取消鋼花管，增加錨管及腰梁施工，這樣就大大減小了施工難度系數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計，變更后的設計方案工程造價比原設計方案的工程造價略增加成本20萬元。但工期縮短約2個月,財務成本節(jié)約了約180萬元。

11 結語

采用水泥攪拌樁重力式擋土墻支護方案，在經(jīng)濟和安全方面均取得了良好的效益?；釉O計原則是力求達到安全和經(jīng)濟的和諧統(tǒng)一，同時貫徹基坑支護“動態(tài)設計、信息施工”的原則，盡量作到設計合理，施工方便?？傊?，在現(xiàn)場施工遇特殊地質(zhì)情況，經(jīng)各參建單位現(xiàn)場處理后，設計單位提出了設計修改方案，施工后的基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，修改方案是可行性。在滿足基坑邊坡支護安全的前提下，雖然工程造價略有增加，但縮短了工期，能提前達到商品房的預售條件，節(jié)約了財務成本，達到了進度和投資兩方面控制的目的。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支護技術規(guī)程[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑樁基技術規(guī)范[S].

[3]俞躍平.深層攪拌樁法在深基坑圍護中的應用[J].2011(12).

[4]劉建偉.水泥攪拌樁在高層建筑地基處理中的設計與應用[J].2009(06).