廣東遠峰建設(shè)工程有限公司 廣東佛山 528299

摘要：采用合理的施工技術(shù)能有效提高施工的質(zhì)量。本文結(jié)合某工程為例，闡述了釘形水泥土雙向攪拌樁的技術(shù)原理和加固軟基的施工工藝，結(jié)合超長釘形攪拌樁的施工難點，對施工設(shè)備和施工工藝進行了改良和優(yōu)化，完成了釘形水泥土雙向攪拌樁的施工，施工完成后，檢測結(jié)果說明了釘形水泥土雙向攪拌樁處理的各項數(shù)據(jù)都滿足設(shè)計要求，值得其他工程參考。

關(guān)鍵詞：軟土地基；超長釘形水泥土雙向攪拌樁；復(fù)合地基；施工技術(shù)

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，城市建設(shè)工程項目越來越多，施工質(zhì)量的重要性日益突出。但是在某些工程中，由于沒有采取合適的施工技術(shù)，施工質(zhì)量管理不到位，導致工程的質(zhì)量得不到提高。如何控制施工技術(shù)和施工的質(zhì)量成為了施工人員需要解決的問題，下面就結(jié)合實例對此進行討論分析。

1工程概況

某工程全長約11km，道路采用城市I級次干路建設(shè)標準和堤路結(jié)合方式。道路場地主要為水塘、溝渠和農(nóng)田，場地軟土（主要為淤泥質(zhì)土）廣泛分布，有2層不良工程地質(zhì)層：第1層為水塘、溝渠表層；第2層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土～淤泥質(zhì)黏土。軟土層具有觸變性、流動性、不均勻性、高壓縮性等特點。路段填方高度大多為5.0～6.0m，水塘內(nèi)填方高達8.0m，為高填方軟土地基路堤。

工程區(qū)的主要地層為人工填土層（Qme）、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al），土層自上而下分述如下。

①2層：素填土，灰褐色，濕，以可塑狀黏性土為主，夾植物根莖及少量碎石，土質(zhì)欠均勻。層厚2.0～13.5m，整個場地分布。

①3層：淤泥，灰黑色，流塑，夾有少量生物殘骸，含大量有機質(zhì)，該層分布于河床和魚塘表層，層厚一般0.2～1.5m。

②1層：粉質(zhì)黏土，灰黃～灰褐色，濕，可塑～軟塑，見有少量灰白色鋁土質(zhì)和黑色氧化物斑點，局部夾薄層粉土。層厚1.0～9.0m，整個場區(qū)均有分布。

②2層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土～淤泥質(zhì)黏土，灰～灰褐色，飽和，軟～流塑，局部夾薄層砂土、粉砂，少量腐殖質(zhì)，局部為黏土。層厚0.6～15.0m，整個場區(qū)均有分布。

③1層：細砂夾粉質(zhì)黏土，灰色、青灰色，飽和，稍密至中密狀，局部夾粉質(zhì)黏土。層厚一般9.0～35.0m，整個場區(qū)均有分布。土層的主要物理力學性指標見表1。樁號K8+720—K9+028段采用25m超長釘形雙向水泥土攪拌樁進行軟土地基加固處理，以滿足承載力和沉降要求。

表1 土層物理力學性能指標

土層編號含水率/%密度/（g/cm3）相對密度孔隙比液性指數(shù)壓縮模量/MPa-1天然快剪固結(jié)快剪

Cq/kPa?cq/（°）Cq/kPa?cq/（°）

①232.01.842.730.9620.554.31091115

②134.81.812.731.0030.603.61081114

②237.01.822.721.0511.013.896915

③125.01.912.690.706 12.5026027

2釘形攪拌樁基本原理

釘形水泥土雙向攪拌樁是新型的水泥土攪拌樁，通過對普通水泥土攪拌樁成樁機械進行改裝而成，它結(jié)合了雙向水泥土攪拌技術(shù)和變截面水泥土攪拌樁2種技術(shù)。雙向水泥土攪拌樁技術(shù)：即通過對攪拌樁傳動系統(tǒng)進行改裝，由單動力裝置改裝成雙動力裝置，采用同心雙軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)葉片，在外鉆桿上設(shè)置反向旋轉(zhuǎn)葉片，內(nèi)、外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，通過正、反向旋轉(zhuǎn)葉片同時雙向攪拌，阻斷水泥漿上冒，提高了水泥土攪拌的均勻性。變截面水泥土攪拌樁技術(shù)：將攪拌葉片改進為能伸縮葉片，在樁長深度范圍內(nèi)，通過伸縮旋轉(zhuǎn)葉片可形成不同直徑的樁體。在樁體的上部張開旋轉(zhuǎn)葉片形成擴大頭，即釘形攪拌樁。

釘形水泥土雙向攪拌樁與普通水泥土攪拌樁相比具有以下特點：

（1）樁身質(zhì)量較均勻；

（2）功效高；

（3）加強了土體上部復(fù)合地基強度，減小了路基沉降；

（4）增大了樁距，更加經(jīng)濟。

3釘形攪拌樁施工工藝

釘形雙向水泥土攪拌樁擴大頭部分采用“4攪3噴”工藝，擴大頭以下部樁身采用“2攪1噴”工藝。普通釘形雙向水泥土攪拌樁的施工工藝如圖1所示。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁施工工藝圖

（1）樁機定位：放樣、定位，將打樁機移至指定樁位并對中。

（2）切土下沉：啟動攪拌機，葉片伸展到擴大頭設(shè)計直徑，使攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟灰漿泵向土體噴水泥漿，2組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直到擴大頭設(shè)計深度。

（3）縮徑切土下沉：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片收縮至下部樁體設(shè)計直徑，2組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)，切割攪拌土體，直至設(shè)計深度，在樁底持續(xù)噴漿攪拌不少于10s。

（4）提升攪拌：關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機，2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭底面。

（5）擴徑提升攪拌：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片伸展至擴大頭直徑，開啟灰漿泵，2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表或樁頂以上50cm，關(guān)閉灰漿泵，并檢查攪拌葉片是否伸展至擴大頭直徑。

（6）攪拌下沉：開啟灰漿泵，2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭設(shè)計深度。

（7）提升攪拌：關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌機，2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表或樁頂以上50cm。

（8）樁頂處理：樁頂1.0～1.5m的范圍內(nèi)進行二次噴漿攪拌，并人工修整。

4超長釘形攪拌樁施工

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁設(shè)計采用正三角形布置，樁間距1.8m，設(shè)計樁長為25m，釘形攪拌樁擴大頭直徑1.0m，擴大頭長度4m，下部樁體直徑0.6m。要求水泥土攪拌樁施工完成后28d樁身取芯無側(cè)限抗壓強度不小于1.0MPa，復(fù)合地基承載力不小于120kPa。攪拌樁采用PC32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥，水泥用量為原狀濕土質(zhì)量的12%～15%，現(xiàn)場取土進行水泥土配合比試驗，水灰比0.45～0.50。

4.1施工難點

水泥土攪拌樁一般處理深度不大于20m，為保證成樁質(zhì)量常將處理深度控制在15m。當設(shè)計樁長達到25m時，雖采用釘形雙向水泥土攪拌的新工藝，但施工難度仍較大，施工難點主要有：

（1）25m長釘形雙向水泥土攪拌樁的施工經(jīng)驗少，對具體的工藝參數(shù)需進行現(xiàn)場試驗后確定，需對原有施工工藝進行優(yōu)化，經(jīng)檢測樁身質(zhì)量滿足設(shè)計要求后方可實施。

（2）超長的釘形樁施工對施工設(shè)備的性能要求較高，目前釘形樁常利用普通深層攪拌樁機械為機架，配上雙向動力箱體和變徑鉆頭等裝置改造而成，存在攪拌樁施工機械結(jié)構(gòu)單薄，穩(wěn)定性較差的問題，它限制了釘形樁的處理深度，不能滿足超長樁的施工要求。

因此，要確保25m長釘形樁的施工質(zhì)量，需采取改進施工設(shè)備，現(xiàn)場試驗確定工藝參數(shù)，優(yōu)化施工工藝等措施。

4.2施工設(shè)備

普通水泥土攪拌樁施工樁架尺寸、塔架高度及動力機功率均不能滿足超長釘形樁的施工要求，主要問題有：樁架動力箱體出現(xiàn)故障的頻率加大，功效降低；樁架晃動較大，樁機自身穩(wěn)定性差等。因此，需重新設(shè)計符合施工25m長釘形水泥土雙向攪拌樁的成樁機械。

采用SJB型樁機結(jié)構(gòu)，樁架尺寸由9m×4.5m擴大至10.5m×4.5m，動力箱功率由原來的2×37kW增大為2×45kW，塔架高度為30m，動力箱質(zhì)量1.5t。配置2臺容積為0.5m3的灰漿攪拌機，泵量為50L/min，泵壓1500kPa，經(jīng)施工現(xiàn)場試樁測試，滿足施工25m釘形攪拌樁的施工要求。

4.3工藝性試樁

為保證超長釘形水泥土雙向攪拌樁的施工質(zhì)量，指導全線施工，在正式施工前，進行了工藝性試樁，主要解決以下問題：

（1）確定水泥漿的密度和噴漿量，選擇合適的輸漿泵；

（2）標定樁機的實際噴漿量與電腦控制臺的記錄是否一致，以便于后期的施工控制；掌握下沉和提升的阻力情況，選擇合理的攪拌頭形式、設(shè)備功率及攪拌葉片的寬度和傾角等；

（3）驗證室內(nèi)試驗確定的配合比、水灰比是否滿足設(shè)計要求，是否需要摻加外加劑；

（4）掌握攪拌樁提升、下沉、復(fù)攪的速度，確保攪拌均勻，噴漿量滿足要求；

（5）驗證樁身尺寸和樁身強度、質(zhì)量的均勻性等；

（6）檢驗復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計要求。

通過現(xiàn)場試驗，確定水泥摻量為原狀濕土質(zhì)量的15%，水灰比為0.5，外加劑采用江蘇博特SBTJM-Ⅵ型減水劑，摻量為水泥質(zhì)量的1%，水泥漿相對密度為1.71。攪拌樁機施工控制參數(shù)為：鉆進噴漿速度V≤0.5m/min，平均提升速度Vp≤0.8m/min，內(nèi)鉆桿轉(zhuǎn)速≥50r/min，外鉆桿轉(zhuǎn)速≥70r/min。

4.4施工質(zhì)量控制

釘形水泥土雙向攪拌樁的施工應(yīng)強化過程質(zhì)量控制，施工中隨時檢查施工記錄和計量記錄。只有施工過程的質(zhì)量得到有效控制，才能確保成樁質(zhì)量和地基加固的效果。施工過程中需重點做好以下幾點：

（1）根據(jù)設(shè)計文件，繪制樁位布置圖，避免施工過程中出現(xiàn)漏打?，F(xiàn)場樁位放樣準確，偏差不大于50mm。

（2）樁機就位前，需平整場地，避免因施工場地不平或軟弱引起樁機傾斜。

（3）水泥漿嚴格按配合比的要求進行拌制，嚴格控制水泥漿密度和水泥漿量，確保每根樁的水泥用量符合設(shè)計要求。

（4）施工時鉆進、提升速度應(yīng)嚴格按試驗所得參數(shù)進行，鉆進、提升速度控制不好，會影響樁身質(zhì)量的均勻性。當攪拌至樁底時，應(yīng)持續(xù)噴漿攪拌不少于30s，保證樁底的施工質(zhì)量。

（5）提升時檢查擴大頭葉片是否能正常伸縮，確保擴大頭的樁徑和高度達到設(shè)計值。

5釘形攪拌樁檢測

5.1樁身質(zhì)量檢測

（1）釘形水泥土雙向攪拌樁成樁7d后，采用淺部開挖觀察樁體成形情況和攪拌的均勻程度，并檢驗樁徑，檢查頻率為1‰，且不少于3根。

（2）釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28d后，按《江蘇省高速公路水泥攪拌樁檢測工作實施細則》進行取芯，進行水泥土無側(cè)限抗壓強度和標準貫入試驗。

通過現(xiàn)場淺部開挖觀察樁體和28d成樁質(zhì)量檢測，擴大頭樁徑和樁長均滿足設(shè)計要求，樁身質(zhì)量均勻，芯樣堅硬，樁底處芯樣處于硬塑狀態(tài)，下部樁身長度滿足設(shè)計要求；樁深度20m以上段標貫擊數(shù)>50，樁深度20～25m段標貫擊數(shù)>15；芯樣沿樁身上、中、下部無側(cè)限抗壓強度平均值分別為1.506、1.150、0.868MPa，滿足設(shè)計要求。抽檢樁質(zhì)量綜合評價為優(yōu)。

5.2承載力檢測

釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)合地基承載力檢測在成樁28d后進行，采用單樁承載力檢測和復(fù)合地基靜載試驗。經(jīng)檢測，單樁復(fù)合地基承載力平均達到180kPa，多樁復(fù)合地基承載力平均達到210kPa，滿足設(shè)計要求?，F(xiàn)場攪拌樁施工最終檢測數(shù)據(jù)表明，25m樁長的釘形攪拌樁可以實現(xiàn)，通過嚴格的施工質(zhì)量控制，攪拌樁的質(zhì)量和復(fù)合地基的處理效果均較為理想。

6結(jié)語

綜上所述，施工過程中對釘形水泥土雙向攪拌樁成樁設(shè)備進行了改進和優(yōu)化了施工工藝，使得超長樁的施工順利完成，通過對施工質(zhì)量的控制，保證了成樁的質(zhì)量和地基加固效果，地基的承載力得到了提高，各項參數(shù)都符合要求，促進了工程的發(fā)展，創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟和社會效益。