薛巧新

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 項(xiàng)目概述

金門供水工程（取水泵站及陸地管道部分）主體構(gòu)筑物—進(jìn)水前池、主廠房及副廠房的基礎(chǔ)處理采用深層水泥攪拌樁基，樁基特性見(jiàn)表1，平面、剖面布置如圖1和圖2所示。本工程所采用的深層攪拌樁樁徑為0.6 m，樁長(zhǎng)9.5 m～16.2 m,固化劑采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5R以上級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為17%（重量比,80 kg/m），水灰比為0.45～0.5。攪拌樁均應(yīng)穿透埋深5 m以下的淤泥層，層厚大約3 m～5 m，樁端持力層為全風(fēng)化混合花崗巖或強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖。水泥攪拌樁終孔采用雙控法，達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，電流突變（電流突變值由設(shè)計(jì)人員根據(jù)試樁時(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)確定）。

圖1 樁位平面布置圖

表1 深層攪拌樁樁基特性表

圖2 樁位剖面圖

2 解決方案分析與確定

因本工程標(biāo)準(zhǔn)高、工期短，水泥攪拌樁基礎(chǔ)作為地基處理部分，牽涉到施工進(jìn)度及工程造價(jià)控制。施工現(xiàn)場(chǎng)已開挖基坑，可看出本工程地基地下水位較高（原地面埋深僅1 m），砂層密實(shí)度高（按照地質(zhì)勘探補(bǔ)勘資料表明。地基砂層標(biāo)貫達(dá)到100擊以上）。不同的方案處理效果不同，實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)不同方案進(jìn)行必選，以便確定最佳方案，對(duì)比情況見(jiàn)表2。

經(jīng)過(guò)以上方案比選，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，必須考慮工程造價(jià)及工期滿足合同要求，建議采用深層水泥攪拌樁處理方案。

表2 主副廠房軟土地基處理方案比選

3 密實(shí)砂層水泥攪拌樁處理施工方案的實(shí)施

3.1 試樁確定施工參數(shù)

在金門供水工程基礎(chǔ)處理過(guò)程中，先后經(jīng)過(guò)19次試樁，分別從基礎(chǔ)處理的構(gòu)筑物位置、不同部位、不同地層變化；基礎(chǔ)攪拌樁鉆進(jìn)速度、攪拌次數(shù)、水泥摻量參數(shù)、樁基鉆進(jìn)深度是否達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)深度等。在試樁過(guò)程中發(fā)現(xiàn)密實(shí)砂層處理軟弱夾層的攪拌樁經(jīng)?？ㄣ@，無(wú)法鉆到設(shè)計(jì)樁底高程，跟設(shè)計(jì)地層不符，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的地基處理目標(biāo)。水泥攪拌樁在密實(shí)砂層地基處理適應(yīng)性較差，成樁效果較差合格率不高，遇軟硬地質(zhì)條件變化較大地質(zhì)土層容易卡鉆，造成施工停頓，影響工期。

3.2 成立QC小組技術(shù)攻關(guān)

3.2.1 提高砂層中深層水泥攪拌樁成樁效果

選擇“提高砂層中深層水泥攪拌樁樁基施工合格率”作為QC課題進(jìn)行活動(dòng)。通過(guò)開展QC活動(dòng)，完善施工工藝。最終確保樁基的施工質(zhì)量。

通過(guò)QC小組深入研究，形成如圖3的分析圖：

圖3 因果分析圖

通過(guò)上述分析圖，經(jīng)過(guò)QC小組分析確認(rèn)，“功率不足鉆進(jìn)及提升困難”、“鉆頭葉片設(shè)置不合理”、“砂層密實(shí)度高”是影響深層水泥攪拌樁攪拌不均勻的主要原因。

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁機(jī)鉆進(jìn)及提升困難的問(wèn)題，項(xiàng)目部采用更換成PH-5F型深層攪拌樁機(jī)。該樁機(jī)單機(jī)電機(jī)功率55 kW，較之前PH-5E型樁機(jī)的45 kW有較大提升。該套樁機(jī)電流表最大值由之前的150A提高至200A，總功率由之前的75 kW提升至92 kW。采用更高功率的樁機(jī)，進(jìn)場(chǎng)試樁共施工304 m，平均每根樁完成時(shí)間為1小時(shí)，樁機(jī)電機(jī)無(wú)異常情況，施工中能順利鉆進(jìn)及提升，且鉆頭提升速度≤800 mm/min，攪拌成樁效果明顯，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

（2）據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證鉆頭葉片設(shè)置不合理的問(wèn)題，操作人員于鉆頭增加二對(duì)葉片。在施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)觀察樁機(jī)鉆進(jìn)及提升過(guò)程中電流值變化同時(shí)進(jìn)行效果檢查。

實(shí)施效果總結(jié)：樁機(jī)鉆頭增加一對(duì)葉片后，施工過(guò)程中經(jīng)過(guò)砂層地質(zhì)阻力較大，下鉆工作電流值平均為95A，提升工作電流值平均為130 A，電流突變次數(shù)較多，但土體同時(shí)切割充分，能順利提升鉆桿，無(wú)堵噴漿孔情況發(fā)生，攪拌噴漿更加均勻，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

3.2.2 針對(duì)“砂層密實(shí)度高”的問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，鉆頭在密實(shí)砂層中受阻力較大，磨損較為嚴(yán)重，甚至發(fā)生變形。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用變更樁徑600 mm為500 mm的方案。通過(guò)變更樁徑鉆頭在鉆孔過(guò)程中阻力減小，損耗率降低，平均節(jié)約施工時(shí)間約10 m/s,且充分?jǐn)嚢?，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

3.2.3 樁基質(zhì)量檢測(cè)

通過(guò)QC小組技術(shù)攻關(guān)，完美解決了深層水泥攪拌樁在密實(shí)砂層地基的質(zhì)量通病，提高了深層水泥攪拌樁的合格率。按照設(shè)計(jì)指標(biāo)和規(guī)范要求進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測(cè)。

（1）樁基靜載，檢測(cè)樁基復(fù)合地基承載力指標(biāo)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，詳見(jiàn)表3。

表3 攪拌樁單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總表

（2）低應(yīng)變檢測(cè)

設(shè)計(jì)要求：檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，做樁身完整性檢測(cè)。進(jìn)水前池及主廠房水泥攪拌樁總根數(shù)642根，其中圍封樁309根，梅花樁333根；副廠房水泥攪拌樁總根數(shù)800根，其中圍封樁391根，梅花樁409根。施工完成后，委托有資質(zhì)的試驗(yàn)室，對(duì)主廠房及進(jìn)水前池的水泥攪拌樁進(jìn)行了低變檢測(cè)，檢測(cè)8組；對(duì)副廠房水泥攪拌樁的進(jìn)行了低變檢測(cè)，檢測(cè)61組，檢測(cè)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.3 水泥攪拌樁施工工藝

施工準(zhǔn)備→樁位放樣→樁機(jī)對(duì)位→加固漿液制備→鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高（同時(shí)噴漿）→提升攪拌→復(fù)噴→復(fù)攪→檢查核實(shí)電腦記錄→成樁結(jié)束，工藝流程圖見(jiàn)圖4。

圖4 水泥攪拌樁施工流程圖

3.4 砂層水泥攪拌樁的施工工藝要點(diǎn)與技術(shù)措施

（1）施工場(chǎng)地平整：采用推土機(jī)推平場(chǎng)地，并用現(xiàn)場(chǎng)開挖砂土回填地表，用壓路機(jī)靜壓整平。

（2）樁位放樣：由測(cè)量員根據(jù)施工圖紙和測(cè)量控制點(diǎn)放出樁位，并用石灰線畫出樁位，并用小鋼筋頭定出樁位中心。

（3）樁機(jī)就位：采用汽車吊或樁機(jī)自帶起重機(jī)鋼絲繩，移動(dòng)攪拌樁機(jī)到達(dá)作業(yè)位置，并調(diào)整樁架垂直度，確保鉆頭與地面垂直，保證成樁偏差在規(guī)范允許值內(nèi)。

（4）配制水泥漿：開始按試樁確定的配合比拌制水泥漿，并將配制好的水泥漿倒入水泥漿液池中。同時(shí)將水泥漿液池中的攪拌機(jī)開啟，以防止水泥漿液沉淀，造成漿液比重不足。

（5）預(yù)攪下沉（同時(shí)噴漿）：每次開機(jī)前必須調(diào)試，檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及輸送水泥漿管路工況是否正常。攪拌樁機(jī)電機(jī)開動(dòng)，根據(jù)試樁確定的施工參數(shù)，在淤泥層宜控制在0.8 m/min～1.0 m/min，放松機(jī)架卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩，使水泥攪拌樁機(jī)鉆頭沿樁身樁架自上而下攪拌切割土體向下鉆進(jìn)。攪拌鉆頭向下鉆進(jìn)的速度由樁機(jī)自帶電機(jī)的電流表控制，約在95 A～130 A之間。若電流大于130 A，則表明進(jìn)入持力層，即可開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉(zhuǎn)提升攪拌樁機(jī)鉆頭，使水泥漿和原地基軟土層充分拌和，直到鉆頭下沉鉆進(jìn)至樁底標(biāo)高或進(jìn)入持力層1m以上。噴漿壓力大于0.6 MPa～1.0 MPa。在樁底部停留30秒，在樁端原位攪拌噴漿。鉆進(jìn)深度及噴漿情況由樁機(jī)上的電腦記錄儀記錄并打印。

（6）提升攪拌：根據(jù)試樁確定的基礎(chǔ)處理參數(shù)，攪拌樁機(jī)鉆進(jìn)下沉到達(dá)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)后，再次提升樁機(jī)，重復(fù)下沉攪拌，鉆進(jìn)攪拌過(guò)程嚴(yán)格控制攪拌機(jī)提升速度，控制在0.8 m/min～1.0 m/min。在淤泥層中鉆進(jìn)時(shí)，采用“四攪四噴”法加固淤泥層土體。

（7）重復(fù)提升攪拌：為使軟土層和水泥漿攪拌均勻，再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊提升出地面。

（8）清洗：工完清洗，每一工作班結(jié)束，應(yīng)在水泥漿池中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗輸漿管路中的殘存水泥漿，直至鉆頭噴出的漿液轉(zhuǎn)為清水為止，并將粘附在攪拌頭上的軟土清洗干凈，確保下一工作班施工質(zhì)量。

（9）移位：重復(fù)上述步驟，再進(jìn)行下一根樁的施工。

4 結(jié)語(yǔ)

深層水泥攪拌樁施工技術(shù)屬于較為成熟的基礎(chǔ)處理措施，但用于密實(shí)砂層中的軟土下臥層處理施工過(guò)程，會(huì)遇到各種不確定因素，施工進(jìn)展緩慢，無(wú)法滿足合同工期和質(zhì)量要求。在金門供水泵站工程水泥攪拌樁處理施工中，采取QC小組技術(shù)攻關(guān)，從影響工期及質(zhì)量各種因素著手，改進(jìn)鉆機(jī)設(shè)備電機(jī)型號(hào)、更換樁機(jī)鉆頭葉片造型及數(shù)量、改善攪拌施工工藝，著重對(duì)淤泥層四攪四噴漿處理、對(duì)施工全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控，從而大幅提高攪拌樁施工質(zhì)量合格率，將施工成本控制在合理范圍，此項(xiàng)工藝對(duì)其他類似工程具有借鑒意義。