張奎俊，王文欣，于升鳳

（1.山東省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全中心，山東 濟南 250014；2.郯城縣水利局，山東 郯城 276100）

隨著水泥攪拌機械的技術(shù)研發(fā)，水泥攪拌樁的應(yīng)用范圍不斷擴展，大功率多頭攪拌機可以穿透中密粉土及粉細砂、稍密中粗砂和礫砂，加固深度可達35 m，大量用于基坑截水帷幕、被動區(qū)加固、格柵狀帷幕解決液化、插芯形成新的增強體等工程。在郯城縣洪福寺攔河閘除險加固工程基礎(chǔ)處理中，經(jīng)評審論證，采用了水泥土攪拌樁圍封抗?jié)B，兩岸抗液化、防繞滲處理工藝。

1 基本情況

洪福寺攔河閘工程位于臨沂市郯城縣洪福寺村西側(cè)沂河干流上，工程規(guī)模為大（1）型。閘基左岸266 m長堤，清基面高程40.0~40.5 m；中部583 m為42孔閘，閘底板底高程37.1 m；右岸為215 m長土堤，清基面高程40.0~40.5 m，閘基礎(chǔ)及閘左右岸翼墻基礎(chǔ)均位于中粗砂上部；左岸土堤左側(cè)53 m座于壤土中，右側(cè)213 m座于中粗砂；右岸土堤左側(cè)座于細沙上，右側(cè)座于壤土中。左右岸土堤地基部分為土基，部分為砂基，易產(chǎn)生不均勻沉降。為防止地震液化、減少滲漏和避免不均勻沉降，攔河閘閘室上游端及護坦末端垂直水流方向各設(shè)一道水泥攪拌樁防滲墻對基礎(chǔ)進行圍封防滲及抗液化；順水流方向每兩聯(lián)設(shè)一道水泥攪拌樁防滲板墻，與垂直水流方向水泥攪拌樁鏈接。水泥攪拌樁防滲板墻厚0.4 m，樁徑0.65 m，閘室上游端防滲墻深13.6 m，順水流防滲墻及護坦底板末端垂直水流向防滲墻6.3 m，深入黏土夾姜石層2.0 m；為解決連接堤與沂河大堤兩側(cè)繞滲問題，在連接堤上游及沿沂河大堤兩岸臨水側(cè)200 m堤腳各設(shè)置水泥攪拌樁防滲板墻，墻底深入黏土，樁長17.5~23 m左右。

2 水泥攪拌樁施工工藝

2.1 施工工藝流程

根據(jù)設(shè)備性能采用“兩攪兩噴”施工工藝。具體流程如下：

場地回填平整→施工放樣→開挖溝槽，清除地面、地下障礙物→設(shè)置導(dǎo)向定位樁→樁機就位、校正、復(fù)核樁機水平和垂直度→制水泥漿液、開啟空壓機，送漿至樁機鉆頭→鉆頭噴漿、噴氣并切割土體下沉至設(shè)計樁底標高→鉆頭噴漿、噴氣并提升至設(shè)計樁頂標高→施工結(jié)束，轉(zhuǎn)下一道工序。

2.2 樁機選用

洪福寺閘地基均為中粗砂基，局部夾層存在零星鵝卵石、礫石。施工方案確定前，通過單軸樁機試驗，鉆頭到達礫石、鵝卵石夾層時受阻，造成出現(xiàn)樁機抖動，無法鉆進現(xiàn)象。為確保施工質(zhì)量及安全，經(jīng)過論證，本工程采用三軸攪拌樁機實施。主要機具詳見表1、表2。

ZKD系列多軸鉆孔機是使用SMW工法加固軟土地基的施工設(shè)備，適合在防滲連續(xù)墻施工以及在江河堤壩、水利工程施工中進行防滲及軟土地基加固等。對某些復(fù)雜地層有很強的通過能力。攪拌軸配置多對螺旋葉片，有效攪拌軟土和固化劑，使槽孔上下均勻、密度一致，提高墻體強度和防滲能力，配置合理底盤可以方便地在多彎道，小半徑堤壩和軟弱地基環(huán)境施工作業(yè)。施工過程具有功率大、扭矩大、移動靈活、施工效率高，相對于單軸或雙軸攪拌樁機適用土質(zhì)廣泛，成墻質(zhì)量高，速度快等優(yōu)點。

表1 三軸攪拌樁機及配套設(shè)備表

表2 設(shè)備主要性能參數(shù)

2.3 施工參數(shù)及順序確定

現(xiàn)場試樁確定施工參數(shù)：攪拌下沉速度為0.8～1.0 m/min，提升速度為 1.0～1.6 m/min，攪拌頭回轉(zhuǎn)數(shù)50 r/min，水泥摻入量13%，水灰比1.5。為保證樁體的質(zhì)量，施工時，先加固區(qū)外側(cè)兩副三軸攪拌樁，再套打中間一副的方式進行施工，攪拌樁樁與樁之間搭接200 mm，以保證墻體的連續(xù)性和接頭的施工質(zhì)量。

2.4 主要施工方法

1）平整場地。清除施工場地上的障礙物及雜物，整平場地，使施工工作面高程高于設(shè)計樁頂高程0.3~0.5 m。

2）測量放線及開挖導(dǎo)向溝。根據(jù)施工圖要求，用全站儀測放水泥攪拌樁防滲墻頂軸線，用水準儀測放樁頂標高，用鋼尺確定樁距，標出樁位。利用挖機按軸線方向開挖導(dǎo)向溝（深1.0～1.5 m，底寬0.85 m），防止攪拌機施工時涌土、漿液冒出地面。

3）樁機就位。開鉆之前，檢查輸送水泥漿的導(dǎo)管是否漏漿或堵塞；水泥制漿罐和壓力泵是否能正常工作；發(fā)電機或外接電源是否和樁機電路接通。樁機就位允許偏差為20 mm，然后調(diào)整樁機機身的豎直度，立柱導(dǎo)向架垂直度≤1/250。主機就位時，調(diào)整機身四個液壓裝置支撐腳，當(dāng)鉆桿上的懸錘線指向中心刻度并緊靠中心度盤時，機身縱橫向都豎直；鉆頭對準樁位，鉆進時要經(jīng)常檢查垂直度，同時在鉆桿上做好標志，隨時掌握鉆入深度、復(fù)攪深度，并與鉆機電腦記錄儀顯示深度相印證，確保樁長符合設(shè)計要求。

4）水泥漿制備。根據(jù)加固土的性質(zhì)、樁承載力、防滲要求，選用P.O32.5級水泥，按照設(shè)計，經(jīng)過試驗，確定水泥漿配合比（設(shè)計水泥摻入比12%～15%，水泥用量 50～55 kg/m3，水灰比 0.45～0.55，比重1.7～1.8），確保其具有較好的流動性、和易性。制漿時，先加水，后投水泥，攪拌均勻，每次攪拌時間≥4 min，用比重計檢測泥漿比重，確保泥漿質(zhì)量。

5）鉆機攪土。施工中，攪拌機頭的直徑不應(yīng)小于攪拌樁的設(shè)計直徑，機頭磨損量≤10 mm。根據(jù)試樁確定的參數(shù)及實際情況，設(shè)定攪拌下沉與攪拌提升的速度，每根樁均要進行復(fù)攪復(fù)噴，使受到攪動的土塊被充分粉碎，土體和水泥漿能充分拌和均勻。根據(jù)試樁確定的參數(shù)，控制攪拌下沉速度及提升速度，下沉將到硬層時提前噴漿并間歇一定時間，再提升鉆具，確保底部有足夠的漿量；噴漿攪拌提升至整平高程0.25 m處停噴，確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點均能經(jīng)過20次以上的攪拌。

6）水泥漿的壓注。施工中，應(yīng)嚴格控制水泥用量，配置計量裝置，用流量泵調(diào)整輸漿泵流量及噴漿時間與下沉提升速度相匹配，保證樁中水泥摻量的均勻性，本工程控制注漿工作壓力≥2.5 MPa。攪拌鉆頭提升至樁頂，進行重復(fù)攪拌，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進、邊噴漿至設(shè)計要求復(fù)拌的深度后，再反向邊旋轉(zhuǎn)、邊噴漿、邊提升。攪拌采用少量多次噴漿的方法，保證不少于3次攪拌噴漿，同時確保2次復(fù)拌。重復(fù)攪拌噴漿提升，直至離整平高程0.25 m處停噴，然后回填砂土并壓實。

2.5 質(zhì)量檢驗

1）檢驗方法。水泥攪拌樁成樁3 d可采用輕型動力觸探（N10）檢查每米樁身的均勻性，檢測數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，切不少于3根。當(dāng)樁身1 d齡期的擊數(shù)N10大于15擊，或者7 d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時，觸探的深度一般不超過4 m，樁身強度已能滿足設(shè)計要求樁。成樁28 d后，用鉆 B孔取芯的方法檢查其完整性、均勻性及樁長，芯樣送實驗室做無側(cè)限抗壓實驗，以測定樁身強度，鉆孔取芯頻率為1%～15%，對取芯孔用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

2）檢驗結(jié)果。施工單位委托具有甲級檢測資質(zhì)單位進行自檢，洪福寺閘水泥攪拌樁成樁后，3 d齡期N10擊數(shù)為21~27，承載力σ：145.0~192.1 kPa，樁身均勻性良好；成樁28 d滲透實驗，檢測平均滲透系數(shù)為 3.0×10-6cm/s≤1×10-5cm/s（設(shè)計值），滿足設(shè)計防滲規(guī)定；28 d齡期芯樣抗壓強度實驗，平均抗壓強度為2.2 MPa，滿足規(guī)范要求；成樁28 d后，采用超高密度電法進行探測水泥攪拌樁完整性，實驗電阻率圖結(jié)論顯示：墻體無明顯缺陷，墻體基本連續(xù)、完整，符合設(shè)計要求。

3 結(jié)語

水泥攪拌樁具有投資少、抗?jié)B效果好、地基加固效果明顯等優(yōu)點，該工法施工簡便，施工過程易控制，進度快，適用范圍廣、防滲面積大，特別適合于地下水不發(fā)育的軟弱地基加固。洪福寺攔河閘除險加固工程中，采用水泥攪拌樁處理基礎(chǔ)工藝，解決了砂基防滲、繞滲及基礎(chǔ)不均勻沉降等關(guān)鍵問題，成效顯著，值得大面積推廣采用。