林 琳 （福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

0 前言

深層水泥攪拌樁是軟基處理的一種常用有效方法，是利用水泥作為固化劑的主劑，通過深層水泥攪拌機(jī)械在地基深層將固化劑和軟土充分?jǐn)嚢瑁管浲劣步Y(jié)從而提高地基強(qiáng)度。主要適用于淤泥質(zhì)土、粉土、粉質(zhì)粘土等軟基，工藝比較成熟，效果明顯，可以很快投入使用。但在遇有密實砂層，夾雜卵石層、淤泥層等多層地質(zhì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，如何有效控制成樁質(zhì)量，確保軟基處理效果是本文探討的重點，其中選擇的施工機(jī)械和施工工藝直接關(guān)系著軟基處理效果。

1 工程概況

福建省惠安縣生活垃圾焚燒發(fā)電廠周邊水環(huán)境工程位于惠安縣山霞鎮(zhèn)安固村，擬建沉淀池長度為109.7m，寬度為29.4m，高度為5.5m。結(jié)構(gòu)類型為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)處理采用深層水泥攪拌樁基。樁徑為600mm，設(shè)計樁頂高程12.20m，樁長15.6m～16.2m，樁距2.0m，梅花型布置。根據(jù)設(shè)計要求水泥采用42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45～0.5，攪拌樁水泥摻入量為17%（即重量比為80kg/m）。水泥攪拌樁施工中須穿透淤泥層、密實砂層，其樁端持力層為全風(fēng)化混合花崗巖。深層水泥攪拌樁終孔界定方法采用雙控法，施工有效樁長達(dá)到設(shè)計要求，施工中電流發(fā)生突變（電流突變值根據(jù)現(xiàn)場試樁情況確認(rèn)）。

2 工程地質(zhì)條件

項目位置原地面高程▽12.0m～13.0m，地下水位線▽11.5m，地下水豐富，場地自上而下分布有表層耕植土、細(xì)中砂、淤泥、中粗砂（夾雜卵石）、砂質(zhì)粘土和全～弱風(fēng)化混合花崗巖。沉淀池基礎(chǔ)均置于細(xì)中砂上，下臥淤泥軟土層，且在地震基本烈度為VII條件下可能產(chǎn)生液化，地基工程地質(zhì)條件較差。工程地質(zhì)剖面圖見圖1。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

3 施工工藝

3.1 一次試樁

試樁設(shè)備選用樁機(jī)型號：PH-5A5B5C5D5F型噴粉樁機(jī)（單機(jī)電機(jī)功率45kW）、高壓旋噴機(jī)。水泥采用三元巖牌42.5R普通硅酸鹽水泥。試樁施工參數(shù)按照設(shè)計圖紙要求實行：單樁水泥用量80kg/m，攪拌樁均應(yīng)穿透中細(xì)砂層、淤泥層、中粗砂層，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，樁徑為600mm，水灰比為0.45～0.5，攪拌頭提升速度800mm/min。

試樁樁號分別為 B37、F78、K11，現(xiàn)場鉆孔均達(dá)到樁端持力層后，攪拌樁機(jī)原位攪拌30s后提升，在提升至3.5m～5.5m高度時，均出現(xiàn)鉆頭被卡住無法鉆動，并出現(xiàn)鉆頭脫落現(xiàn)象，樁機(jī)工作阻力很大，電流表數(shù)值已超最大量程150A，電機(jī)冒煙嚴(yán)重，并發(fā)出燒焦異味。

3.2 試樁失敗原因分析

經(jīng)比對地勘圖紙、樁機(jī)型號及機(jī)械性能、施工過程中樁機(jī)作業(yè)工況，現(xiàn)場分析原因查明：①砂層密實度高；②樁機(jī)機(jī)械功率不足導(dǎo)致鉆進(jìn)及提升困難；③樁機(jī)鉆頭葉片設(shè)置不合理是影響試樁失敗的主要原因。

3.3 工藝改進(jìn)

①針對“樁機(jī)機(jī)械功率不足導(dǎo)致鉆進(jìn)及提升困難”問題

功率不足是導(dǎo)致鉆進(jìn)及提升困難的主要原因，所以首選更換更大功率施工機(jī)械。經(jīng)市場調(diào)查，PH—5F型噴粉樁機(jī)的單機(jī)電機(jī)功率 55kW，比PH—5A5B5C5D5F型噴粉樁機(jī)的電機(jī)功率45kW有較大提升；同時樁機(jī)電流表最大值由150A提高至200A，總功率由75kW提升至92kW。經(jīng)綜合比選，決定更換成PH—5F型噴粉樁機(jī)進(jìn)行二次試樁。

②針對“樁機(jī)鉆頭葉片設(shè)置不合理”的問題

由于砂層密實，為使土體充分切割，決定鉆頭增加一對葉片，鉆頭增加葉片見圖2。

圖2 四葉片鉆頭

③針對“砂層密實度高”的問題

根據(jù)試樁情況發(fā)現(xiàn)，樁機(jī)鉆頭發(fā)生變形，鉆頭磨損嚴(yán)重，主要原因是鉆頭在密實砂層中受阻力較大。各參建方經(jīng)現(xiàn)場研究討論，同時設(shè)計方經(jīng)設(shè)計重新驗算，最終建議采用變更樁徑，即樁徑由D600mm變更為D500mm，以減小鉆頭磨損。

3.4 二次試樁

二次試樁設(shè)備及工藝參數(shù)選擇，樁機(jī)更換為PH-5F型深層攪拌樁機(jī)（單機(jī)電機(jī)功率55kW）、樁機(jī)鉆頭由兩葉片改造成四葉片鉆頭、樁徑D500mm。

更換PH-5F型深層攪拌樁機(jī)后，二次試樁共施工156m，每根樁完成時間平均為60min，樁機(jī)鉆頭提升速度≤800mm/min，施工中能順利鉆進(jìn)及提升，樁機(jī)電機(jī)無異常情況，攪拌成樁效果明顯。

樁機(jī)鉆頭改造增加葉片后，鉆進(jìn)過程經(jīng)砂層地質(zhì)時阻力較大，現(xiàn)場實時記錄數(shù)據(jù)顯示，樁機(jī)下鉆工作時平均電流值為95A，提升工作時平均電流值為130A，電流突變次數(shù)較多；但施工中土體可充分切割，鉆桿能順利提升，漿孔未堵噴，噴漿得以均勻攪拌。下鉆及提升工作電流變化曲線見圖3和圖4。

通過變更樁徑，即樁徑由600mm減小為500mm后，樁機(jī)鉆頭在鉆進(jìn)過程中所受阻力減小、損耗降低，土體得以充分?jǐn)嚢?，?jié)約了施工時間。

經(jīng)過機(jī)型改選、改造鉆頭、變更樁徑等一系列方案優(yōu)化后，二次試樁施工順利，實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，為正式進(jìn)行樁基施工提供可靠數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

3.5 施工工藝流程圖

水泥攪拌樁的施工包括水泵系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、儲漿泵系統(tǒng)、樁機(jī)系統(tǒng)，其工藝流程如圖5所示。

攪拌樁攪噴過程采用四攪四噴進(jìn)行施工。具體攪噴施工程序見圖6。

圖3 下鉆工作電流值變化曲線圖

圖4 提升工作電流值變化曲線圖

圖5 攪拌樁施工工藝流程圖

4 施工質(zhì)量檢驗

4.1 開挖目測

成樁7d后，采用淺部開挖樁頭，目測成樁的攪拌均勻性，量測成樁直徑，檢測量為總樁數(shù)的5%。本工程共檢測45根，樁徑符合設(shè)計及規(guī)范要求，目測成樁攪拌均勻。

4.2 樁身完整性檢測

圖6 攪拌樁攪噴過程圖

本工程采用反射波法檢測樁身完整性，共檢測55根樁，實測波速平均值3803m/s，標(biāo)準(zhǔn)差8.02 m/s，離差系數(shù)0.00 m/s，其中最小波速 3790m/s，最大波速3820m/s。所測樁身全部完整，全部Ⅰ類樁，占所測樁數(shù)的100%。

4.3 復(fù)合地基荷載試驗

設(shè)計單樁承載力150kPa?？⒐を炇諘r應(yīng)采用復(fù)合地基荷載試驗，應(yīng)在樁身滿足試驗荷載條件下進(jìn)行，宜在成樁28d后進(jìn)行，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%～1%。本工程復(fù)合地基靜載試驗共檢測7根，均滿足單樁復(fù)合地基承載力特征值150kPa的設(shè)計要求。

5 結(jié)論

本工程應(yīng)用表明，水泥攪拌樁在遇有密實砂層（夾雜卵石）、淤泥質(zhì)土等需穿透多種地質(zhì)土層施工中，需主要對施工工藝參數(shù)，包括施工機(jī)具選擇、設(shè)計樁徑選擇、鉆機(jī)鉆頭型式選擇等方面進(jìn)行控制。