戴劍云

（廈門(mén)市建設(shè)工程質(zhì)量安全站）

0 引言

軟基處理的方法很多，常用的有排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法、換填法、CFG 樁、攪拌樁、旋噴樁等多種方法。而對(duì)于吹填土地區(qū)的吹填淤泥質(zhì)軟土路基在進(jìn)行加固處理時(shí)，具有施工設(shè)備需要借助施工平臺(tái)進(jìn)場(chǎng)、施工進(jìn)度與工期不匹配以及工程量大等特點(diǎn)，相對(duì)普通的軟土地基處理存在更大的難度。在地基處理過(guò)程中，需要綜合考慮地質(zhì)條件、場(chǎng)地環(huán)境以及造價(jià)等相關(guān)因素，合理選擇處理方法。浮筒攪拌樁機(jī)主要由海涂面行走系統(tǒng)、高壓原料輸送系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)旋噴攪拌系統(tǒng)、雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成，高壓原料輸送系統(tǒng)將連接旋轉(zhuǎn)+高壓旋噴攪拌系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)將固結(jié)劑與超軟基礎(chǔ)進(jìn)行充分混合攪拌，在雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用下，灘涂面行走系統(tǒng)根據(jù)施工流程在軟基上連續(xù)作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)軟基的快速固結(jié)處理。

1 工程概況

某道路項(xiàng)目位于吹填區(qū)，由于該場(chǎng)地主要為未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的吹填淤泥，含水量大，為流塑狀淤泥且部分為浮淤，為高壓縮性土，具有流變性，有開(kāi)挖易變形、成孔易縮徑等現(xiàn)象，力學(xué)性能差，目前場(chǎng)地機(jī)械難以進(jìn)場(chǎng)。原設(shè)計(jì)為二次處理，即造地工程處理至地表承載力≥60kPa 后，再交由施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所要求的地基承載力及工后沉降進(jìn)行二次處理。由于時(shí)間緊迫，采用一次處理，即造地未進(jìn)行預(yù)處理即交由項(xiàng)目施工單位進(jìn)行地基處理。針對(duì)未經(jīng)過(guò)處理的吹填區(qū)，綜合考慮工期、造價(jià)、環(huán)境等因素，此工程采用浮筒攪拌樁機(jī)。

2 設(shè)計(jì)要求

本工程主要采用浮筒式攪拌樁施工，樁徑采用0.8m，樁身膠凝劑采用規(guī)格為P.O42.5 的普通硅酸鹽水泥，膠凝材料摻灰量在初次進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)暫定為加固土體重量的18%，水灰比0.7，要求取芯樁體水泥土28d 齡期室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.6MPa，單樁承載力≥88kN，復(fù)合地基承載力≥80kPa。大面積開(kāi)展作業(yè)時(shí)的水泥摻量以不同摻量的試驗(yàn)樁經(jīng)檢測(cè)后根據(jù)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

攪拌樁提升速度為1.0～1.5m/min，噴漿壓力為0.5～1.0MPa，設(shè)計(jì)初定水泥用量149.2kg/m，對(duì)應(yīng)灰漿用量253.7kg/m。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，此項(xiàng)目軟基處理施工要求采用在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)加裝專(zhuān)用監(jiān)控設(shè)備，配套對(duì)應(yīng)的監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)施工關(guān)鍵控制指標(biāo)——深度、流量、泥漿密度、傾角、鉆速等，通過(guò)相應(yīng)傳感器采集，同步實(shí)現(xiàn)云端共享、分析、展示?？蛇M(jìn)行施工過(guò)程動(dòng)畫(huà)模擬，對(duì)施工數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，糾正施工，指導(dǎo)后續(xù)施工及檢測(cè)工作。實(shí)時(shí)施工數(shù)據(jù)收集及自動(dòng)化報(bào)表、智能化工程質(zhì)量監(jiān)控、全生命周期質(zhì)量可追溯，見(jiàn)圖1。

3 工藝流程

⑴測(cè)量員需要根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，并依據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行樁位放樣，將樁機(jī)與施工邊線(xiàn)對(duì)齊，保證樁位施工的準(zhǔn)確性。施工邊線(xiàn)插彩旗作為標(biāo)記，樁位中心插竹竿作為標(biāo)記，攪拌鉆桿頭中心對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)樁位中心。

圖1 前臺(tái)施工監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

⑵鉆頭鉆進(jìn)及噴漿攪拌：?jiǎn)?dòng)空壓機(jī)、攪拌機(jī)及樁機(jī)鉆桿，其鉆頭向下進(jìn)行鉆進(jìn)，并保持一邊噴漿一邊攪拌，按照設(shè)計(jì)文件要求對(duì)下鉆速度和噴漿流量進(jìn)行有效控制，當(dāng)攪拌頭達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，需要進(jìn)行提升。在下鉆過(guò)程中，應(yīng)有施工人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況以及底層出現(xiàn)的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

⑶鉆頭提升及噴漿攪拌：在鉆頭下鉆達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高后，完成定噴過(guò)程，需要提升鉆頭并保持噴漿，按照設(shè)計(jì)規(guī)定提升速度及噴漿流量提升噴漿，確保土體能夠和固化劑漿液有效拌和；鉆頭上升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高+500mm 后停止噴漿。

⑷鉆頭下鉆及提升復(fù)攪：為了確保軟土層和固化劑材料能夠充分均勻攪拌，鉆頭需進(jìn)行重復(fù)下鉆和提升，此過(guò)程不噴漿，也就是下鉆過(guò)程進(jìn)行攪拌和提升攪拌不噴漿，但應(yīng)控制鉆頭下鉆和提升速度。

⑸樁機(jī)移位：施工人員結(jié)合施工順序?qū)C(jī)械轉(zhuǎn)移到下一個(gè)樁位，并對(duì)以上步驟進(jìn)行重復(fù)施工。

浮筒攪拌樁截面為“8”字形，建議采用雙軸水泥（固化劑）攪拌樁，樁直徑為800～1000mm；提升、下轉(zhuǎn)速度速度為1.0～1.5m/min；相鄰樁體可相離，可相互搭接10～20cm；成樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁承載力特征值、復(fù)合地基承載力特征值要求根據(jù)工程要求而定。

4 施工要點(diǎn)

⑴在施工實(shí)體前，需要平整原地面并清除地上地下的相關(guān)障礙物。需要在路基外側(cè)開(kāi)挖臨時(shí)排水溝以避免施工期間長(zhǎng)時(shí)間積水，并禁止同農(nóng)田排灌溝渠共同進(jìn)行使用。

⑵開(kāi)工前需要調(diào)試相關(guān)設(shè)備，并檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、輸料管的暢通情況及臨電是否符合要求，以保證設(shè)備性能的可靠性。施工過(guò)程中如有機(jī)械及臨電故障，應(yīng)及時(shí)安排修復(fù)，避免長(zhǎng)時(shí)間停滯出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。

⑶在具體施工過(guò)程中，停漿面的設(shè)計(jì)高度需要超出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高500mm，在實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)該挖去表層浮土。

⑷垂直度控制。螺旋式淤泥固化機(jī)就位后，需要確保設(shè)備平整，避免出現(xiàn)移動(dòng)、傾斜等現(xiàn)象。施工時(shí)保證鉆桿垂直度，允許偏差控制在1%以?xún)?nèi)。在實(shí)際施工中可以使用吊錘觀(guān)測(cè)鉆桿對(duì)兩個(gè)方向的垂直度進(jìn)行測(cè)量，輔助使用水平尺對(duì)機(jī)架的調(diào)平情況進(jìn)行測(cè)量，一旦偏差過(guò)大需要及時(shí)進(jìn)行糾偏。

⑸應(yīng)確保攪拌樁樁底標(biāo)高打到持力層，可根據(jù)鉆機(jī)鉆到最深位置時(shí)的壓力表讀數(shù)和下鉆速度對(duì)是否打入硬層進(jìn)行判定。

⑹在具體成樁時(shí)，由于停漿后繼續(xù)施工需要進(jìn)行重疊接樁，而其接樁重疊咬合長(zhǎng)度不能小于0.5m。當(dāng)停工時(shí)間超過(guò)40min 之后，需要全面進(jìn)行清洗，避免產(chǎn)生堵管結(jié)塊現(xiàn)象而對(duì)施工產(chǎn)生影響。如果停機(jī)時(shí)間超過(guò)水泥初凝時(shí)間，則需要在原樁位旁邊合理進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

⑺在施工前，需要對(duì)攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量進(jìn)行確定，并要明確灰漿從輸漿管一直到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間。相關(guān)施工人員可以通過(guò)流量泵對(duì)輸漿速度進(jìn)行控制，確保注漿泵出口壓力能夠保持穩(wěn)定，確保攪拌的提升速度和輸漿速度能夠保持一致。

⑻相關(guān)施工人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)攪拌提升速度和噴漿量等進(jìn)行控制。為了能夠進(jìn)一步提升施工質(zhì)量和工作效率，避免水泥出現(xiàn)浪費(fèi)，應(yīng)該有效開(kāi)展連續(xù)工作。在實(shí)際輸漿時(shí)，需要確保輸漿壓力充足，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)供漿。

⑼施工人員需嚴(yán)格控制攪拌過(guò)程中的下沉和提升速度，保證其迅速并在設(shè)計(jì)要求速率范圍，使得淤泥能夠均勻充分和固化劑攪拌，保證樁體每個(gè)斷面的強(qiáng)度都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，使樁身強(qiáng)度和均勻性得到有效提高。

⑽根據(jù)試樁試驗(yàn)確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，確保每根樁水泥用量。

⑾因地質(zhì)勘察的密度存在一定的不可預(yù)見(jiàn)性，存在地下障礙物可能導(dǎo)致鉆桿無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)，使得攪拌樁無(wú)法到達(dá)相應(yīng)持力層，項(xiàng)目部應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)人員和監(jiān)理人員等發(fā)送通知，現(xiàn)場(chǎng)踏勘并出具相關(guān)補(bǔ)樁方案，從而有效保障施工質(zhì)量。

⑿水灰比控制：在水灰比控制過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合水泥用量對(duì)每盤(pán)用水量進(jìn)行計(jì)算相應(yīng)水泥漿比重，根據(jù)測(cè)量泥漿比重來(lái)控制水灰比，同時(shí)還應(yīng)在儲(chǔ)水罐上做上相應(yīng)的標(biāo)志，并在實(shí)際施工中有效計(jì)量。

⒀制備好的漿液不得離析，并要確保連續(xù)泵送，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌30s 再倒入存漿桶。自行拌制漿液的外加劑及固化劑的用量等相關(guān)數(shù)據(jù)，需要安排專(zhuān)人進(jìn)行記錄。

（14）當(dāng)水泥漿液到達(dá)出漿口后，應(yīng)充分進(jìn)行攪拌和噴漿，時(shí)間為30s，而在水泥漿和樁端土得到有效攪拌后，需要將攪拌頭進(jìn)行提升。在進(jìn)行施工時(shí)要由專(zhuān)人來(lái)負(fù)責(zé)記錄，施工記錄應(yīng)盡量詳細(xì)完善：在深度記錄上其誤差值不應(yīng)超過(guò)10㎝，而時(shí)間記錄的誤差則應(yīng)小于10s。在實(shí)際施工中對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題和處理情況需要及時(shí)進(jìn)行記錄，從而進(jìn)行匯總和分析。

（15）根據(jù)規(guī)范和要求對(duì)相關(guān)檢查項(xiàng)目進(jìn)行誤差控制，使其允許偏差值在規(guī)范允許范圍內(nèi)（見(jiàn)表1）。

表1 漿體噴射攪拌樁施工允許偏差

（16）水泥攪拌樁施工完成28 天內(nèi)不得有任何機(jī)械在上面行走。

5 施工注意事項(xiàng)及常見(jiàn)問(wèn)題解決方法

5.1 攪拌的均勻性

對(duì)于樁身質(zhì)量而言，軟土與固化劑是否能夠充分均勻拌和是十分重要的一項(xiàng)影響因素，其具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是固化劑在任意樁身斷面的摻入量和機(jī)械在樁身任意斷面上的攪拌次數(shù)。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，任意一點(diǎn)的攪拌次數(shù)N 在20 次為最佳攪拌次數(shù)。單程次數(shù)可以通過(guò)公式求得：

式中，

N——樁身任意點(diǎn)的攪拌次數(shù)；

h——葉片的寬度；

α——葉片與鉆桿的角度（銳角）；

b——葉片的厚度；

n1——內(nèi)鉆桿的轉(zhuǎn)速；

n2——外鉆桿的轉(zhuǎn)速；

z——鉆頭上葉片總數(shù)；

v——鉆桿提升或下降速度。

5.2 樁頭處理

在攪拌樁施工結(jié)束后，樁頂部約在0.3～0.5m 范圍內(nèi)，由于受地表水及土體約束壓力相對(duì)較小，導(dǎo)致樁體形成結(jié)構(gòu)呈蜂窩狀且較為松散，需要對(duì)其進(jìn)行處理。一種方法是人工挖除樁頂質(zhì)量較差的部分；二是需要在樁頂1.0～1.5m 范圍內(nèi)進(jìn)行噴漿攪拌，并要采取人工夯實(shí)修整。

5.3 常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

⑴下沉困難、壓力值高、電機(jī)跳閘。

原因：壓力偏低、土質(zhì)硬、阻力大、遇大塊石等障礙物；

處理方法：調(diào)高壓力、適量沖水或漿液稀釋、障礙物挖除。

⑵輸漿管堵塞、樁到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度灰桶內(nèi)有剩余或不夠。

原因：輸送管內(nèi)有水泥塊、灰漿泵輸出量偏小或偏大、投料量不準(zhǔn)確；

處理方法：管道用水沖冼、調(diào)整灰漿泵輸出量、重新計(jì)數(shù)投料量。

⑶事故樁。

原因：機(jī)械故障及電路故障；

處理方法：24 小時(shí)內(nèi)，鉆桿提高0.5m。

6 施工質(zhì)量檢驗(yàn)

水泥攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工的全過(guò)程，在成樁后并到達(dá)齡期后對(duì)樁基進(jìn)行以下實(shí)體檢測(cè)以判定成樁效果（見(jiàn)圖1）：

⑴載荷試驗(yàn)宜在成樁28 天后進(jìn)行，根據(jù)工點(diǎn)實(shí)際情況分別開(kāi)展復(fù)合地基承載力試驗(yàn)與單樁承載力試驗(yàn)。

⑵需要在成樁28 天齡期后進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，應(yīng)在樁直徑2/5 位置處進(jìn)行鉆孔，根據(jù)芯樣情況來(lái)判定樁的完整性和均勻性。最后，應(yīng)在鉆芯的上、下、中各部位分別取至少一段來(lái)進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。在取芯結(jié)束后，需要使用水泥砂漿對(duì)鉆孔進(jìn)行回填灌注。

本項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果如下：

⑴基樁鉆芯法檢測(cè)：受檢樁水泥土芯樣完整，攪拌均勻，斷口基本吻合，芯樣呈短圓柱狀，膠結(jié)較好，抗壓強(qiáng)度值均不小于水泥土設(shè)計(jì)強(qiáng)度0.6MPa，實(shí)測(cè)樁長(zhǎng)均與設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)一致。

⑵樁身強(qiáng)度檢測(cè)：所檢樁的單樁豎向抗壓極限承載力檢測(cè)值均為88kN 以上，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

⑶復(fù)合地基承載力檢測(cè)：所檢測(cè)試點(diǎn)的單樁復(fù)合地基承載力特征值為80kPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采用浮筒式水泥攪拌樁進(jìn)行軟土地基加固處理，結(jié)合軟基處理施工智慧管控系統(tǒng)的應(yīng)用，經(jīng)檢測(cè)樁身長(zhǎng)度、芯樣的完整性，單樁豎向抗壓極限承載力、單樁復(fù)合地基承載力均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在短時(shí)間內(nèi)有效地實(shí)現(xiàn)軟基的快速固結(jié)處理。