劉 麗

（太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程經(jīng)濟(jì)系，山西 太原 030027）

0 引言

在建筑施工過(guò)程中，地基的穩(wěn)固性直接關(guān)系著建筑的安全使用。如果施工單位忽視地基加固工作，可能導(dǎo)致建筑沉降、倒塌等情況的發(fā)生，給建筑企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的人員傷亡。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)高度重視地基的加固施工。目前，地基加固施工中，水泥攪拌樁技術(shù)應(yīng)用廣泛，在港口、高層建筑、道路工程等地基施工中應(yīng)用效果良好[1]，為建筑的整體施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)奠定基礎(chǔ)。水泥攪拌樁技術(shù)主要應(yīng)用水泥作為固化劑[2]，通過(guò)攪拌機(jī)，直接將水泥噴灑在土中，持續(xù)攪拌，讓二者充分融合，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，來(lái)降低土壤柔軟特性，提高軟地基的強(qiáng)度。本文將結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)及施工過(guò)程存在的問(wèn)題及解決措施進(jìn)行探討。

1 工程概況及施工方案確定

某工程經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查后發(fā)現(xiàn)，施工區(qū)域內(nèi)部呈現(xiàn)軟土結(jié)構(gòu)，且厚度較大，地基處理難度較大。經(jīng)過(guò)綜合考量后，設(shè)計(jì)人員決定采用水泥攪拌樁技術(shù)作為地基處理方法。按照施工要求，采用深層攪拌樁法，單樁直徑為70cm，總工程量為35m2。在該工程中，水泥攪拌樁技術(shù)采用雙向攪拌技術(shù)，具體施工流程為：地基整平準(zhǔn)備→放樣測(cè)量→攪拌機(jī)安裝調(diào)試→攪拌機(jī)插入預(yù)定土層→送漿泵作業(yè)→攪拌處理→按照正反方向攪拌→達(dá)到預(yù)定深度→連續(xù)噴灑10s→完成。

2 水泥攪拌樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 材料質(zhì)量管理

該工程中，選用42.5 級(jí)的硅酸鹽水泥、M 級(jí)石膏、天然淡水。攪拌水確保氯離子含量不超過(guò)200mg/L；在水泥和石膏進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，技術(shù)人員要進(jìn)行嚴(yán)格檢查，同時(shí)應(yīng)將建材送到專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保不會(huì)發(fā)生假冒偽劣、低質(zhì)量的材料進(jìn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)。材料入場(chǎng)后，要分類進(jìn)行儲(chǔ)存擺放，防潮、防曬，避免使用時(shí)出現(xiàn)不合格問(wèn)題。水泥攪拌需在3 周完成，在攪拌過(guò)程中，防止出現(xiàn)結(jié)塊等問(wèn)題。

2.2 水泥配比確定

為了確保工程的質(zhì)量，在施工前，必須對(duì)水泥混凝土的配比進(jìn)行試驗(yàn)，確保水灰比、水泥和外加劑的摻量都達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，使攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

水泥配比按照15%、18%、20%的含量設(shè)置3 組試樣，分別摻入2%的石膏，水灰比為0.5～0.55。試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)3 組不同水泥配比的混凝土進(jìn)行7d、28d、90d強(qiáng)度測(cè)試[4]，以選擇出最佳配比。通過(guò)試驗(yàn)證明，同一水泥配比下，水灰比0.5，抗壓能力增加；不同水泥配比下，20%水泥含量試件的28d 抗壓能力最強(qiáng)。18%水泥含量試件的28d、90d 抗壓能力符合設(shè)計(jì)要求。在3組測(cè)試件中，加入2%石膏，能夠有效提高混凝土的早期強(qiáng)度。

2.3 試樁施工及參數(shù)確定

2.3.1 試樁參數(shù)控制

該項(xiàng)目針對(duì)工程建設(shè)的要求，選擇使用ZGZ-A-25型同心式雙軸攪拌機(jī)械，并在現(xiàn)場(chǎng)選擇6 根樁進(jìn)行測(cè)試。試樁過(guò)程的參數(shù)控制見表1。

表1 試樁參數(shù)

2.3.2 試樁質(zhì)量檢測(cè)

施工人員按照要求開展試樁施工，以確定樁體、樁徑和垂直度。本次計(jì)劃取6根樁，樁芯18段，從取樣結(jié)果來(lái)看，樁體結(jié)構(gòu)的密實(shí)度合理，成樁質(zhì)量符合要求。部分樁體出現(xiàn)攪拌不充分的情況。對(duì)此，進(jìn)行原因分析，在施工過(guò)程中，部分階段由于樁桿速度較慢，泥漿泵輸送的液體不連續(xù)，可能與土體發(fā)生固化反應(yīng)，導(dǎo)致攪拌不充分的情況。因此，施工過(guò)程中要控制好漿液輸送的速度，提高水泥樁體的成樁質(zhì)量[5]。

2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)試樁及施工參數(shù)確定

在試驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，主要包括確定摻合料參數(shù)；施工過(guò)程中的鉆孔沉降速率控制為0.5~0.8m/min，攪拌轉(zhuǎn)速控制為0.6~1.0m/min。

2.4 成樁施工控制

2.4.1 樁位選擇

施工人員要根據(jù)施工要求，做好樁體測(cè)量放樣工作，并一一進(jìn)行標(biāo)記。確定好放樣位置后，要進(jìn)行驗(yàn)收管控，確保相鄰的兩個(gè)樁體之間的距離誤差值≤10mm。然后再做好樁體編號(hào)。

2.4.2 確定樁長(zhǎng)

在施工開始之前，要對(duì)鉆桿長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)試，確保鉆桿長(zhǎng)度、深度、攪拌方向符合標(biāo)準(zhǔn)。攪拌過(guò)程中，要做好噴漿量及攪拌深度控制?？墒褂脙x器開展監(jiān)測(cè)工作。每次下入時(shí)，要做好記錄，深度偏差要≤200mm。

2.4.3 垂直度控制

攪拌樁機(jī)側(cè)面和正面需要設(shè)置吊錘，在作業(yè)時(shí)，通過(guò)吊錘傾斜度，能直接發(fā)現(xiàn)樁機(jī)是否出現(xiàn)偏移情況。樁體、攪拌頭、鉆桿需要保持在同一條水平直線上，垂直偏差要≤15mm。

2.4.4 漿液制備及注漿

結(jié)合施工實(shí)際，對(duì)水灰比進(jìn)行控制，確保水泥漿質(zhì)量合格。應(yīng)安排專門人員對(duì)混合后的水泥漿進(jìn)行稱重，并做好登記。若發(fā)現(xiàn)比重較低，則應(yīng)加大水泥比例，并在制漿過(guò)程中達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。水泥原料要過(guò)篩處理，配制好的水泥漿不能滯留太久，若滯留2h 以上，就會(huì)影響使用效果。在制漿攪拌后，要在現(xiàn)場(chǎng)安裝遮雨篷，防止雨水流入水泥漿內(nèi)。同時(shí)，要在漿桶的四周安裝截水圍擋和排水溝，便于及時(shí)排水。注漿中，必須對(duì)壓力、流量進(jìn)行有效控制，以確保各項(xiàng)施工都符合要求，保證樁體的質(zhì)量合格。

2.4.5 攪拌成樁

（1）攪拌器的鉆入速率是0.6m/min，攪拌速率是50r/min，在對(duì)樁端噴漿攪拌30s后，將鉆機(jī)提升。

（2）提升速率控制在0.5m/min 之內(nèi)，確保符合標(biāo)高，并做好施工過(guò)程中的工作記錄，以便對(duì)下一步的工作做出指示。

（3）定期對(duì)鉆頭檢測(cè)，一旦出現(xiàn)開裂、破損情況，必須立即停鉆，替換或修理后再作業(yè)；鉆頭直徑偏差要≤3%；同時(shí)，還要對(duì)葉片進(jìn)行檢查，存在問(wèn)題要及時(shí)更換。

（4）攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r，不可沖水，如發(fā)現(xiàn)土層過(guò)硬，在確保鉆頭強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，適量沖水。

（5）攪拌機(jī)在樁頂標(biāo)高1m 以內(nèi)需減速，提出地面后立即停止提升，連續(xù)攪拌幾秒即可停止，確保樁頭質(zhì)量的控制。

3 施工過(guò)程中存在的問(wèn)題與處理措施

3.1 樁體位置偏移

問(wèn)題成因：產(chǎn)生樁體位置偏移的原因一般有兩種：（1）對(duì)準(zhǔn)效果差。水泥攪拌樁灌漿是采用平鏟運(yùn)機(jī)方式。在鉆機(jī)工作時(shí)，由于溢漿、視線等因素的影響，施工人員可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)樁的準(zhǔn)確位置，導(dǎo)致重心發(fā)生偏移；（2）施工場(chǎng)地比較特殊，當(dāng)鉆機(jī)下沉?xí)r，可能遇到一些碎石、卵石，卡住鉆機(jī)，無(wú)法抬起，施工人員只能重新下沉，進(jìn)而導(dǎo)致誤差。

（2）應(yīng)對(duì)措施：在鉆機(jī)平臺(tái)焊接鋼筋，一般在鋼筋控制點(diǎn)間距2 倍處設(shè)置焊接點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用重繩落法進(jìn)行控制。若因地質(zhì)因素影響，出現(xiàn)碎石、卵石，需重新施工，此為特殊補(bǔ)樁情形，應(yīng)在工程記錄中作詳細(xì)說(shuō)明。

3.2 垂直偏差

問(wèn)題成因：當(dāng)前的鉆機(jī)常見支腿形式，如果遇到地面不平，支腿不穩(wěn)定，就有可能導(dǎo)致垂直偏差，進(jìn)而對(duì)施工產(chǎn)生影響。

應(yīng)對(duì)措施：（1）可以在機(jī)架懸掛垂線，在橫梁上畫出中線，按照中線，在機(jī)架垂直角位置上打孔。施工人員在下沉鉆機(jī)時(shí)，沿著打孔位置開展作業(yè)，能確保樁機(jī)垂直。（2）鉆機(jī)支腿受力要均勻，避免發(fā)生傾斜問(wèn)題。

3.3 噴漿異常

問(wèn)題成因：（1）注漿管道破損；（2）注漿孔阻塞；（3）水泥漿質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，水泥漿中混入砂石、油等雜質(zhì)，造成管道堵塞，噴漿效果達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；（4）水灰比配比不當(dāng)，質(zhì)量較差，對(duì)樁體產(chǎn)生影響；（5）水泥漿泵調(diào)速器無(wú)法達(dá)到所需的壓力；（6）注漿管過(guò)長(zhǎng)，中部有較大彎折角（一般而言，管道長(zhǎng)度以50m 為最佳，盡量避免中間發(fā)生彎曲，若超過(guò)100m，壓力損失較大，容易導(dǎo)致噴漿質(zhì)量不合格）。

應(yīng)對(duì)措施：（1）在施工之前，對(duì)注漿泵進(jìn)行檢查，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）施工結(jié)束后，操作人員要做好注漿泵的清理工作；（3）在噴漿口上設(shè)置單向閥組件；（4）在噴漿口上方布置越漿板，防止出現(xiàn)堵塞；（5）在集漿池中應(yīng)設(shè)置細(xì)篩，對(duì)水泥漿進(jìn)行過(guò)濾，防止雜質(zhì)流入管道；（6）做好水灰比的控制。水灰比控制在0.45~0.6，一般來(lái)說(shuō)，水泥比0.5 就能滿足樁體質(zhì)量要求，且不會(huì)對(duì)噴漿產(chǎn)生影響，確保水泥漿的質(zhì)量。因此，施工人員需按照項(xiàng)目的具體需求，確定最佳配合比，才能保證工程質(zhì)量合格。

3.4 抱鉆

問(wèn)題成因：（1）施工工藝不規(guī)范；（2）水泥漿攪拌不充分，漿體粘結(jié)性比較高，施工中易抱鉆；（3）設(shè)備故障，電機(jī)損壞；（4）停機(jī)時(shí)間超過(guò)3h，出現(xiàn)水泥凝固的情況，鉆桿抱死。

應(yīng)對(duì)措施：（1）施工人員要根據(jù)施工條件，選擇適當(dāng)?shù)氖┕すに嚒Ｊ┕で?，要?duì)地層中的砂石、土質(zhì)進(jìn)行分析，做好數(shù)據(jù)收集工作。（2）攪拌機(jī)沉入地層后，攪拌頭需濕潤(rùn)處理。如果土質(zhì)粘性較大，可加入一些砂石，防止抱鉆。

3.5 冒漿

問(wèn)題成因：（1）部分黏土粘性并不大，但持漿能力較弱，性能下降，容易出現(xiàn)冒漿；（2）鉆進(jìn)環(huán)節(jié)遇到卵石，鉆進(jìn)速度下降，泥漿就會(huì)變得松散，進(jìn)而出現(xiàn)冒漿情況；（3）在鉆桿提升過(guò)程中，施工人員提升速度較快，無(wú)法充分?jǐn)嚢?，?dǎo)致壓強(qiáng)增加，出現(xiàn)冒漿情況。

應(yīng)對(duì)措施：（1）在漿液輸送過(guò)程中，持漿能力不合格就會(huì)發(fā)生冒漿，導(dǎo)致漿液滲透率降低，因此，必須調(diào)整施工工藝。要將攪拌速率提高到500r/min，將鉆孔速率下降到1m/min，以確保泥漿與地層土壤充分混合，降低冒漿情況的發(fā)生。（2）當(dāng)鉆機(jī)遇到孤石或卵石時(shí)，應(yīng)減小泵壓，調(diào)節(jié)水泥漿，避免出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。（3）攪拌機(jī)提升過(guò)程中轉(zhuǎn)速要進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保泵壓在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。

3.6 樁體承壓能力較低

問(wèn)題成因：（1）表層覆蓋壓力較?。唬?）攪拌過(guò)程中，攪拌不均勻，影響抗壓能力；（3）提升速度不符合規(guī)定，注漿量不足；（4）水灰比不合理；⑤原料質(zhì)量不符合施工規(guī)定；⑥攪拌樁輸漿管道未清理干凈；（5）部分施工單位為提高施工效率，同時(shí)加入水和水泥材料，導(dǎo)致水灰比難以達(dá)到均勻性標(biāo)準(zhǔn)；（6）樁體鉆頭沒(méi)有壓磨處理。

應(yīng)對(duì)措施：（1）將樁頂下方1m 以內(nèi)的區(qū)域作為加固段，采用二次攪拌加注漿的方法，增加水泥比例，一般要求15%；（2）在計(jì)算樁長(zhǎng)度及標(biāo)高時(shí)，應(yīng)挖除30cm長(zhǎng)度，以確保結(jié)構(gòu)力學(xué)符合要求；（3）做好水灰比控制，在水泥材料加入比例合格、壓力符合要求的情況下，盡可能地減小水灰比；（4）一次只攪拌一根樁體，確保水泥漿質(zhì)量，嚴(yán)禁邊加水邊攪拌；（5）在機(jī)架標(biāo)志線看到樁頭后，放慢抬升速率，保證加入的水泥材料符合要求；（6）鉆頭到樁頂部位壓磨的時(shí)間控制在30s。

3.7 樁體不均勻

問(wèn)題成因：（1）施工工藝不合理；（2）攪拌機(jī)和注漿機(jī)發(fā)生運(yùn)行故障，導(dǎo)致漿體不夠均勻；（3）攪拌機(jī)運(yùn)行時(shí)，前行速度不均勻；（4）管道殘留一部分水；（5）制漿工藝不合理。

應(yīng)對(duì)措施：（1）選擇合適的施工工藝；（2）施工人員要仔細(xì)檢查各種設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，并進(jìn)行維修；（3）水泥漿攪拌時(shí)間要≥2min，要適當(dāng)增加水泥漿攪拌次數(shù)，防止發(fā)生沉淀；（4）增加攪拌速度，確保水泥漿充分?jǐn)嚢?、均勻攪拌；?）注漿設(shè)備要運(yùn)行平穩(wěn)，注漿速度符合標(biāo)準(zhǔn)，水灰比符合設(shè)計(jì)要求；（6）施工現(xiàn)場(chǎng)中，如果機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)立即進(jìn)行維修、更換。

4 水泥攪拌樁技術(shù)施工注意事項(xiàng)

在施工過(guò)程，應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面：

（1）水泥攪拌樁的距離設(shè)置、長(zhǎng)度設(shè)置等應(yīng)符合要求，設(shè)計(jì)人員對(duì)此應(yīng)進(jìn)行技術(shù)審核，如果不符合要求，應(yīng)及時(shí)改正；

（2）施工過(guò)程中，要?jiǎng)討B(tài)檢查攪拌樁深入長(zhǎng)度、噴漿量以及攪拌方向[3]，如果出現(xiàn)問(wèn)題，要立即暫停施工，進(jìn)行處理解決；

（3）攪拌樁沿著施工方向進(jìn)行施工，樁芯流速、流量如果不達(dá)標(biāo)，證明樁體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，需要暫停施工并立即處理；

（4）成樁28d 后，要對(duì)樁芯進(jìn)行抽查，總抽查量要達(dá)到總數(shù)量的5%；

（5）水泥攪拌樁施工質(zhì)量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，樁位偏差控制在<50mm，傾斜度控制在≤1%。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文總結(jié)了水泥攪拌樁的施工工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工分析了水泥攪拌樁施工過(guò)程中常見的質(zhì)量問(wèn)題，研究了產(chǎn)生水泥攪拌樁質(zhì)量問(wèn)題的原因并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。本文所提到的水泥攪拌樁技術(shù)加固地基的方法實(shí)用性強(qiáng)，在具體施工過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活應(yīng)用，以適應(yīng)于各種不同工程的需要，確保水泥攪拌樁技術(shù)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而提高建筑工程整體施工質(zhì)量。