吳 亮

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，杭州 310051）

我國南部諸多省市地區(qū)都存在軟土地層，軟土地層巖土的性質(zhì)多變，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。軟土具有含水量大、壓縮性高、承載力低等特性，對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)和施工要求高[1-3]。水泥土攪拌樁復(fù)合地基作為一種擾動(dòng)相對(duì)較小、施工簡(jiǎn)單迅速、造價(jià)較低和見效較快的軟土地基處理方法，得到了國內(nèi)外研究學(xué)者的極大關(guān)注[4-6]。許春松[7]從理論推導(dǎo)及實(shí)測(cè)給出了水泥土攪拌樁復(fù)合地基沉降的計(jì)算方法并預(yù)測(cè)了沉降值；鄭剛等[8]、馬克生等[9]根據(jù)室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，判斷過多增加樁長(zhǎng)從提高承載力的角度看是無意義的，樁長(zhǎng)主要用于控制變形，并對(duì)水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力的優(yōu)化提出建議；李然等[10]通過有限元軟件ABAQUS 對(duì)水泥土攪拌樁地基進(jìn)行數(shù)值模擬，分析得出樁長(zhǎng)變化率、差異樁長(zhǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)消除跳車與二次跳車現(xiàn)象的影響。

隨著我國建筑工程質(zhì)量控制及安全水平的提高，對(duì)水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢測(cè)也成為國內(nèi)學(xué)者的重點(diǎn)研究對(duì)象，但目前許多檢測(cè)方法不夠成熟，且檢測(cè)結(jié)果未能對(duì)實(shí)際施工項(xiàng)目的質(zhì)量問題提供較大幫助。因此本文結(jié)合“臺(tái)州南鐵路智慧陸港新區(qū)項(xiàng)目配套土地項(xiàng)目”，通過研究水泥土攪拌樁的施工關(guān)鍵技術(shù)，提出現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法并分析檢測(cè)結(jié)果，總結(jié)深厚軟土地區(qū)水泥土攪拌樁施工工藝，為今后深厚軟土地區(qū)水泥土攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工提供有力參考。

1 工程概況

臺(tái)州南鐵路智慧陸港新區(qū)項(xiàng)目配套土地項(xiàng)目位于浙江省臺(tái)州市路橋區(qū)螺洋街道，用地東至西環(huán)路，南至臺(tái)州南站，西側(cè)為甬臺(tái)溫和金臺(tái)鐵路線。本工程2#倉庫、5#倉庫、變電所地基采用水泥土攪拌樁，2#倉庫加固深度8 m，5#倉庫、變電所加固深度7 m，持力層為粉質(zhì)黏土，樁端進(jìn)入持力層1.2 m，樁身水泥土水泥摻入比為16%（遇回填土?xí)r改為20%），水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5。

2 水泥土攪拌樁施工工藝

2.1 施工工藝流程

總體施工流程：施工準(zhǔn)備→施工放樣→鉆機(jī)就位→制備灰漿→切土噴漿下沉→攪拌提升→復(fù)攪下沉→復(fù)攪提升→成樁→循環(huán)作業(yè)下根樁→樁基檢測(cè)。

2.2 施工技術(shù)參數(shù)

水泥土攪拌樁施工工藝具體施工技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 水泥土攪拌樁施工技術(shù)參數(shù)

2.3 施工工藝流程

2.3.1 施工準(zhǔn)備

水泥土攪拌樁開工之前，需進(jìn)行施工技術(shù)和安全交底。施工前應(yīng)平整施工場(chǎng)地，清除樁位處地面上的障礙物。試樁位置地勢(shì)平緩需采取填土修筑平臺(tái)，將施工所用材料布置于地勢(shì)稍高處，并在其周圍開挖排水溝，以防止水損壞施工機(jī)具和污染材料，以保證水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量。水泥土攪拌樁試樁水泥采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，該水泥在試樁前需檢驗(yàn)合格。

2.3.2 測(cè)量放樣

根據(jù)攪拌樁樁位布置圖，用全站儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放線，定出樁位，并撒上白灰或定入木樁，同時(shí)施行測(cè)量復(fù)核。報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可施工。

2.3.3 樁機(jī)就位

樁機(jī)運(yùn)至工地后安裝調(diào)試，使轉(zhuǎn)速、空氣壓力及計(jì)量設(shè)施達(dá)到正常狀態(tài)；起重機(jī)懸吊攪拌樁機(jī)至指定樁位并對(duì)中，對(duì)中誤差不大于2 cm，樁機(jī)平整度檢測(cè)采用水平尺校核，樁機(jī)就位后應(yīng)設(shè)置攬風(fēng)繩加以固定，攬風(fēng)繩設(shè)置于樁機(jī)四角，并采用牢靠連接固定于固定裝置上；用鋼尺對(duì)鉆桿進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)明尺碼刻度；依照攪拌樁機(jī)操作技術(shù)要求將鉆架調(diào)直，確保樁身垂直度誤差不大于1/150，采用吊錘進(jìn)行校核。

2.3.4 水泥漿液制備

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況配備泥漿池，按水泥用量C≥250 kg/m3、水灰比0.5 進(jìn)行拌和，水泥漿液選用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥最小摻量不小于20%；采用已標(biāo)定好的稱重計(jì)量設(shè)備稱取相應(yīng)數(shù)量的各種材料，要加料準(zhǔn)確、攪拌均勻，攪拌時(shí)間不小于3 min，制備好的漿液不得離析，水泥漿液制備完成后須進(jìn)行比重測(cè)量，水泥漿液必須隨制隨用，時(shí)間不得超過2 h。

2.3.5 噴漿

水泥土攪拌樁采用“兩噴四攪”的施工工藝：首先攪拌機(jī)鉆桿向下切土，送漿泵向土體噴水泥漿，采用正、反向旋轉(zhuǎn)的葉片同時(shí)旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土；待鉆桿持續(xù)下沉至設(shè)計(jì)深度，送漿泵向土體持續(xù)噴漿攪拌10 s 后提升，同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)的葉片繼續(xù)攪拌；提升、攪拌到回填土部分后，將20%水泥摻量的泥漿導(dǎo)入設(shè)備中，待20%水泥摻量的泥漿開始從鉆頭中噴射后，方可提升鉆頭，對(duì)回填土部分進(jìn)行復(fù)攪，攪拌時(shí)間不小于3 min。

2.3.6 樁機(jī)移位

向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘留的水泥漿液，并將攪拌頭的軟土清洗干凈，收縮支撐腿，收縮過程注意樁機(jī)平衡，移動(dòng)樁機(jī)至下一根樁，重復(fù)上述步驟進(jìn)行施工。

2.4 常見問題及處理措施

2.4.1 垂直度控制及糾斜措施

樁機(jī)就位時(shí)，確保其鉆桿中心與樁中心在一個(gè)垂直面上，其鉆桿垂直度，符合施工要求，若在施工發(fā)生樁位傾斜現(xiàn)象，則應(yīng)重新定位樁機(jī)，根據(jù)需要采取補(bǔ)樁措施。

2.4.2 意外停機(jī)時(shí)的應(yīng)急措施

施工中因故中斷而續(xù)打時(shí)，為防止斷樁或缺漿，應(yīng)使攪拌軸下沉至停漿面以下50 mm，待恢復(fù)供漿后再繼續(xù)噴漿提升，對(duì)于由于意外事件造成樁機(jī)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的，則需采用補(bǔ)樁措施。

2.4.3 斷樁、開叉等的補(bǔ)救措施

開挖后發(fā)現(xiàn)攪拌樁有斷樁、開叉現(xiàn)象，則立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施：在斷樁、開叉部位的樁身處，采取在開挖面?zhèn)认驑秲?nèi)注漿的形式加固土體。

2.4.4 水泥土強(qiáng)度及補(bǔ)救措施

施工過程中應(yīng)隨時(shí)檢查施工記錄，并對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，對(duì)于不合格的樁應(yīng)根據(jù)其位置和數(shù)量等具體情況，分別采取補(bǔ)樁或加強(qiáng)樁鄰樁等措施。攪拌樁在成樁7 d 后用輕便觸探器鉆取加固樁身土樣，觀察攪拌均勻程度，同時(shí)根據(jù)輕便觸探擊數(shù)，用對(duì)比法判定樁強(qiáng)度。檢驗(yàn)樁的數(shù)量不少于成樁數(shù)量的0.5%。

3 水泥土攪拌樁試樁試驗(yàn)分析

水泥土攪拌樁檢測(cè)的主要內(nèi)容為樁身強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、均勻度等，通常的檢測(cè)方法有目測(cè)法、輕便動(dòng)力觸探法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法、動(dòng)測(cè)法、鉆孔取芯法和靜力觸探法等多種方法，各種方法均存在一定的適用條件。本文結(jié)合臺(tái)州南鐵路智慧陸港新區(qū)項(xiàng)目配套土地項(xiàng)目，分別在2#倉庫、5#倉庫、變電所3 處建筑樁基礎(chǔ)內(nèi)，各設(shè)置3 根水泥土攪拌樁試樁進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，用于檢驗(yàn)并確定施工工藝，尋求最佳攪拌次數(shù)、水泥用量、噴漿壓力等參數(shù)，驗(yàn)證單樁承載力特征值、樁身水泥土強(qiáng)度是否滿足施工質(zhì)量要求。各試樁基本參數(shù)見表2。

表2 試樁參數(shù)表

3.1 水泥土攪拌樁樁位偏差

2#倉庫、5#倉庫、變電所水泥土攪拌樁樁位實(shí)際偏差值見表3，樁位偏差小于等于50 mm，滿足允許范圍。

表3 水泥土攪拌樁樁位實(shí)際偏差值

3.2 成樁3 d 輕便觸探樁身檢測(cè)

3.2.1 檢測(cè)設(shè)備與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

樁基成樁3 d 后需對(duì)樁頭進(jìn)行開挖并做輕便觸探檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備參數(shù)及規(guī)格見表4。初步判定地基土承載力特征值時(shí)，依據(jù)JGJ 340—2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》確定。

表4 輕便觸探檢測(cè)設(shè)備參數(shù)及規(guī)格

3.2.2 檢測(cè)結(jié)果分析

本次水泥土攪拌樁試樁檢測(cè)推定的各樁承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求，具體質(zhì)量檢測(cè)成果見表5。

表5 水泥土攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)成果表

3.3 成樁28 d 豎向單樁承載力檢測(cè)

豎向單樁承載力試驗(yàn)采用樁架組成反力裝置，用100 t 液壓千斤頂加荷，整個(gè)過程均由RS-JYE 樁基靜載荷測(cè)試分析系統(tǒng)監(jiān)控測(cè)量。本次試驗(yàn)對(duì)共計(jì)9 根水泥土攪拌樁進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表6，荷載-沉降曲線如圖1—3 所示。由表6 可知豎向單樁極限承載力均達(dá)到220 kN，最大沉降量7.15 mm≤40 mm，單樁沉降值均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 2#倉庫試樁Q-S 曲線圖

圖2 5#倉庫試樁Q-S 曲線圖

圖3 變電所試樁Q-S 曲線圖

表6 豎向單樁承載力檢測(cè)結(jié)果匯總表

圖1—3 為各試樁Q-S 曲線圖，由圖1—3 可知，隨著豎向荷載的不斷增大，樁頂累計(jì)沉降值逐漸增大；其中2#倉庫試樁的最大沉降量均在5~6 mm 之間；5#倉庫試樁樁頂沉降量的變化過程，隨著豎向荷載的增大，變化速率基本保持一致，各試樁回彈后的累計(jì)沉降值在4 mm 左右；說明2#倉庫、5#倉庫試樁質(zhì)量良好。BD-19 試樁的最大沉降值最小，僅為1.05 mm，原因可能在于該試樁下方與強(qiáng)度較高的土層或巖層接觸，導(dǎo)致在豎向荷載作用下，樁頂沉降值變化小。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合“臺(tái)州南鐵路智慧陸港新區(qū)項(xiàng)目配套土地項(xiàng)目”工程，提出了深厚軟土地區(qū)水泥土攪拌樁復(fù)合地基的施工方法及關(guān)鍵施工技術(shù)，并通過3 d 輕便觸探樁身檢測(cè)和28 d 豎向單樁承載力檢測(cè)2 種試驗(yàn)方法，針對(duì)不同位置的水泥土攪拌樁進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示在樁頂豎向荷載的作用下，各試樁樁頂最大沉降量均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，最大沉降量7.15 mm≤40 mm，成樁質(zhì)量良好，驗(yàn)證了深厚軟土地區(qū)水泥土攪拌樁復(fù)合地基施工方案的可行性，為該類工程提供技術(shù)參考。