淺談水泥攪拌樁質量控制

李君

1 概述

水泥攪拌樁處理軟土是通過專用機械將固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌，利用固化劑與軟土之間產生的一系列物理、化學反應，在原地基中形成強度、剛度較大的樁體，同時也使樁周土體性質得以改善，達到樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外部荷載的作用。這種地基處理方法在施工過程中無振動、無污染，對周圍環境無不良影響。由于水泥攪拌樁加固效果好、速度快，可以最大限度地減少地基工后沉降，特別是在減少橋頭跳車現象、減少地基不均勻沉降、防止路堤失穩方面有著其他軟基處理無法比擬的優點，因此近年來在高速公路軟基處理工程中得以廣泛應用。

2 水泥攪拌樁在工程中的應用

三亞海棠灣出口路景觀大道位于海棠灣鎮，是建設中三亞海棠灣的主要交通要道，依據該項目《工程地質勘察報告》所提供的鉆探資料，其地質主要為：耕植土、中砂、泥炭土、粘土質粉砂、高液層粘土、中粗砂。通過設計方案比選，水泥攪拌樁方案在經濟性和環境保護方面比換填片石、砂礫方案具有優越性，因此該道路設計在泥炭質土層夾層埋深小于3.5 m或填土高度大于4 m的情況下采取了水泥攪拌樁地基處理技術方案。其設計參數為：設計樁徑為50 cm;樁距為1.3 m×1.3 m，呈等腰三角形布置;樁長6 m～9 m;水泥噴入量平均為56.5 kg/m，摻入量15%;樁身28 d無側限抗壓強度不小于1.35 MPa;單樁容許承載力為130 kN;復合地基承載力為240 kN。

2.1 配合比設計

為了經濟、合理地確定水泥攪拌樁加固地基的技術參數，確定與地基土加固相適應的水泥品種、強度等級和摻入量，在施工前應該根據設計文件提供的地質資料，選取典型地段鉆探取樣，現場原狀土試驗成果見表1。

表1 現場原狀土試驗成果表

根據設計，固化劑選用強度等級為32.5R級以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為15%，水泥漿水灰比為0.5。本工程土質含水量在30%～70%之間，現場原狀土每個土樣按照設計要求的水泥摻入量制備三組標準試件，標準試模規格為70.7 mm×70.7 mm× 70.7 mm，試塊成型后一天拆模，稱重后放入標準養護室進行標養。標準養護條件20℃±3℃，濕度為75%以上。在制件后7 d，28 d，90 d分別進行抗壓試驗，得到其無側限抗壓強度平均值。以28 d強度平均值與設計值相比較，如果達不到要求，則增加水泥用量重新進行驗證，直到符合設計的強度要求后，把修正的配合比作為施工配合比。試驗結果見表2。

第一次試驗中摻入水泥量為15%，其28 d無側限抗壓強度沒有達到設計值1.0 MPa，因此將每延米摻灰量增加到18%，經驗證能滿足設計要求，故在實施過程中按18%的噴粉量進行控制，換算成每延米用量為67.5 kg/m。根據相關規范標準及現場施工條件，最后決定采用深層攪拌法進行施工。

2.2 現場工藝性試樁

根據室內配合比試驗結果，考慮到不同的地質情況，施工前應該按照室內配合比進行工藝性試樁，且每樁機不得少于2根。通過試樁，掌握下鉆、提升的困難程度;確定鉆頭進入硬土層電流變化程度;確定水泥漿液密度;確定適合的輸漿泵的輸漿量;掌握水泥漿泵到達攪拌機噴漿口的時間、攪拌樁機提升速度、復攪下沉、復攪提升速度等施工參數，通過試驗得出的施工參數見表3。

2.3 施工工藝控制

2.3.1 施工工藝流程

場地平整→測量放線→鉆機安裝就位→對正樁位、調平機身→鉆進→提升攪拌機同時噴漿→提升至地面以下0.25 m，停止噴漿、攪拌數秒→重復攪拌下沉、噴漿→重復攪拌提升→在離地面0.25 m處停鉆→打印、輸出數據→移機。

表2 無側限抗壓強度試驗成果表

表3 試樁試驗參數成果表

2.3.2 施工中的工藝要求

1)場地平整：施工前做好“三通一平”，清除地上地下一切障礙物。2)定位：由技術測量人員按設計梅花形樁位通過軸線控制點在現場逐個施放，做好標記。3)漿液配制：根據室內土工試驗強度確定的配合比嚴格控制水灰比，加水數量應經過事先核準的定量容器。水泥漿必須充分拌和均勻，使水泥漿攪拌機制漿時，每次投料后拌和時間不得少于3 min，檢測水泥漿液密度并記錄。4)鉆進送漿：將制備好的水泥漿經篩過濾后，倒入貯漿桶，開動灰漿泵，將漿液送至攪拌頭。在鉆進過程中不噴漿，鉆進至設計樁長或硬土層后，根據試樁結果調整灰漿泵壓力檔次，保證噴漿量滿足要求。5)復攪：鉆頭提升至地面25 cm，應立即反向鉆進復攪、噴漿，復攪深度原則上應為樁身全長;在復攪過程中，應對局部噴漿不足的樁身部位進行補漿，并防止噴口堵塞。重復攪拌提升，直至離地面25 cm。6)資料打印：成樁后，在鉆機移動前打印施工過程資料和成樁資料，嚴禁移機后補打資料。7)清理：攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口，樁機移機至另一樁位施工。

2.4 質量控制手段

1)為保證漿噴樁的垂直度，應保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1.0%，樁位偏差不得大于5 cm。2)嚴格控制鉆機下鉆深度、漿噴高程及停漿面，確保漿噴樁長度和水泥漿液噴入量達到設計要求，樁長不得短于設計樁長，每米用漿量誤差不得大于5%。3)水泥漿液應按預定的配比拌制，加入緩凝劑防止初凝現象，保證每根樁所需漿液一次單獨拌制完成，應有專人記錄每根樁的水泥用量，并與采用經國家計量部門認證的監測儀電腦自動記錄系統對照，以驗證其準確性。4)攪拌機每次下沉或提升的時間必須有專人記錄，時間誤差不得大于5 s。5)當水泥漿液到達出漿口后，應噴漿攪拌30 s，在水泥漿與樁端土充分攪拌后，再開始提升攪拌頭。6)一般情況下，應在全樁長范圍內重復攪拌一次，以增加水泥土的均勻性并且復攪宜一次完成。7)供漿必須連續，拌和必須均勻，一旦因故停漿，應使攪拌鉆頭下沉至漿面以下0.5 m，待恢復供漿后再噴漿提升，如因故停機超過3 h，應先拆卸輸漿管清洗后備用，此根未完成樁應采取補噴措施或重新打設。8)對輸漿管要經常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長度不大于60 m，對使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于1 cm，但也不宜用直徑過大的鉆頭。9)應注意濕噴樁的樁位施工順序。在一個區域內，應先打設路基兩側及該處理段兩頭的樁，以形成一個封閉的區域，再逐漸往中心打設，有利于整體的成樁質量和軟基處理效果。10)漿液儲量應不少于一根樁的用量，否則不得進行下一根樁的施工。

2.5 質量檢測

1)對于水泥土無側限抗壓強度檢測，考慮到現場足尺樁身無側限抗壓強度試驗本地區應用較少，現場操作較為復雜，試驗成本較高，故采用本地區常用且較成熟的鉆芯法進行檢測，即成樁28 d后用鉆芯機在樁體上部鉆取三個水泥土芯樣進行室內無側限抗壓強度試驗。其檢查頻率為2‰，每一工點不得少于2根。2)單樁荷載試驗、單樁復合地基荷載試驗必須在樁身強度滿足試驗荷載條件，并宜在成樁28 d后進行。檢驗數量為樁總數的0.5%～1%，且每項單體工程不得少于3點。本工程最大荷載試驗為300 kN，根據沉降隨荷載的變化特征和沉降量確定其極限承載力。a.試驗加卸載方式：加載分8級進行，每級加載量為最大試驗荷載的1/8;卸載分4級等量進行。b.試驗方法：本次試驗采用慢速維持荷載法，每加一級荷載后，按10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后為30 min的時間間隔觀測承壓板沉降，相對穩定后加下一級荷載。沉降相對穩定的標準為：連續24 h每小時的沉降量不大于0.1 mm。c.終止加載條件：出現下列情況之一終止加載：承壓板周圍明顯隆起或出現破壞性裂紋;荷載不變，連續24 h沉降呈等速或加速發展;加載量已達到最大試驗荷載。d.分級卸荷，觀測回彈，分級卸荷增量一般為分級加荷增量的2倍。3)為了確保水泥攪拌樁工程質量，在成樁7 d后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。檢查量為總樁數的5%。

三亞海棠灣出口路景觀大道工程通過對施工工藝的嚴格控制以及對現場質量控制要點的嚴格實施，施工質量控制良好。從檢測成果分析，樁身基本完整，拌和也較均勻，無側限抗壓強度均大于1.35 MPa;處理后水泥攪拌樁經單樁荷載及單樁復合地基承載力靜載試驗，其豎向承載力均能滿足設計要求。從樁體完成施工到通車一年以來，路基沒有明顯的沉降，實踐證明運用水泥攪拌樁處理軟基段是成功的，達到加固軟土地基的作用。

3 結語

水泥攪拌樁屬地下隱蔽工程，其施工質量不好，會造成極大的安全隱患和不可估算的損失，因而其質量控制貫穿于施工的全過程。作為監理人員應堅持全過程的施工監理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規定的施工工藝對每根樁進行質量評定，確保工程質量。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］ 劉玉卓.公路工程軟基處理［M］.北京：人民交通出版社，2002：177-201.

［3］ TB 10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術規范［S］.

［4］ 郭討論.水泥深層攪拌樁施工技術［J］.山西建筑，2010，36 (16)：100-101.