水泥攪拌樁施工中常見問題原因分析及預防措施

杜曉玲

(山西路橋集團國際建設有限公司，山西太原 030006)

水泥攪拌樁作為軟地基處理的方法被廣泛應用于工民建、公路、鐵路等工程建設中。常見的設計:樁徑為300mm，400mm，500mm，樁距為1100mm～1500mm，樁長為7m～18m之間，正三角形、梅花點布置。通過水泥攪拌樁的處理，地基的承載力有顯著的提高，工后沉降明顯降低。原地基承載力一般都小于90kPa，通過水泥攪拌樁處理后，復合地基承載力可提高到120kPa～150kPa。但是水泥攪拌樁在施工過程中會出現各種各樣的問題，本人根據多年的施工實踐，對水泥攪拌樁在施工過程中存在的問題逐一進行分析，并與有經驗的施工操作手進行交流，現場解決問題，歸納預防措施和處理方法，為同類工程提供借鑒。

1 樁位偏差大

根據設計要求，樁位偏差應控制在5cm范圍內，但實際情況往往達不到要求。

1.1 產生原因

1)對準措施不到位。目前深層水泥攪拌樁大多采用平鏟爬行式鉆機。鉆機在前進、倒退過程中，因溢漿漫流、視線阻隔，操作手根本看不到設計樁位點的位置，一切憑感覺操作。

2)因地質情況復雜，鉆機下沉中途遇到較大粒徑的卵石、孤石難以下鉆，不得提鉆桿后移位重鉆，這種情況下，樁位偏差一般在20cm～30cm左右。

1.2 預防措施

在鉆機操作平臺上焊接一根鋼筋，根據機型，一般來說從鉆桿距鋼筋控制點的位置為2倍的樁距。以1.5m的樁距為例，鋼筋焊接點距鉆桿中心的距離為3m，控制線的側面為兩排樁的距離。等邊正三角形的高為1.3m，兩排樁的距離為2.6m，用重線錘的方法對準。

如果因地質原因，遇到孤石重鉆，本人認為這屬于補樁的特殊情況，在記錄中表述清楚即可，不可過分苛求。

2 垂直度偏差過大

根據設計要求，水泥攪拌樁垂直度不得大于1%，如果垂直度偏差過大，將影響地基的承載力，同時，如果樁的垂直度過大，在鉆芯檢驗時，可能取芯到樁體外，出現界限分明的芯樣，導致取芯不成功，也容易造成樁長不足的假象。

2.1 產生原因

目前的鉆機大多采用支腿式機型，如果地形不平，四條腿支的不平或個別腿支撐不牢固，容易導致機架傾斜，機架傾斜則鉆桿不垂直。部分支腿不牢固，機架晃動大，也可導致鉆桿不垂直，垂直度偏差過大。

2.2 預防措施

1)在機架上掛垂線，在機架橫梁上畫出中線，只有機架垂直才能鉆桿垂直，只有鉆桿垂直才能樁體垂直。

2)保證每條支腿都與地基充分接觸受力，只有支撐牢固才能保證機架穩定，只有機架穩定才能預防鉆桿傾斜。

3 噴漿不正常

3.1 產生原因

1)注漿泵損壞。

2)注漿口被堵塞。

3)水泥漿中有硬結塊及雜物等，也可將管路堵塞，影響噴漿。

4)水泥漿的水灰比不對，稠度不適合，水灰比過大，成樁效果差，水灰比小，泵漿困難。

5)水泥漿泵的調速器運轉不正常，泵漿壓力不對。

6)水泥漿管道太長，中間彎曲度太大。一般來說管道的長度最理想的是不超過50m，中間盡量不要打彎，如果管道長度超過100m，甚至達到200m，壓力損失過大，噴漿就不正常。

3.2 預防措施

1)施工前必須對注漿泵、攪拌機等機械進行試運轉。

2)班組工作結束時對注漿泵、注漿口等部位進行清洗。

3)噴漿口應安裝止回閥。

4)在鉆頭噴漿口上方，最好設置越漿板，防止噴漿口被堵塞。

5)在集漿池的上部應設置細篩過濾，以防雜物及硬塊進入管道中。

6)選擇合適的水灰比。設計要求水灰比為0.45～0.6之間，一般來說，選用0.5的水灰比既能保證樁體的質量，又不影響噴漿，也能保證水泥用量。具體選用什么樣的水灰比應通過試樁進行對比試驗進行確定。

4 抱鉆

4.1 產生原因

1)施工工藝選擇不當。

2)粘性土的顆粒之間的粘結力比較強。水泥漿與土不易均勻拌和，在攪拌過程中很容易出現抱鉆現象。

3)在地層中出現砂礫層，因攪拌振動，卵石擠在鉆桿的周圍。

4)發生機械故障，如鉆桿上的軸承損壞。

5)長時間停電達3h以上，導致水泥凝固，將鉆桿抱緊抱死。

4.2 預防措施

1)對于不同的土層，選擇合適的對應的不同施工工藝。在正式開工前應對地層結構進行充分的了解，必要時做地質鉆探。

2)攪拌機沉入前，樁位處要注水，使攪拌頭的表面濕潤。如果地表為軟粘土時，可適當摻加一定量的砂，從而改變土的粘度，防止抱鉆頭。

5 冒漿

5.1 產生原因

1)有些土雖然不是粘土，但上覆壓力大，持漿能力差，很容易冒漿。

2)鉆桿鉆進過程中遇到堅硬的持力層或孤石，進入緩慢，但漿液正常泵送，攪虛的土體中水泥漿達不到飽和狀態而溢漿。

3)鉆桿提升過程中，上升速度過快，攪拌不徹底，但水泥漿泵的壓力不減，還控制在0.4MPa～0.6MPa之間，出現冒漿。

5.2 預防措施

1)對在輸漿過程土體的持漿能力的影響而出現的冒漿現象，導致實際輸漿量小于設計用量，可以采用如下辦法:輸水攪拌—輸漿拌和—攪拌的工藝。同時攪拌機的轉速提高到500r/min，鉆進速度降到1m/min，使土與水泥漿充分拌和，減少冒漿。

2)遇到堅硬的持力層或孤石時，減少泵漿壓力，保持鉆進與噴漿協調，可以減少冒漿(溢漿)。

3)提升過程中速度不宜過快，泵漿壓力不宜過大。

6 樁頂強度低

產生樁頂強度低的原因比較多，主要有以下幾個方面的原因。

6.1 產生原因

1)表層加固的效果比較差。

2)因地基表面覆蓋壓力比較小，在拌和過程中，土體上提，很難拌和均勻。

3)在樁頂處鉆桿的提升速度過快，注漿量不足(特別是存在虛樁的工程部位，其樁頭的位置不易掌握)。

4)水灰比過大。

5)水泥的質量不高或者水泥的品種不同(對于礦渣水泥早期的強度比較低)。

6)清洗管道后，水未排除干凈，便注入樁體。

7)部分施工隊為提高生產效率，邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。水灰比不均勻。

8)樁頂部位未用鉆頭壓磨。

6.2 預防措施

1)從樁頂開始向下1m范圍內做好加強段，進行一次復拌加注漿，同時提高水泥摻量15%左右。

2)在設計樁長及樁頂標高時，應考慮挖除30cm，以加強樁頂強度。

3)嚴格控制水灰比，在水泥用量可控、壓力允許的前提下，盡量選用水灰比小的水泥漿。

4)一次拌好一根樁用的水泥漿，拌好后再用，不能邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。

5)從機架標志線上看到將到樁頭時，降低提升速度，保證足夠大的水泥量。

6)鉆頭在樁頂部位壓磨停留30s左右。

7 樁體不均勻

7.1 產生原因

1)施工工藝不合理。

2)攪拌機械、注漿機械中途發生故障，導致注漿不連續，注漿不均勻，使軟粘土被擾動無水泥漿拌和。

3)攪拌機械提升速度不均勻。

4)攪拌機的提升速度與噴漿壓力不匹配。

5)第一次下鉆時帶水下鉆。

6)清洗管道后，水未排除干凈，注入樁體。

7)制漿不規范，邊加水邊加水泥，邊攪拌邊使用。

8)噴漿過程中出現斷漿現象(如制漿不足、機械故障等)。

9)漿液離析。

10)每盤漿液的水灰比不同。

11)機械故障中途停鉆，修復后未向下延伸。

12)修復過程中注水，修后未復鉆，導致土體中水達到飽和。

7.2 預防措施

1)選擇合理的施工工藝。

2)施工前對制漿設備、注漿設備、輸漿管道、攪拌機械、各種儀表等進行檢查和維修，保證其處于良好狀態。

3)水泥漿的攪拌時間一般不小于2min，如果條件允許，最好達到3min，增加拌和次數，使漿液均勻，預防漿液沉淀。

4)提高攪拌轉速，降低鉆機速度，邊攪拌，邊提升，提高拌和的均勻性。

5)注漿設備保證完好，注漿速度盡量均勻，切不可忽多忽少，甚至斷漿。

6)如果在配合比設計中有固化劑添加，不得隨意加水，以防改變水泥漿的水灰比。

7)如果因機械故障中途停鉆，修復后定位向下延伸50cm，1m最佳。

8 樁徑偏小

8.1 產生原因

1)鉆頭葉長磨損嚴重，超過了1cm。

2)水泥漿比重太小。

3)復攪不到位，甚至不復攪。

4)噴漿壓力太小，壓力小于0.4MPa，水泥漿泵的調速器轉速小于500r/min。

5)輸漿管道過長。

6)提升速度過快。

8.2 預防措施

1)如果鉆頭葉片損壞嚴重，及時更換葉片。

2)水泥漿的比重宜大不宜小，對于0.5的水灰比，其對應的水泥漿的比重為1.823g/cm3，水灰比越大，水泥漿的比重越小，成樁效果越差，樁徑越小。

3)為提高成樁效果，保證樁徑，必須復攪，甚至三攪、四攪。

4)噴漿壓力一般宜控制在0.4MPa～0.7MPa之間，水泥漿的調速器轉速控制在500r/min～800r/min之間。

5)輸漿管道長度一般控制在100m以下，最好50m左右。

6)提升速度應適中，盡量控制在0.5m/min，保證足夠的漿液與土體混合。

9 復合地基承載力不足

9.1 產生原因

1)水泥漿用量不足。

2)樁長不夠。

3)樁徑太小。

4)水泥存在嚴重質量問題，水泥的早期強度偏低，水的ph值不對，利用河水、海水、湖水、污水等雜質多，酸堿度不適宜，甚至與水泥發生不良反應。

5)樁底部位未壓磨。

6)樁頂部位未壓磨。

7)設計的樁徑、樁距、樁長、水泥用量不足以滿足地基承載力的要求。

9.2 預防措施

1)保證單樁的質量，從而保證復合地基承載力達到要求。

2)樁底、樁頂壓磨實踐不得小于30s。

3)選用合適的原材料。

10 結語

深層水泥攪拌樁的質量影響因素比較多，但歸納起來不外乎人員、機械、材料、工藝、管理五個方面，只有多管齊下、齊抓共管，才能保證工程質量。俗話說“高樓萬丈平地起”，地基處理不好，怎么能保證上部結構的安全，五大因素存在問題，怎么能保證水泥攪拌樁的質量，只有從基礎工作抓起，不放過每一個細節，才能最終完成放心工程。