水泥攪拌防滲樁在建筑工程中的應用設計探討

成曉萍

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

在這個社會與科技高速發展的時代，人們對于建筑工程的要求也越來越高，不論是在房建工程的質量上面，還是在房建工程施工過程中對于周圍的影響方面，都需要進一步的改進，才能夠適應全新的發展要求。而水泥攪拌防滲樁技術則由于其自身的優勢，在房建工程中得到了廣泛的應用。

1 水泥攪拌防滲樁的作用機理

所謂的水泥攪拌防滲樁技術，其實就是利用專用的多軸攪拌設備，鉆入地下切削土體，并且在鉆頭的頂端部位將水泥漿液灌注進入土體當中，經過充分的攪拌之后，在各個施工單位之間彼此重疊搭接的施工技術，在水泥與土的混合體還沒有完全硬化之前，將鋼筋或鋼材插入到攪拌樁的內部，從而形成具有一定強度與硬度的、完整連續的、沒有縫隙的地下連續樁體，這種連續的樁體可以作為地下開挖時的擋土或擋水結構。

2 水泥攪拌防滲樁技術設計過程中應該注意的問題

每一項設計工作都要保證達到環環相扣的效果。以往的設計工作僅僅是集中在某一方面，沒有從全局的角度去思考，導致設計結果無法形成長效機制，對施工造成了負面影響。值得注意的是，設計工作并不是絕對的，臨時更改的情況同樣存在，設計中的安全隱患或者是矛盾、沖突，必須擁有設計備案，這樣才能保證設計的有效性。

針對上述內容，提出以下幾點設計方面的建議:

1)宜采用多軸漿液攪拌或雙軸漿液攪拌，且采用大直徑樁。

2)水泥漿的比例一定要控制好，防止發生灰漿離析的情況。一般情況，水泥等固化材料的摻入比例不宜小于18%，以增強其抗剪強度和防滲能力。

3)用于防滲帷幕的攪拌樁，宜布置成壁狀或格柵狀形式，且樁的排數不少于2排;樁的搭接不宜小于100 mm。

4)水泥樁擋墻在防滲受力上，應按受力條件的不同，可以在橫截面上深墻淺墻并用。為增大被動土壓力、減少水泥擋墻的變位，可在坑內設置多種形式的水泥土樁，比如格柵式進行加固。

5)攪拌樁防滲設計。

當用作防水帷幕，樁孔的平面布置應保證帷幕的連續性。樁孔按雙排或三排形成帷幕，布孔孔距采用交聯三角形布孔和交聯排孔形布孔，孔距為1.73R(R為旋噴設計半徑)，排距為1.5R最為經濟。若想增加每一排樁的交圈厚度，可適當縮小孔距。孔距e和交聯寬度h按下式計算:

其中，交聯寬度h≥0.30 m。

6)抗滲計算。

為了保證抗滲流穩定性，須滿足足夠的滲流長度:

L=Lh+mLv，且L＞CH。其中，C為滲徑系數;H為擋土兩側的水位差;m為換算系數，m=1.5～2.0，此外，抗滲安全系數不小于 1.0。

3 水泥攪拌防滲樁技術的具體流程設計

任何一項技術的設計工作，都要結合具體施工的實際情況來實現。

對于水泥攪拌防滲樁技術的具體施工流程，需要根據相關的科學原理，與具體的施工環境來進行合理的設計，這樣才能夠做到完善地進行施工，提高施工的效率，達到預期的施工質量。具體的施工流程設計分為以下幾點:

第一步，首先要進行的是場地的平整與清理工作。水泥攪拌防滲樁技術的流程設計，主要是為了節省施工時間，提高施工進度而進行的一項工作。在總體的設計當中，主要遵循“速度最快、效率最優”的原則。首先是要進行大面的清理，保證總體上的施工平整;其次是進行小范圍細節清理，減少不必要的問題;最后是進行全面檢查，爭取實現“一次性清理完畢”。

第二步，對施工區域進行測量放線與溝槽開挖。在進行場地平整之后，就要對施工區域進行放線測量，應用鋼卷尺及全站儀，通過坐標法對樁基的邊緣線進行測量，同時對施工范圍內全部樁基的位置進行定位、測量，同時做好標記，并進行相應的記錄。對于機械設備的擺放位置也需要進行一定的測量，做出一個大致的確定。之后就可以對施工場地進行溝槽的開挖了，一般的溝槽寬1.2 m，深0.9 m左右，并且要及時清理溝槽內的雜質及異物，將剩余土壤清理干凈，進而為后續施工夯實基礎。

第三步，明確施工流程。在對水泥進行攪拌施工期間，應該按照圖1的順序來進行，圖中的陰影區域代表重復套鉆，進而確保樁基接頭位置的施工質量及連續性，另外，重復套鉆還能夠確保水泥的攪拌樁搭接質量，補正垂直度，進而提高施工質量，預防出現滲漏情況。

第四步，樁機就位以及水泥漿的制備。當施工流程確認完畢之后，進行樁機的安裝，在裝機安裝完成后，樁機需要依靠自身的移動裝置來進行就位，在就位過程中要保證樁機平穩周正，其動力頭、攪拌頭以及樁位都處于同一垂直線上，攪拌頭的定位偏差不能大于3 cm。樁機就位后，進行水泥漿的制備，配置的水泥漿水灰比為1.5，水泥的摻入量不能夠小于18%，并且可以一邊配置一邊攪拌，從而保證所制備的水泥漿也滿足設計的需求。

第五步，試樁與預攪下沉。在進行正式施工之前，需要先在周邊區域實施試樁操作，進而確保樁機設備的工作質量。明確灰漿泵噴射水泥砂漿的壓力，將樁基的下降速率控制在0.35 m/min～0.80 m/min之間，提升的速率控制在 0.2 m/min ～0.6 m/min 左右，明確樁基位置及停鉆的區域，控制樁基的傾斜度，將誤差控制在3 cm之間。確保樁基的傾斜度低于1.5%。可以通過膠管把深層攪拌設備、存儲料設備及砂漿泵連接起來，待深層攪拌設備正常工作時，將攪拌設備開啟電源，從而旋轉切土下沉，在旋轉切土下沉期間，應對速率、鉆孔的大小、位置等進行控制，如果發現不符合設計標準，盡快予以調整，保證施工質量。

圖1 水泥攪拌防滲樁施工流程圖

第六步，噴漿攪拌提升與重復上下攪拌。當攪拌機下沉到預計高度之后，就可以開啟灰漿泵，將水泥漿不斷壓入地基中，等漿液到達了噴漿口，再按0.3 m/min～0.5 m/min的速度邊噴漿邊下沉。噴漿要連續、均勻，不能中途停止，等到噴漿至地面1 m以下的時候，慢慢提高。等到噴漿出口馬上到達地面期間，提升停止，保證樁頭位置密實、均勻，之后將灰漿泵關閉，從而完成首次注漿拌合操作。想要提高水泥漿及軟土的攪拌質量，需要再一次把攪拌設備的邊緣通過旋轉的方法進行沉降，到達規定深度以后，把攪拌設備提出地面。當攪拌設備進行第二次提升時，連續向土層內灌注水泥砂漿，從而實現第二次注漿拌合。以此結束水泥攪拌樁的澆筑施工。

第七步，待深層的攪拌設備提拉到地面上以后，將電源閉合，之后將樁機設備移到新位置，然后重復上述步驟，進行下根防滲樁施工，之后遵照相關設計需求，把攪拌樁循序搭接在一起，呈“8”字狀，進而構成墻壁形式的防滲結構。

4 水泥攪拌防滲樁的具體工程應用實例

本文以某地住宅樓和地下車庫的施工為例。根據現場勘查的地質情況報告，該項目施工區域的地質情況為三類的非液化區域，土壤呈巖性。地下1 m處土壤為天然的粘性土體，同時不透水;地下1 m～5 m深度，土壤為粉質粘性土，同時表現為輕度透水狀態;地下5 m～地下8 m深度，土壤表現為微弱透水狀態。當地下的靜水位處在－0.8 m～1.3 m之間時，凍結的標準深度約為0.5 m。依據地下水的特性，能夠把地下水劃分成三類，即承壓類、微承壓類及潛水類。

本文中的項目應用型號為∮650@450的三軸攪拌技術，其地下深度約為12 m，運用連續套打成樁措施，各個樁基間的距離約為45 cm，選用四攪二噴措施。選用的水泥強度為C35標號的普通硅酸鹽水泥，摻入比例控制在17%左右，將水灰比控制在1.6左右。依據項目有關勘查報告為基礎，成樁的周邊土壤為粘土與粉土夾層。由于粉土屬于透水層，因此，在下沉攪拌設備期間，應控制好沉降及提拉的速率，應保證緩慢，進而保證樁體的質量與穩定性。根據目前的工程發展來分析，灰漿離析是設計當中的“忌諱”之一，為了避免這種問題的發生，需要在施工時做好如下工作:進行放漿之前，要攪拌30 s以上，并且在進行送漿的過程中，不能夠出現斷漿的問題，如造成輸漿管封堵，安排專業人士灌輸漿液，水泥漿和其他添加劑的用量以及送液的時間進行記錄。如果發生了管道堵塞，應該立即停泵進行處理，以防止斷樁的出現。當漿液位置抵達出漿口時，保證噴漿時間超過30 s，從而讓漿液完全充滿樁頂，保證施工的質量。在提拉鉆機期間，應安排專業人員將鉆頭位置的泥塊清理干凈，從而保證下次鉆頭下沉時能夠充分攪拌泥土，不會出現空心樁。

總之，要求我們的設計人員不僅僅要在技術本身上努力，還要從加快工程的進度、時間、之前的工作成果、后續投入使用等方面進行考慮。由于水泥攪拌防滲樁技術在目前的應用中存在一些不確定因素，需要靠設計去彌補，才能實現更加穩定的效果，因此，日后的技術在設計當中，必須考慮到前后因果關系。

5 結語

水泥攪拌防滲樁結構的特點是構造簡單，工期較短，在施工的過程中基本上不會產生任何噪聲，對周圍的環境影響極小，并且結構的強度良好，只要是適合運用水泥土攪拌防滲樁的施工場地(土質較軟、地下水位較高)，都可以使用這種技術，特別適合于以粉細砂和粘土為主的松軟土質。運用這種技術建立起來的結構防水防滲的性能良好，不需要另外設置擋水帷幕，并且能夠配合多道支撐，應用于比較深的基坑當中。同時這種技術在一定條件下能夠作為替代地下圍護的地下連續墻，如果在施工過程中能夠采用一些施工措施或工藝將鋼筋或鋼材等受拉材料成功回收的話，其成本就會大大低于地下連續墻，因此水泥攪拌防滲樁技術具有良好的發展前景。

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