水泥攪拌樁加固地基施工工藝

張強

摘 要 水泥深層攪拌樁是進行軟基處理的一種有效形式。本文介紹了水泥深層攪拌樁施工中試樁、施工準備、施工工藝流程、設計參數及要求、施工控制、質量檢驗等控制環節。

【關鍵詞】 水泥攪拌樁 加固地基 施工工藝

1 工程簡介

黃陵至韓城至侯馬鐵路（山西段）工程HHSX-1標K23+260～K24+860段采用水泥攪拌樁加固地基，樁長6～8米，樁間距1.2米，樁徑0.5米，5146根，采用三角形布置，路堤段處理范圍為左側既有線邊坡底至新建線邊坡坡腳外1.0米，樁頂設0.5米厚二八灰土墊層。

設計參數及要求：

（1）水泥摻入比>12%；

（2）室內配合比設計：7d無側限抗壓強度：qu≥0.8MPa，28d無側限抗壓強度：qu≥1.6MPa，90d無側限抗壓強度：qu≥2.4MPa；

（3）現場質量檢測

28d取芯強度：R28≥0.8MPa， 90d取芯強度：R90≥1.2MPa，單樁承載力>210KPa，復合地基承載力>170KPa。

2 施工準備

2.1施工前先整平施工場地并做好臨時排水設施。清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹根和生活垃圾等），對各種管線、電纜等設施進行遷移，做好既有線施工安全防護工作。

2.2水泥攪拌樁應采用P·O42.5級合格的普通硅酸鹽袋裝水泥，使用前，將水泥的樣品送中心試驗室檢驗。施工前應標定攪拌機械的灰漿泵輸送量，灰漿輸送管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工工藝參數，并根據設計要求通過試驗確定攪拌樁配合比。

2.3施工機具

采用SJB-1型雙攪拌軸中心管輸漿的水泥攪拌專用配套設備。水泥攪拌專用配套設備包括：深層攪拌機、起重機架及作業平臺、導向架、電氣控制柜、灰漿漿拌制機、灰漿泵送設施等配套設備。水泥攪拌樁施工機械還配備有電腦記錄儀及打印設備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。

2.4水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的性能，所有鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。

3 試樁

3.1試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數，以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。

3.2深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應通過試驗確定其適用性。冬季施工時應注意低溫對處理效果的影響。

3.3每個標段的試樁不少于5根，且必須待試樁成功后方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗可采取7天后直接開挖取出，或至少14天后取芯，以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。

3.4經試樁后確定水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12%、高效減水劑0.5%。

4 施工工藝

樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面（孔口或設計樁頂標高）→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

4.1施工時先將深層攪拌機用鋼絲繩吊掛在起重機架上，用輸漿膠管將貯料罐、砂漿泵與深層攪拌機接通，開動電動機，攪拌機葉片相向而轉，借設備自重，以0.3～0.5m/min的速度沉至攪拌樁設計深度，再以0.38～0.75m/min的速度提升攪拌機，以此同時開動砂漿泵將水泥漿從攪拌中心管不斷壓入土內，通過攪拌葉片將水泥漿與深層處的軟土攪拌，邊攪拌邊提升至地面孔口或設計樁頂標高，即完成一次攪拌過程，用相同方法再次重復攪拌下沉和重復攪拌噴漿提升，即完成1根樁的柱狀加固。

4.2施工時應嚴格按配合比摻加固化劑，并采取防離析措施，下沉及提升時均應確保起重機架的平整和導向架的垂直度，成樁時要控制攪拌機的提升速度和次數，使其過程連續均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時泵送必須連續。

4.3攪拌機預下沉時一般不宜沖水，當遇到較硬土層下沉太慢時可適量沖水，應充分考慮沖水對成樁的質量影響；

4.4水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應不少于40分鐘，噴漿壓力不小于0.4MPa。

4.5每臺配套設備每天工作完成后應用水清洗貯料罐、砂漿泵、深層攪拌機及相應管道，以備次日再用。

5 施工控制

5.1水泥攪拌樁開鉆之前，應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象，待水排盡后方可下鉆。

5.2施工前應檢查水泥及外加劑的質量，檢查樁位及攪拌機工作性能，檢查各種計量設備的完好度，主要是水泥及水計量裝置。

5.3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。

5.4施工過程中應檢查機頭提升速度、水泥漿或水泥砂漿注入量、攪拌樁的深度及標高。

5.5對每根成型的攪拌樁質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。

5.6為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求，每臺機械均應配備電腦記錄儀。同時現場應配備水泥漿比重測定儀，以備監理工程師和項目經理部質檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設計要求。

5.7為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30秒，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30秒。

5.8施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應連續作業，不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。儲漿罐內的儲漿應不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時，不得進行下一根樁的施工。

5.9施工中發現噴漿量不足，應按要求整樁復攪，復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時應及時記錄中斷深度。在12小時內采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm，超過12小時應采取補樁措施。

5.10項目經理部指派專人負責水泥攪拌樁樁的施工，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應編號，應將現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處，確保人員到位，責任到人。

5.11現場施工人員認真填寫施工原始記錄，記錄內容應包括：

①施工樁號、施工日期、天氣情況；

②噴漿深度、停漿標高；

③灰漿泵壓力、管道壓力；

④鉆機轉速；

⑤鉆進速度、提升速度；

⑥漿液流量；

⑦每米噴漿量和外摻劑用量；

⑧復攪深度。

5.12水泥攪拌樁加固地基處理屬于隱蔽工程，如施工質量不好，一旦被路堤等構筑物所覆蓋，便構成隱患且不好檢查及補救。因此，緊抓施工環節，嚴格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質量。

6 質量檢驗

6.1檢驗方法

（1）水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。

①檢驗攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。

②觸探試驗：根據現有的輕便觸探擊數（N10）與水泥土強度對比關系，當樁身1d齡期的擊數N10大于15擊時，樁身強度已能滿足設計要求；或者7d齡期的擊數N10大于30擊時，樁身強度也能達到設計要求。

（2）水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。每根樁取出的芯樣由監理工程師現場指定相對均勻部位，送實驗室做（3個一組）28天齡期的無側限抗壓強度試驗，留一組試件做三個月齡期的無側限抗壓實驗，以測定樁身強度。鉆孔取芯頻率為1%～1.5%。

（3）如果水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%，則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時，則應在該段同等補樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。

（4）對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

（5）在軟土層深厚的地方或對施工質量有懷疑時，可在成樁28天后，由監理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力。隨機抽查的樁數不宜少于樁數的0.2%，且不得少于3根。試驗用最大載荷量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。

6.2外觀鑒定

①樁體圓勻，無縮頸和回陷現象。

②攪拌均勻，凝體無松散。

④群樁樁頂齊，間距均勻。

7 結語

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，藉攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和，通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，使軟土硬結而提高地基強度。攪拌次數越多，拌和越均勻，水泥土的強度也超高。但是攪拌次數越多，施工時間也越長，工效也越低。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用。