珠澳口岸人工島水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制

李連明，周宇

（廣州南華工程管理有限公司，廣東 廣州 510230）

水泥攪拌樁有施工工期短，施工過程振動(dòng)小，對(duì)周圍影響小，地面沉降隆起小，費(fèi)用相對(duì)低等優(yōu)點(diǎn)，可有效增加地基承載力，減少沉降量，具有抗側(cè)向變形能力[1]。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)形式

港珠澳大橋珠澳口岸人工島工程西、北護(hù)岸工程采用半直立式結(jié)構(gòu)。水泥攪拌樁在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓完成后挖除多余的堆載砂至+2.5 m標(biāo)高處開始施工，有效水泥攪拌樁樁頂為-4.8 m，+2.5~-4.2 m為不噴漿施工[2]。水泥攪拌樁樁徑為600 mm，分兩類，一類是壁狀布置，平行于護(hù)岸前沿線布設(shè)兩排相互搭接10 cm的水泥攪拌樁成壁狀；另一類是點(diǎn)狀正三角形布置。見圖1、圖2。

圖1 點(diǎn)狀樁布置大樣Fig.1 Layout detail drawing of punctate piles

圖2 壁狀樁布置大樣Fig.2 Layout detail drawing of wall-likepiles

1.2 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)范圍和要求

1） 范圍：沿西、北護(hù)岸長(zhǎng)2 554.017 m，寬10.5~15.45 m，共31 631根。

2）由于不同區(qū)域承載力需求不同，攪拌樁置換率不同，北護(hù)岸置換率為25%，樁間距為1.15 m，其余區(qū)域置換率為18%，樁間距1.35 m。

3）水泥宜用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)要求42.5級(jí)或以上。水泥摻量不得少于18%，濕法的水泥漿水灰比可選用0.45~0.55，要求28 d抽芯試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.0 MPa。

4）水泥攪拌樁施工前應(yīng)確定灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過工藝性成樁試驗(yàn)確定施工工藝和各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。應(yīng)認(rèn)真分析地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)條件，根據(jù)本工程水泥攪拌樁深度要求選用合適的攪拌樁施工設(shè)備。

5）水泥攪拌樁垂直度偏差不得超過1%；樁位的偏差不得大于50 mm；成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

2 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

水泥攪拌樁的施工質(zhì)量直接影響西、北護(hù)岸的穩(wěn)定和抗風(fēng)浪能力。從水泥攪拌樁施工過程分析，影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素有：水泥質(zhì)量和用量、水泥漿水灰比、樁位、樁長(zhǎng)、垂直度、施工參數(shù)、施工質(zhì)量檢驗(yàn)[3]。

3 水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制方法

3.1 水泥質(zhì)量和用量

1）水泥質(zhì)量控制

按照設(shè)計(jì)要求本工程采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)要求42.5級(jí)或以上。

水泥進(jìn)場(chǎng)前，承包人須提供生產(chǎn)廠家資質(zhì)材料，報(bào)監(jiān)理審查；在監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)見證下取樣，送試驗(yàn)室進(jìn)行水泥的安定性、強(qiáng)度等指標(biāo)的檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)符合要求后方允許進(jìn)場(chǎng)使用。

本工程施工區(qū)域在孤島上，水泥需船運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，且一次性用量不大，因此使用袋裝水泥；袋裝水泥進(jìn)場(chǎng)的存放會(huì)影響水泥的質(zhì)量，施工現(xiàn)場(chǎng)無庫(kù)房存放水泥，只能露天堆放，為防止水泥受潮影響質(zhì)量，要求施工承包方選擇地勢(shì)較高、四周低的場(chǎng)地存放水泥，并在場(chǎng)地上用木方支墊，在木方上墊防水布，水泥堆放在防水布上面，再在水泥上方及四周用防水布遮蓋，防止雨水和潮氣影響水泥。

現(xiàn)場(chǎng)取用水泥須檢查是否受潮或變質(zhì)，受潮或變質(zhì)的水泥全部清除出現(xiàn)場(chǎng)不得使用。

2） 水泥用量控制

按設(shè)計(jì)要求在施工前進(jìn)行工藝性試樁試驗(yàn)，取得水泥攪拌樁的各項(xiàng)施工參數(shù)。采用SP-5A型攪拌樁機(jī)（與正式施工同型號(hào)），通過試驗(yàn)，每延米水泥攪拌樁水泥用量為不低于84 kg。

在后續(xù)大面積水泥攪拌樁施工時(shí)，以每臺(tái)攪拌樁機(jī)為單位單獨(dú)計(jì)量控制水泥用量。

3.2 水泥漿水灰比

工藝性試樁時(shí)，按水灰比0.45、0.50進(jìn)行配漿試驗(yàn)，灰漿稠度較大，經(jīng)常造成灰漿輸送管堵塞，在噴漿過程中導(dǎo)致泵送壓力增大，SP-5A型攪拌樁機(jī)無法正常施工；將水灰比調(diào)整為0.55后，配制的水泥漿稠度適中，水泥攪拌樁機(jī)能夠正常施工。在保證水泥漿質(zhì)量的前提下，為方便施工，后續(xù)制漿采用水灰比為0.55~0.65。

3.3 樁位、樁長(zhǎng)、樁的垂直度

1） 樁位控制

在經(jīng)過真空聯(lián)合堆載預(yù)壓水泥攪拌區(qū)域，挖除+2.5 m以上回填料運(yùn)至島內(nèi)作堆載，開挖區(qū)域標(biāo)高+4.8 m，內(nèi)坡按1∶3控制。對(duì)+2.5 m標(biāo)高進(jìn)行場(chǎng)地整平、驗(yàn)收。按照樁位布置圖進(jìn)行樁位測(cè)量布點(diǎn)、編號(hào)。水泥攪拌樁機(jī)就位的攪拌頭對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位下攪。攪拌頭與放線點(diǎn)偏差控制在50 mm以內(nèi)。施工時(shí)記錄樁位編號(hào)，防止漏點(diǎn)施工。

2） 樁長(zhǎng)控制

在每臺(tái)水泥攪拌機(jī)鉆桿上標(biāo)注明顯刻度，以觀測(cè)下攪深度和控制成樁長(zhǎng)度，做好詳細(xì)記錄。

3） 垂直度控制

水泥攪拌機(jī)就位后，調(diào)整樁機(jī)底盤的水平和樁桿導(dǎo)向架的垂直度。在樁桿導(dǎo)向架的正面和側(cè)面吊掛垂球，以便檢查樁桿的垂直度。在水泥攪拌機(jī)下攪、上攪過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響垂直度，因此施工過程中須密切觀測(cè)垂球狀況，若發(fā)生偏差則及時(shí)調(diào)整，每根水泥攪拌樁施工過程中須保證攪拌頭、樁桿、樁位的中心在同一垂線上。

3.4 施工參數(shù)

1）水泥攪拌樁施工的水泥摻入比、水泥漿水灰比、樁機(jī)鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、單位時(shí)間噴漿量等施工參數(shù)是施工質(zhì)量的關(guān)鍵。本工程在水泥攪拌樁施工前進(jìn)行了6根樁的工藝性試樁施工，工藝性試樁結(jié)果如表1。

表1 工藝樁成樁技術(shù)參數(shù)記錄表Table1 Record of the pile-forming technical parametersof technical piles

2） 工藝性試樁成樁后 28 d，對(duì) D130-8、D130-9號(hào)樁鉆孔抽芯取樣檢測(cè)，樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為1.49 MPa和1.18 MPa，均大于 1.0 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

3）通過工藝性試樁，確定施工參數(shù)如下：

①采用四攪四噴工藝施工；②水泥用量：不得低于84 kg/m3；③平均下攪速度：1.2 m/min；④平均上攪速度：1.0~1.2 m/min；⑤水灰比為0.65，水泥摻入量18%；⑥攪拌速度：50~90 r/min；⑦水泥輸漿流量：22~25 L/min；⑧水泥漿輸漿壓力：0.5~0.8 MPa。

3.5 施工質(zhì)量驗(yàn)收

1）檢查承包人所用水泥每批次進(jìn)場(chǎng)的檢驗(yàn)報(bào)告和監(jiān)理的平行檢驗(yàn)報(bào)告，所用水泥必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2）水泥漿配合比報(bào)告。

3）檢查施工記錄，包括樁位測(cè)量放線記錄、計(jì)量、攪噴次數(shù)、下攪深度、施工參數(shù)等。

4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量樁間距離，開挖檢查樁徑。

5）采用巖芯鉆機(jī)抽芯檢查，按照設(shè)計(jì)要求，抽芯直徑不小于65 mm，抽芯率不低于85%。抽芯核對(duì)下攪深度（樁長(zhǎng)），抽芯同時(shí)可以檢查樁的垂直度。按樁體長(zhǎng)度的三等分段各取1個(gè)芯樣檢測(cè)強(qiáng)度。

6）成樁28 d后，按樁數(shù)的5%抽芯進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)。強(qiáng)度檢測(cè)多次出現(xiàn)1根樁的3個(gè)芯樣平均強(qiáng)度≤1.0 MPa或其中芯樣強(qiáng)度≤1.0 MPa。按照相關(guān)規(guī)定在芯樣強(qiáng)度≤1.0 MPa的代表區(qū)域內(nèi)雙倍抽芯重新檢測(cè)，雙倍抽芯重新檢測(cè)結(jié)果強(qiáng)度均≥1.0 MPa。分析原因?yàn)椋河捎诒竟こ趟鄶嚢铇俄斆嬗泻?.7 m砂層，幾乎與空氣隔絕，強(qiáng)度上升緩慢，雙倍抽芯的時(shí)間已超過28 d，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)強(qiáng)度緩慢上升能達(dá)到≥1.0 MPa的要求。設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度≥1.0 MPa，其實(shí)是水泥攪拌樁使用時(shí)的強(qiáng)度要求，本工程水泥攪拌樁成樁后，需挖除-4.8~+2.5 m的砂，再施工基床拋石，挖除8.3 m厚的砂層需要一個(gè)多月的時(shí)間，即水泥攪拌樁使用時(shí)間在60 d以上。相關(guān)規(guī)范中水泥攪拌樁強(qiáng)度是90 d的抽芯檢測(cè)強(qiáng)度[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥攪拌樁能增加軟土地基的承載力，能減少軟土地基沉降量，有較強(qiáng)的抗側(cè)向變形能力，是一種較好的軟土地基處理方式，但必須控制水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。水泥攪拌機(jī)型的選擇，水泥品牌的選用，水泥摻入量、每延米用量，樁位、樁徑、垂直度的控制，施工參數(shù)的確定等是水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素。

[1]DL/T 5425—2009，深層攪拌法技術(shù)規(guī)范[S].DL/T 5425—2009，Technical specification for deep mixingmethod[S].

[2]中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳大橋珠澳口岸人工島填海工程施工圖設(shè)計(jì)說明[R].2009.CCCC-FHDI Engineering Co.，Ltd.Construction drawing design explanation of the reclamation engineering of the Zhuhai-Macao Port artificial island in the HZMB[R].2009.

[3]JTS257—2008，水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[S].JTS 257—2008，Standard for quality inspection of port and waterway engineeringconstruction[S].

[4]中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳大橋珠澳口岸人工島填海工程施工圖設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求[R].2009.CCCC-FHDI Engineering Co.，Ltd.Technical standards and requirements of the reclamation engineering construction drawing design of the Zhuhai-Macao Port artificial island in the HZMB[R].2009.