淺談水泥土攪拌樁施工異常處理技術(shù)

張 赟

（甘肅電投房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,甘肅 蘭州 730046）

水泥土攪拌樁：是用深層攪拌樁專(zhuān)用鉆機(jī)，將水泥注入較軟弱的地基深處作為固化劑與地基原土強(qiáng)制攪拌，兩者之間經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土層固結(jié)硬化，改善持力土層的整體性、水穩(wěn)定性和強(qiáng)度，形成具有一定承載力的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基。施工工法分為深層攪拌法（濕法）與粉體噴攪法（干法）兩種。

水泥土攪拌樁施工工藝流程：地上（下）清障→深層攪拌機(jī)定位、調(diào)平→預(yù)拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度→配制水泥漿（粉）→邊噴漿（粉）邊攪拌提升至預(yù)定的停漿（灰）面→重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度→根據(jù)設(shè)計(jì)要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升至預(yù)定的停漿（灰）面→關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗→移至下一根樁

甘肅電投地產(chǎn)開(kāi)發(fā)的一期住宅8#～14#樓工程，建筑面積267967m2，均為30層或31層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)依次為：①粉質(zhì)粘土；②粉土層（其中的粉質(zhì)土亞層②1屬弱透水層、粉質(zhì)粘土和粉土層中的粘土亞層②2為相對(duì)隔水層）；③圓礫層屬?gòu)?qiáng)透水層。水位埋深為3.70～6.50 m。

原設(shè)計(jì)采用濕法作業(yè)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)九組工藝試樁確定工程樁施工參數(shù)指標(biāo)及配比，水泥摻入量為原土重量的20%，水泥用量360kg/m3。

一、機(jī)械設(shè)備的選用：

水泥土攪拌樁機(jī)械設(shè)備采用鐵道部武漢機(jī)械研究所生產(chǎn)的PH5型噴、粉兩用深層攪拌樁機(jī)。樁機(jī)鉆頭為同廠(chǎng)生產(chǎn)的漿噴雙層十字葉片鉆頭。本機(jī)的鉆機(jī)部分為機(jī)械傳動(dòng)，多擋旋轉(zhuǎn)、給進(jìn)速度，并設(shè)有過(guò)載保護(hù)裝置。電腦監(jiān)控流量計(jì)，監(jiān)控鉆進(jìn)深度和噴漿(粉)量（包括總漿（粉）量和段漿（粉）量）。噴漿（粉）系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速方式控制噴漿（粉）量，攪拌頭每轉(zhuǎn)一周，螺距固定不變（15mm）。

二、施工中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象：

8#樓2327根樁。13#樓2013根樁。在施工過(guò)程中檢測(cè)單位經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣認(rèn)為合格，沒(méi)有提出疑義。在這期間10#、12#、14#、9#、10#樓樁基施工陸續(xù)開(kāi)始。

11#、12#樓地基水泥土攪拌樁施工過(guò)程中，出現(xiàn)異常泛漿，電流明顯小于8#、13#樓，且下臥層不持力的現(xiàn)象。經(jīng)地勘人員現(xiàn)場(chǎng)勘察，認(rèn)為11#、12#樓地質(zhì)情況與地質(zhì)報(bào)告相符，設(shè)計(jì)方認(rèn)為可以繼續(xù)施工。三天后對(duì)12#樓樁身進(jìn)行抽芯檢測(cè)時(shí)，連續(xù)兩根樁出現(xiàn)樁身中、下部水泥攪拌嚴(yán)重不均勻現(xiàn)象（即“無(wú)漿段”或“漿包泥塊段”現(xiàn)象）。隨后對(duì)11#樓也進(jìn)行抽芯檢測(cè)，結(jié)果也表明樁身3.5 m以下出現(xiàn)同樣情況。

三、查找原因：

邀請(qǐng)樁基專(zhuān)家，召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)題論證會(huì)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家及施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)樁基施工過(guò)程觀察、分析，初步判斷可能存在以下幾個(gè)方面的原因：1、地勘報(bào)告中沒(méi)有反映出地層中有透鏡體粉質(zhì)粘土硬層和粉質(zhì)粘土軟層夾層，但實(shí)際上該小區(qū)地層變化較大。由于水泥土樁施工對(duì)地層要求較高，用試樁的工藝參數(shù)來(lái)施工工程樁不一定完全適應(yīng)。2、操作方法中是否符合客觀實(shí)際；3、小區(qū)靠北面即11#、12#樓的位置，軟土層中的含水率較高，土質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)，濕法施工已不適宜該區(qū)域土層。以上幾個(gè)方面的原因，還要進(jìn)一步通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整來(lái)探究。

1、調(diào)整施工工藝參數(shù)

操作人員根據(jù)深度顯示儀和鉆進(jìn)電流的變化仔細(xì)掌握地層的變化，局部調(diào)整鉆進(jìn)速度、提升速度、噴漿量、復(fù)攪次數(shù)等各項(xiàng)施工工藝參數(shù)，司泵工和司鉆工密切配合，加強(qiáng)聯(lián)系，根據(jù)監(jiān)控電腦的顯示變化，隨時(shí)調(diào)整送漿量和送漿壓力，防止溢漿。使施工參數(shù)適應(yīng)地層的變化，消除溢漿，保證樁土攪拌均勻。

（1）、在遇到透鏡體（硬層）時(shí)，采取“快鉆慢送”的方法，即在遇到硬層時(shí)提高樁機(jī)的鉆進(jìn)速度，迅速穿透硬層。同時(shí)司泵工應(yīng)減少送漿量，防止溢漿。在硬層以下的粉質(zhì)粘土軟層中增加1～2次復(fù)攪，在軟層中的攪拌應(yīng)降低提升速度（檔位），尤其是在溢漿部位反復(fù)補(bǔ)漿，保證每段樁身均勻送漿。

（2）、無(wú)硬層的粉質(zhì)粘土軟地層區(qū)域，應(yīng)在軟土變化地層以下增加一次攪拌，并應(yīng)減小在第一次的鉆進(jìn)攪拌過(guò)程中的送漿量，在加大后兩次的復(fù)攪的噴漿量。

（3）、控制復(fù)攪次數(shù)與注漿量?！皟蓴噧蓢姟惫に囉袝r(shí)候并不能達(dá)到攪拌均勻的效果，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)增加復(fù)攪次數(shù)。施工過(guò)程中遇到噴漿不滿(mǎn)上下兩次就已噴完設(shè)計(jì)水泥定額用量時(shí)，一定不要停止噴漿，要繼續(xù)噴漿。

（4）、出現(xiàn)溢漿情況時(shí)，司鉆應(yīng)估計(jì)溢漿量，采取復(fù)攪的方法給樁土中補(bǔ)足外溢的漿量。

（5）、拌料人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行定量加料制度，嚴(yán)格執(zhí)行材料配合比。依據(jù)規(guī)范要求暫將0.55的水灰比調(diào)至0.50以?xún)?nèi)，堅(jiān)持單罐單樁灌漿，多次復(fù)攪的操作工藝，加強(qiáng)過(guò)程的控制。

2、操作方法中查找問(wèn)題

（1）、泵壓如果過(guò)低，沖不開(kāi)周邊土體，則將使樁體中間水泥含量高于周?chē)馏w，尤其在土層為粘性土?xí)r。泵壓也不能過(guò)高，泵壓過(guò)高將不穩(wěn)定，樁體會(huì)出現(xiàn)不均勻的水泥土團(tuán)塊，使承載力降低。泵壓一般取0.4Mpa左右。

（2）、走漿時(shí)間控制不準(zhǔn)，攪拌桿初下沉速度過(guò)快。攪拌樁施工時(shí)，輸漿管長(zhǎng)度是隨著前臺(tái)與后臺(tái)的距離變化的，漿液從擠壓泵到攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間也因輸漿管的長(zhǎng)度變化而變化，這是施工中不能忽視的現(xiàn)象。同時(shí)攪拌桿下沉或提升速度也是影響水泥與土拌合均勻程度的重要因素。

（3）、施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格實(shí)施下、上、下1/2～1/3樁長(zhǎng)噴漿，有如下原因：①施工單位偷工減料減少水泥用量；②擠壓泵壓力過(guò)大；③皮管過(guò)粗；④水灰比控制不準(zhǔn)（主要是水灰比太?。?/p>

但是通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)和操作方法，11#樓樁基均勻性雖然有所好轉(zhuǎn)，但效果不佳。12#樓和14#樓的樁基施工，仍未得到改善，還是出現(xiàn)了嚴(yán)重的溢漿和水泥攪拌不均勻現(xiàn)象。

3、土質(zhì)檢驗(yàn)分析

對(duì)8#、11#、12#樓進(jìn)行地層釬探。1#樓在自然面5 m左右出現(xiàn)含水率較高、粘性較大的粘性土，而11#樓在自然地面約1.8m以下，便開(kāi)始出現(xiàn)含水量較高、粘塑性較大的粘性土。

對(duì)釬探的土樣做顆粒分析，結(jié)果反映：8#樓含水率在17.6～18.2%，液限26.4～29.2%；11#、12#樓含水率在21.5～28.4%，液限25.3～30.8%，11#、12# 樓的含水率已接近甚至超過(guò)液限。隨著粘塑性地基土含水量增高，土的粘性更大，容易形成泥裹鉆頭葉片現(xiàn)象，影響攪拌的均勻性。因8#、10#樓位于小區(qū)南面，地下水位低，高粘性土恰好在水位以下，屬非飽和狀態(tài)，因而未出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

其次，11#、12#、9#、10#樓處于小區(qū)的北面，從地勘報(bào)告分析，北面地基水位較高，秋季水位上漲，加之農(nóng)用灌溉用水下滲補(bǔ)給，向北東方向流動(dòng)，引起粘性土層含水率增高處于飽和狀態(tài)。經(jīng)攪拌頭強(qiáng)制攪拌容易形成粘性隔離面，阻止了地基泥土與水泥漿液的攪拌結(jié)合（如同水銀（汞液游離介質(zhì)之處）一樣），水泥漿便會(huì)隨鉆桿旋轉(zhuǎn)而溢出。

四、確定解決方法：

為了證實(shí)以上結(jié)論，根據(jù)以往的打樁施工經(jīng)驗(yàn)，改用干法（粉噴樁）施工。在8#樓地基處理邊緣外成樁3根，第二天，對(duì)粉噴樁進(jìn)行抽芯取樣，試樣攪拌均勻。接著又對(duì)漿噴樁和粉噴樁進(jìn)行了剖樁，在兩根樁的同一深度（3.5～4.60m）取樣對(duì)比。結(jié)果表明：粉噴樁攪拌的均勻性明顯好于漿噴樁，粉噴樁水泥與土攪拌比較均勻；漿噴樁的水泥漿與土分離，攪拌不均勻。

此結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)院經(jīng)設(shè)計(jì)同意，小區(qū)位于北側(cè)的12#、9#、10#樓樁基施工改為干法，各項(xiàng)施工參數(shù)指標(biāo)根據(jù)工藝試樁，水泥摻入量為原土重量的 16%，水泥用量286kg/m3。

干法施工機(jī)械仍采用原機(jī)械，原機(jī)械為漿、粉噴兩用深層攪拌機(jī)，只更換后臺(tái)設(shè)備中灰漿罐為粉噴罐就可以了。

五、兩種工法施工效果對(duì)比：

8#、9#、10#、11#樓樁基改干法施工后，徹底消除了溢漿現(xiàn)象和改善了樁身均勻性，而且檢測(cè)單位鉆芯取樣抽檢效果很好。為了探明原因，對(duì)兩種工法的效果分析對(duì)比：

1、水灰比取值不同：規(guī)范規(guī)定濕噴法水灰比為0.4～0.6。但是在含水率較高時(shí)，相當(dāng)于把大量多余的水分又注入本來(lái)含水量就較高的軟土中，使最需加固的軟弱土層反而因其含水量高而無(wú)法吸收水泥漿體，造成漿體外溢，樁體強(qiáng)度不均勻。采用粉噴法可調(diào)控各土層的水泥摻入量。且水泥粉吸收樁周軟土中的水分，樁體及樁間土強(qiáng)度均有較大幅度提高。

2、工作機(jī)理不同：粉噴法是借助下沉?xí)r攪拌葉片旋轉(zhuǎn)切削土體，使高壓粉體充斥葉片后空隙并被切削后的土體吸附；提升時(shí)葉片反轉(zhuǎn)，邊攪拌邊借助機(jī)械自重向下壓迫土體使水泥土體密實(shí)。而漿噴法無(wú)論下沉或提升其攪拌頭均向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，且提升速度、噴漿壓力、噴漿量，轉(zhuǎn)速均不易調(diào)控。土體（特別是粘性較大、含水率較高的軟弱土體）難與水泥漿充分拌和，易產(chǎn)生水泥富集塊。

3、早期強(qiáng)度不同：粉噴樁早期強(qiáng)度較高，工程實(shí)際檢測(cè)中，則無(wú)論輕便觸探擊數(shù)、靜荷載試驗(yàn)測(cè)得復(fù)合地基承載力或波速測(cè)試，在其他條件相同和相近時(shí)粉噴樁均高于濕噴樁。

六、結(jié)論：

在確定施工工法前對(duì)擬建的區(qū)域內(nèi)應(yīng)收集詳盡的巖土工程資料，尤其是軟土層的分布范圍、分層情況；地下水位及ph值；土的含水量、塑性指標(biāo)和有機(jī)質(zhì)含量。1、有機(jī)質(zhì)含量高的軟土有較大的膨脹性和低滲透性及較大的塑性和水溶性且具有一定的酸性，這些都阻礙水泥的水化反應(yīng)，影響水泥土樁的強(qiáng)度。2、地下水的侵蝕：含有硫酸鹽的地下水對(duì)普通水泥有結(jié)晶性侵蝕，甚至使水泥喪失強(qiáng)度。3、選擇合適的水泥品種、標(biāo)號(hào)、水泥摻入比等，為工程樁施工提供確鑿的依據(jù)。

實(shí)踐證明，水泥土攪拌樁復(fù)合地基是適合軟弱土場(chǎng)地的一種經(jīng)濟(jì)有效處理方法。但是，應(yīng)結(jié)合軟土層的實(shí)際情況選擇施工工法。在同一區(qū)域內(nèi)，針對(duì)不同性質(zhì)的土層，為了保證水泥土攪拌樁基的質(zhì)量，采用兩種不同的工法施工也是很有必要的。