多方位立體攪拌樁施工技術及問題探討

徐明福

【內容提要】本文詳細介紹了多方位立體攪拌樁的應用方向及主要施工技術，敘述了攪拌樁過程控制，及對成樁的監測和路基沉降觀測，對發現施工過程中存在的諸多問題做了詳細說明，并給出了有效的解決方法，對今后類似工程的施工起到借鑒意義。

【關鍵詞】攪拌樁，施工技術，問題處理

1 多方位立體攪拌樁概述

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種施工方法，采用水泥作為固化劑，利用特制的雙向攪拌機械，在地基下面將軟土和水泥固化劑進行強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，形成水泥土，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。

而多方位立體攪拌樁其加固原理與水泥土攪拌樁相同，只是在常規攪拌樁機水平攪拌葉片上增加豎向攪拌葉片（或在常規攪拌樁機的基礎上，增加雙向攪拌功能），以實現對水泥土多向全方位的立體攪拌，相對普通攪拌樁，在有效控制了返漿量的同時，攪拌的均勻性也大大提高，明顯提高了樁體的強度，增加了有效成樁深度。雙向攪拌鉆頭如圖1-1。

圖1-1雙向攪拌樁機鉆頭

2 多方位立體攪拌樁施工工藝

噴攪工藝采用“二噴四攪”，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌。采用少量多次噴漿的方法既可以避免土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。多方位立體攪拌樁施工工藝流程圖見圖2-1。

圖2-1 多方位立體攪拌樁施工工藝流程

3 多方位立體攪拌樁施工方法

多方位立體攪拌樁在寧高城際軌道交通二期TA02標段中工程量約12萬延米，水泥采用不低于P.O42.5級水泥，水灰比為0.5-0.6之間，28天齡期無側限抗壓強度不得小于1.2MPa。多方位立體噴攪樁采用“二噴四攪”施工方法，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌，完成成樁。攪拌機采用正反式旋轉雙向攪拌鉆頭，少量多次噴漿的方法既可以避免土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。

3.1 準備工作

（1）充分熟悉設計文件及施工圖紙，并詳細了解施工現場地質情況，以設計文件及施工圖紙、規范為依據，根據實際地質情況編寫技術交底。

（2）進場后測量人員和技術人員共同進行導線點復測，并對樁位進行精確測量。測量成果報監理工程師審批。

（3）引進有施工經驗的技術工人進行現場施工及機械操作。

（4）采用P.O42.5級并經檢測合格后的水泥攪拌水泥漿。

（5）多方位立體攪拌樁樁機采用新型深層攪拌樁機，動力頭采用雙向多方位動力機箱，動力機箱屬于東南大學專利，滿足設計要求。

3.2 攪拌機就位

水泥攪拌樁樁機安裝就位后，應進行全面的檢查調整，主要有以下五點：

（1）鉆頭直徑及鉆桿長度是否滿足設計要求；

（2）輸漿管的導管是否堵塞；

（3）壓漿泵是否能正常工作；

（4）發電機或外接電源是否和樁機電路接通；

（5）精確調整樁機機身的垂直度，清掃噴射口。

施工中應保持攪拌樁機底盤的水平和導向架的豎直，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%；樁位的偏差不得大于50mm；成樁直徑和樁長不得小于設計值。

3.3 水泥漿攪拌

水泥漿攪拌應采用二次攪拌工藝（正反方向攪拌頭），水泥漿攪拌順序為：

（1）漿液配比選定后向注漿池里面注入規定量的水；

（2）邊攪拌邊注入水泥；

（3）攪拌適中后放入二次攪拌桶里面進行二次攪拌。

（4）配置漿液時，水要清潔，咸緘適中。

所使用水泥都應過篩，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續。拌制水泥漿液的罐數、水泥和外滲劑用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄；噴漿量及攪拌深度必須采用經國家計量部門認證的監測儀器進行自動記錄。

3.4 噴漿攪拌下沉

將攪拌機用鋼絲繩吊掛在起重機上，用輸漿管將堵料出罐砂漿泵同深層攪拌機接通，待攪拌機冷卻水循環正常后，啟動攪拌電機，放松起重機鋼絲繩，使攪拌機沿導架攪拌切土下沉。

施工時速度控制在0.8～1.0m/min，攪拌機下沉到設計加固深度時，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉30s后再提升攪拌。每米樁長水泥用量不少于65kg，水灰比0.55，噴漿壓力0.2～0.5Mpa。（樁頂最小樁底最大）。

密切觀測動力頭工作負荷，控制電流指數不大于額定值，以防燒毀電機。如下沉速度過慢時，通過中心壓入少量稠漿使上體濕潤，從而加快下沉速度。

為了保證水泥漿攪拌樁樁底、樁頭的質量，在樁底和樁頭均要用Ⅰ檔噴漿攪拌30s。

噴射過程中經常檢查漿液初凝時間噴漿壓力及旋轉提升速度等參數是否符合規范要求，鉆進至設計深度時檢查記錄電流值做好原始記錄。

3.5 提升攪拌

鉆進到達設計深度后，進入持力層時電流表讀數I≥60A，在樁端50cm范圍用Ⅰ檔噴漿攪拌30s后，提升攪拌至樁頭，提升速度控制在≤30cm/min。

3.6 終孔

攪拌樁加固深度終孔條件有三種情況：一是鉆孔達到設計深度，同時鉆機電流大小達到要求，可以結束鉆孔；二是鉆孔未達到設計要求，鉆機電流大小達到要求，報監理工程師確認樁已穿透軟弱土層到達硬層以下深度滿足設計要求，此時可以結束鉆孔；三是鉆孔深度已達到設計要求，鉆機電流大小未達到要求，須繼續鉆孔到達硬層以下深度滿足設計要求后報監理工程師確認后才能終孔。

攪拌樁必須穿透軟弱層至硬底，嵌入粉質黏土（硬塑）不小于1m，樁體水泥摻入量符合設計、規范要求。記錄終孔時電流表讀數。

多方位立體（含雙向）水泥土攪拌樁施工時，停漿面應高于樁頂設計標高300～500mm。在基底開挖時，應將攪拌樁頂端施工質量較差的樁段用人工挖除。

3.7 攪拌機移位

提升攪拌結束后沖洗鉆桿、噴嘴，整個作業結束，將鉆機等機具設備移到新孔位上后按上述步驟施工，進行下一根樁的施工。攪拌樁施工時采用順打法施工。

4 攪拌樁檢測

多方位立體攪拌樁成樁檢測采用28天取芯強度不小于1.2MPa，及復合地基載荷試驗，如圖2-1、圖2-2。

5 路基沉降觀測

以對DK11+912.5-DK12+012.5多方位立體攪拌樁地基加固段進行填筑期觀測，預壓期觀測，路面施工期觀測及工后觀測4個階段觀測。觀測結果表明，多方位立體攪拌樁有效改善了地質條件，提高了地基承載能力，確保了路基施工質量。

6 多方位立體攪拌樁施工過程中存在問題及解決方法

6.1 打樁過程中水泥漿外溢

多方位立體攪拌樁施工過程中水泥漿部分外溢，使計劃噴入的水泥漿總量減少，容易造成樁身內部水泥漿過少，成樁質量差。

發生此種情況主要原因是土層變化，土層過粘，使噴漿管噴入土層中的水泥漿延鉆桿向上冒出，影響成樁。

遇到此種情況時，首先需保證水泥漿的配比，不能過稀，其次在發現水泥漿上冒時應該停止注漿，加速攪拌，并不得下鉆，可以提升攪拌，待水泥漿不外冒時方可下鉆攪拌噴漿施工。

6.2 樁機攪拌下沉過慢

多方位立體攪拌樁機在攪拌下沉過程中下沉速度過慢，造成樁身水泥漿存在量不均勻。

發生此種情況的原因一是地層變化大，可能遇到硬土層，鉆頭的阻力加大，造成靠自重無法下鉆或下鉆過慢。此時可適量沖水，但因為沖水會對成樁質量造成一定的影響，所以必須嚴格控制沖水量；也可以更換鉆孔鉆頭，待通過硬土層后再使用多方位立體攪拌樁鉆頭。

另一種原因是可能會遇到塊石、樹根等不明障礙物，鉆頭無法通過時可以采用人工或機械挖孔排除障礙物，但挖孔不得影響周圍的樁，挖的孔也要用土分層回填夯實后方可繼續施工。

第三種原因可能是地基土質過粘，造成樁機自身自重下鉆困難，此時可以適當增加配重來解決此問題。

6.3 輸漿管爆裂或堵塞

輸漿管爆裂或堵塞的主要原因是后場控制不嚴，水泥漿內有雜物或水泥漿沉淀離析，造成輸漿管堵管，進而使輸漿管爆裂，影響施工。

預防此種情況的最主要方法是水泥漿入集料池前要用細篩過濾，水泥漿在集料池內也要經常攪拌，防止水泥漿沉淀。結塊的水泥或受潮的水泥不得使用。當停機時間較長時，一定要漿輸漿管拆掉沖洗，以防水泥凝結堵塞管路。

6.4 水泥漿與土攪拌不均勻

多方位立體攪拌樁成樁后檢測發現一種樁中心水泥漿多，四周水泥漿少。這種情況主要原因是注漿泵壓力較小或噴漿孔堵塞，水泥漿不能噴身出來或只能噴出少量。預防此種情況發生的主要方法是輸送管路必須要定期沖洗，以防噴漿孔堵塞，另噴漿孔不應太大，噴漿孔的位置應符合要求。

另一種是成樁后某一段水泥漿少，出現斷樁現象。主要原因在于攪拌下鉆度過快，下鉆拌噴漿的速度不協調，進而造成下鉆而噴漿量少，出現斷樁現象；或者是因為在下鉆過程中出現噴漿孔臨時堵塞使水泥漿噴射不出，而出現斷樁。出現這種情況時應該調整下鉆速度與注漿機噴漿量相協調，噴漿管堵塞時應拔出鉆頭舒通噴漿管后再下鉆施工，下鉆時應該向下重疊50cm左右。

6.5 電流過高

在施工過程中，突然發現鉆機電流量過大，造成電機跳閘。主要原因是鉆機下沉攪拌時，鉆齒與水泥土圍抱成一團，使鉆機下鉆阻力過大，電流量升高造成電機跳閘，進而影響成樁質量。發生此種情況時，應停止下沉，適量噴漿原地空轉，再向上提升一段，待電流恢復正常后，再繼續下沉。

7 總結

本文對多方位立體攪拌樁的施工技術及問題做了簡要說明，并且對成樁質量和路基沉降等都得到了有效的控制，避免了水泥攪拌樁成樁質量難以保證、處理深度偏小等弊端，對今后施工相類似工程起了指導意義，同時通過工程實例、試驗數據分析及地基沉降監測也說明了多方位立體攪拌樁具有優越的工程特性及較好的經濟效益，在以后的施工中具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1]吳敏，王繼祖.深基坑支護技術的質量控制——以預應力錨桿和鉆孔灌注樁組合為例[J].西安航空技術高等專科學校學報，2012（3）：22～24

[2]張國晨，劉興旺.北京電影學院攝影棚綜合技術樓深基坑支護技術[J].施工技術：下半月，2012（12）：56～57

[3]付文光，楊志銀.復合土釘墻的若干理論問題、兼論《復合土釘墻基坑支護技術規范》[J].巖石力學與工程學報，2012（11）：35