旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)在地鐵車(chē)站建設(shè)中的應(yīng)用

張 彪

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

在目前地鐵車(chē)站的建設(shè)中，旋噴攪拌復(fù)合樁已成為關(guān)鍵的加固方式，可改善混凝土加固效果，形成多重防護(hù)體系，保證基坑的穩(wěn)定性，解決施工現(xiàn)場(chǎng)軟土失穩(wěn)等問(wèn)題。此外，樁體尺寸較大，具有足夠的穩(wěn)定性和抗變形能力，合理應(yīng)用旋噴攪拌復(fù)合樁工藝能夠給地鐵車(chē)站的建設(shè)創(chuàng)設(shè)良好條件。

1 工程概況

某地鐵車(chē)站工程，地表覆蓋厚度為0.8～6 m 不等的人工填土，下部總厚度在15.1～40 m，多為海陸交互沉積和沖洪積的淤泥，其中還包括淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉砂、中砂、粗砂、礫砂層；下伏基巖為燕山期侵入的花崗巖，有全風(fēng)化和弱風(fēng)化兩種形式，全風(fēng)化層巖芯呈砂土狀，全風(fēng)化層一般厚20～40 m，鉆孔揭示的全風(fēng)化層最大厚度超過(guò)45.5 m；弱風(fēng)化層一般厚在1.9～22.2 m。施工設(shè)備選用高壓旋噴攪拌機(jī)及高壓泥漿泵。

2 地鐵車(chē)站中旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)要點(diǎn)

該車(chē)站所在區(qū)域的地層以軟土、砂土為主，總體缺乏穩(wěn)定性，對(duì)其采取一定的加固措施，才能為后續(xù)施工提供較好的基礎(chǔ)。以現(xiàn)場(chǎng)條件及施工要求為向?qū)В瑳Q定在加固地基的過(guò)程中使用高壓旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)，以達(dá)到增強(qiáng)地基穩(wěn)定性的效果。高壓泵作為旋噴攪拌復(fù)合樁施工的重要裝置，其配備特殊的噴頭，形成高壓條件并將漿液有效注入土體，期間漿液將產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊力，有效切削土層，并輔以鉆桿裝置保持勻速旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，保證水泥漿和土體充分接觸，形成完整的旋噴樁，有效加固地基。

2.1 施工準(zhǔn)備

準(zhǔn)備工序：①清除場(chǎng)地內(nèi)雜物并完成平整，選擇施工場(chǎng)地相對(duì)較低的一側(cè)挖掘排水溝，防止雨季出現(xiàn)積水問(wèn)題，最大限度減輕對(duì)旋噴攪拌復(fù)合樁施工所造成的干擾[1]；②注重設(shè)備選型，在進(jìn)場(chǎng)前完成各類(lèi)設(shè)備的性能檢驗(yàn)，確保其在相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)；③在工程施工中，攪拌施工類(lèi)機(jī)械不可缺少，應(yīng)配置監(jiān)控記錄儀，通過(guò)該裝置全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以便施工人員可及時(shí)調(diào)取特定時(shí)段的數(shù)據(jù)；④在進(jìn)場(chǎng)施工前，要完成所有人員的培訓(xùn)，保證其具有安全意識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能，并要求工人在施工中按照相關(guān)規(guī)范和要求進(jìn)行施工操作，避免質(zhì)量問(wèn)題[2]。

2.2 預(yù)攪拌下沉施工

樁孔放樣定位工作落實(shí)到位后，為后續(xù)的施工提供依據(jù)，各孔以三角形布設(shè)的方式較為合適。樁間距保持在120～180 cm，結(jié)合最終樁孔定位結(jié)果，移動(dòng)施工所需的攪拌設(shè)備至指定位置，但需注意要將垂球分別懸掛在樁機(jī)井架的側(cè)面和正面，以保證樁機(jī)維持平衡。

根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，采用的是“二噴四攪”工藝。施工初期啟動(dòng)旋噴攪拌機(jī)，使其自轉(zhuǎn)，待電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后再逐步放松鉆頭上的鋼絲繩，讓鉆頭以1.5 m/min 的速度向下鉆進(jìn)。需注意：鉆頭首次進(jìn)孔時(shí)易出現(xiàn)“帶水下孔”的情況，因此提鉆操作必須在低檔位狀態(tài)下完成，提鉆噴漿時(shí)要嚴(yán)格控制鉆頭位置，30 s是該裝置在樁底停留的最佳時(shí)長(zhǎng)，這樣可以有效避免某處噴漿量不足的問(wèn)題。攪拌樁下沉實(shí)例如圖1 所示。

圖1 攪拌樁下沉

2.3 噴漿制備與提升

加強(qiáng)對(duì)攪拌機(jī)工作狀態(tài)的檢查，分析其下沉情況，達(dá)到設(shè)計(jì)高程1 m 處時(shí)便可根據(jù)設(shè)計(jì)配比生產(chǎn)水泥砂漿，在高壓泥漿泵料斗內(nèi)倒入水泥砂漿，同時(shí)啟動(dòng)高壓泵，讓其保持在32 L/min，在高壓環(huán)境下使水泥砂漿能夠被有效噴入地基內(nèi)。首先需空轉(zhuǎn)幾圈，隨著噴漿作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，后續(xù)噴漿時(shí)應(yīng)同步提升攪拌，加強(qiáng)對(duì)噴漿工藝的控制，保證其在噴漿量和持續(xù)時(shí)間方面均能夠滿足要求。通常，高壓泥漿泵設(shè)備的工作壓力應(yīng)達(dá)到20 MPa，并根據(jù)實(shí)際地層條件合理調(diào)整。

本工程引入業(yè)內(nèi)較為主流的旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)，其以高壓旋噴攪拌機(jī)為基礎(chǔ)，通過(guò)改造實(shí)現(xiàn)攪拌樁機(jī)性能的大幅度提升，以便在指定工期內(nèi)保質(zhì)保量完成旋噴樁高壓噴射作業(yè)；此外，在傳統(tǒng)噴漿管的基礎(chǔ)上做出優(yōu)化，選擇具有耐高壓特性的無(wú)縫鋼管。經(jīng)上述一系列改造后，可顯著提高旋噴攪拌復(fù)合樁機(jī)的工作性能，其噴漿壓力能達(dá)到18～20 MPa，漿液可有效沖擊土體，加之葉片的輔助作用，可將土體與漿液充分?jǐn)嚢瑁删哂蟹€(wěn)定性的固結(jié)體[3]。由于具有噴漿壓力高、葉片攪拌效果好等特點(diǎn)，施工所得的固結(jié)體更為均勻，以往固結(jié)體縮頸的問(wèn)題得到有效的解決。

2.4 鉆機(jī)重復(fù)下沉與攪拌

樁體質(zhì)量的高與否取決于水泥漿和土混合的均勻程度，為提高樁體質(zhì)量，鉆機(jī)重復(fù)攪拌下沉過(guò)程中應(yīng)控制好速度，該階段適宜的速度為1.5 m/min，達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，需及時(shí)放慢攪拌速度，以0.6～0.65 m/min 為宜。相較于其他部位，樁頭位置會(huì)受到更大的力，容易出現(xiàn)樁頭受損的問(wèn)題，因此在重復(fù)攪拌時(shí)可采用二次噴漿加固的方式對(duì)樁頭加強(qiáng)防護(hù)。需注意：噴漿口位于葉片下方，此時(shí)土體與漿液的接觸效果欠佳，兩者難以有效結(jié)合，會(huì)影響到整體質(zhì)量。

針對(duì)上述問(wèn)題，本工程對(duì)噴漿口的位置進(jìn)行了調(diào)整，使其更靠近葉片，以便讓漿液與土體的接觸更充分，混合更均勻，形成品質(zhì)上乘的混合料。同時(shí)，此方法還減少了攪拌次數(shù)，避免了普通攪拌樁施工中二次攪拌的繁瑣環(huán)節(jié)，在更大程度上節(jié)省了施工時(shí)間，保證了施工質(zhì)量，提高了施工效率。通過(guò)高壓泵送漿液的模式，能夠保證漿液有效到達(dá)深層土體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)充分混合，增強(qiáng)樁基的完整性，確保地基處理效果。

2.5 清洗與樁體檢驗(yàn)

旋噴攪拌復(fù)合樁施工成型后，要借助清水清理管道、集料斗等使用過(guò)的裝置和工具，以免水泥凝固后堵塞管道。成樁7 d 后，需采用輕便觸探法檢測(cè)施工質(zhì)量，具體要點(diǎn)有：①檢測(cè)結(jié)構(gòu)體的均勻性，明確樁身中心位置，于該處鉆孔并分析試樣，判斷其在顏色、漿液凝固度等方面的具體情況；②觸探試驗(yàn)，改變輕便觸探擊數(shù)，分別圍繞水泥強(qiáng)度指標(biāo)展開(kāi)分析，給出判斷結(jié)果。

3 施工注意事項(xiàng)

（1）鉆機(jī)實(shí)際安裝位置與設(shè)計(jì)位置之間的偏差不超過(guò)20 mm，垂直偏差度要控制在1%以內(nèi)。借助吊錘球和鋼尺完成檢測(cè)，在滿足設(shè)計(jì)進(jìn)度要求后才能進(jìn)行鉆孔施工。

（2）在施工過(guò)程中對(duì)各類(lèi)施工參數(shù)嚴(yán)格監(jiān)督控制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)上報(bào)妥善處理，現(xiàn)場(chǎng)施工要做到發(fā)現(xiàn)、記錄、匯報(bào)、調(diào)整、處理“五及時(shí)”。

（3）高壓旋噴要全孔連續(xù)進(jìn)行，若中途拆卸過(guò)噴射管，則需重新復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度應(yīng)超過(guò)200 mm。在供漿正常，遇孔口回漿密度變小且無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，需適當(dāng)加大進(jìn)漿密度。

（4）施工過(guò)程中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，技術(shù)員和班長(zhǎng)要嚴(yán)格完成質(zhì)量自檢。

（5）在完成成樁試驗(yàn)后方可進(jìn)行施工，在要求范圍內(nèi)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，確保成樁質(zhì)量。

（6）對(duì)水泥漿比重、流量和提升速度按照要求進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（7）施工過(guò)程中對(duì)垂直度嚴(yán)格控制，發(fā)現(xiàn)傾斜立即調(diào)整，確保加固體的連續(xù)性。

（8）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的所有物料都需出具合格證明，尤其是水泥，在達(dá)到施工現(xiàn)場(chǎng)后還要按照不同批次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣外檢，雙重檢驗(yàn)合格后才能投入使用。水泥運(yùn)抵指定位置后要做好防雨、防潮措施，防止水泥硬化影響施工進(jìn)程和質(zhì)量。

（9）施工前全面檢查材料質(zhì)量和設(shè)備性能，應(yīng)保證鉆機(jī)具有穩(wěn)定性，鉆桿維持垂直的狀態(tài)（傾斜度不宜超過(guò)1.5%），在確保各項(xiàng)生產(chǎn)要素均無(wú)誤的前提下方可正式施工。施工期間需密切關(guān)注鉆桿的垂直度情況，根據(jù)實(shí)際結(jié)果合理調(diào)整支腿油缸，保證垂直度偏差可控制在許可范圍內(nèi)。此外，還需注重對(duì)鉆頭攪拌葉片直徑的檢測(cè)，應(yīng)達(dá)到600 mm 或更多，否則施工成型的樁體結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生樁徑偏差。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)例，提出旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)，轉(zhuǎn)變噴漿口位置并縮短其與葉片間距，有效解決了土體與漿液分離、混合不均勻等問(wèn)題。同時(shí)，簡(jiǎn)化了復(fù)合樁的施工流程和攪拌次數(shù)，在保證工程質(zhì)量的前提下還可顯著提高施工效率，具有更顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。總體來(lái)看，旋噴攪拌復(fù)合樁施工技術(shù)的綜合應(yīng)用效果良好，具有可參考價(jià)值。