地質情況對大直徑攪拌樁影響分析及其補強處理技術探討

陳錦銳

摘 要：該文通過結合某建筑工程實例，針對該工程大直徑攪拌樁施工時，出現短樁及部分樁未成形情況進行分析，結果表明局部地方有動水的情況，其未能完全考慮地質情況對樁影響，導致抽檢的樁中出現短樁及部分樁未成形。文中系統地探討地質情況對攪拌樁的影響分析，同時提出采取旋噴樁補強措施，雙管旋噴樁補強完成后對樁實施檢測，檢測結果表明補強的可行性，為同類工程提供參考實例。

關鍵詞：工程地質 大直徑攪拌樁 旋噴樁

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0019-03

地基的研究與應用使建筑地基承載能力得到更大限度利用，從而可以有效地降低工程投資。目前，地基應用的廣泛程度已遠遠超過人們對它的理論研究的水平。為了確保房屋建筑工程質量、保障生命財產的安全、降低工程造價，有必要結合特定的建筑工程場地的地質背景以及工程地質條件開展地基可行性研究。通過分析當地自然地質條件的地基影響，對準確把控基礎施工方案具有一定的參考價值。

1 工程實例概況

該住宅項目位于花都區，項目建筑占地面積為6 390.9 m2，擬建建筑主要為一棟13層高的主樓建筑，南面較遠處另有一棟1層高的簡易房屋，擬采用鋼筋混凝土柱、剪力墻結構，基礎形式為CFG樁基礎，主建筑場地之內及周邊地面之下共同設計二層地下室，基坑深度為8.65～8.80 m，基坑周長約為233.0 m。

該工程實例設計為兩層地下室，基坑支護設計為“放坡+鉆孔樁+錨索+攪拌樁、鉆孔樁+錨索+攪拌樁、鉆孔樁+內支撐+攪拌樁、鉆孔樁+內支撐+旋噴樁”的聯合支護方式。由于初期甲方設計意圖為一層地下室，故其地質勘探報告為按設計一層人防地下室進行地質勘探。地質勘探表明地下水位埋深1.74～3.33 m，且場地內砂土層較厚，有強透水性，滲透系數K為13.72～20.54 m/d。

工程開挖至地面以下3.0 m時，已經進行了約20 d左右的基坑降水工作，降水過程中未能降低基坑水位。8月份完成旋挖樁低應變法試驗檢測，8月及9月完成了攪拌樁鉆芯法試驗檢測。試驗檢測報告顯示旋挖樁質量為合格，攪拌樁部分存在取芯不足，取芯不足攪拌樁主要位于該工程南面位置，且均在相鄰樁，分別為220#施工樁長13.5 m，鉆芯長度8.9 m，8.9～13.5 m水泥含量<5%。221#施工樁長13.4 m，鉆芯長度9.0 m，9.0～13.4 m水泥含量<5%。223#施工樁長13.6 m，鉆芯長度9.0 m，9.0～13.6 m水泥含量<5%。鉆芯法試驗檢測時實際巖面深度與攪拌樁施工時樁身長度一致。

2 大直徑攪拌樁成樁影響分析

該工程在整個施工過程中嚴格按照相關的施工技術規范進行施工，甲方與監理單位全程進行監督，確保材料用量及施工過程中各方面的技術參數滿足設計要求。但經鉆芯法試驗檢測，抽檢的樁中出現短樁及部分樁未成形，樁底持力層為中砂，如圖1和圖2所示。鑒于未能達到檢測合格標準，該攪拌樁進行加倍檢測仍然出現不合格的情況。通過對該攪拌樁的質量問題及補強措施進行專項專家論證。

（1）由于地質勘探時對工地質情況并不是按兩層地下室進行勘探的，所以導致在進行大直徑攪拌樁施工時，淤泥和淤泥質軟土中常常含有有機質，高有機質土是工程中的棘手問題。有機質的存在會使土體具有較大的水溶性、塑性膨脹性、低滲透性和一定的酸性，且能吸附鈣離子，這些特性嚴重地阻礙水泥發生水化反應和加固土強度的增長。且軟土在地層分布形式上經常存在成層不均勻的情況，時常會出現交錯層理和透鏡體，有些不連續土層甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高壓縮性、抗剪強度低、固結系數低等特點，易產生蠕動、不均勻沉降及側向滑移等不良工程地質現象。而且勘探報告表明該工程地下水位較淺，水滲透性強，并不能排除存在局部地方有動水的情況。

（2）針對上述情況，通過現場勘查、情況分析以及各方討論，達成共識：“該工程場地不排除存在地下水流動的現象”。通過對周邊環境進行了調查，該工程東臨河流，南面和北面分別為住宅項目，當時該兩個項目開挖施工時均發現地下水比較豐富，其中南面住宅項目實驗性開挖9.0 m，坑底為砂層，地下水流動明顯。北面住宅項目在施工工作面開挖2.0 m左右坑觀察地下水情況：發現水從東往西流動，水量較大，水位不抬升。同時對當時攪拌樁施工記錄及工人施工情況進行反查，在該區段攪拌樁施工時樁底部分曾出現注漿壓力急劇下降，注漿量相對較大情況。在鉆取攪拌樁224#樁時，16.8～18.0 m出現1.2 m深溶洞，含少量填充物，鉆孔漏水較大，其余鉆孔芯樣取樣率比較完整。該工程旋挖樁緊靠攪拌樁，南面部分旋挖樁施工時均出現不同長度的鋼筋籠浮籠現象。綜上所述，該地區地下水含量豐富，水動力情況復雜，隨季節變化改變水流動方向，產生順流、回流變化，因此該工程場地不排除存在地下水流動的現象。

（3）單排的大直徑攪拌樁在施工中沒有就地質情況對攪拌樁可能造成的影響進行評估，導致原施工技術工藝采用四攪四噴，每米樁長水泥噴入量不少于220 kg/m（相當于摻入比15%），漿液水灰比約為0.45～0.55，無法滿足成樁的要求，從而造成了大直徑攪拌樁出現大面積的短樁及不成樁情況。根據引孔記錄所形成的工程地質剖面圖，如圖3所示，顯示約為50%的攪拌樁出現短樁及樁部分不成形的情況，剖面圖清晰表明樁存在的缺陷情況，同時指導雙管旋噴補強開展施工。

就攪拌樁短樁及不成樁的情況，通過查閱施工記錄、原材料報告、補充地質勘探資料及樁檢測報告，表明經鉆芯法檢測，部分攪拌樁采樣率低，局部不成樁，導致漏水。通過在擋土樁間增加旋噴止水措施，且旋噴樁應入不透水層不<1.0 m，完成后應做抽水試驗，止水效果滿足時才能進行下一步開挖。

3 補強處理技術措施

針對該基坑出現攪拌樁局部取芯不足及基坑降水較難，根據現有工程實際情況，提出采用在攪拌樁樁頂間距400 mm引孔進行旋噴樁補強的補強方案，引孔采用巖土勘查抽芯，以確定旋噴樁的施工深度。采取高壓旋噴或中、低壓注漿處理，在水泥漿中加入速凝劑，水灰比加大，加大水泥含量，達到阻流動、早凝結的狀態，經現場旋噴樁試驗及抽芯檢測，效果達到設計要求，結合該工程地質報告及現場實際場地情況，采取高壓旋噴補強較為合適。通過設置單排Φ1000@7000攪拌樁，樁長13.0～18.0 m或鉆至巖面，施工工藝采用四攪四噴，每米樁長水泥噴入量不<220 kg/m（相當于摻入比15%），漿液水灰比約為0.45～0.55。

（1）采用高速攪拌機拌制水泥漿，水泥為42.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.8∶1，控制漿液比重≥1.6，并摻入速凝劑為水泥量的2%～3%，攪拌時間不<30 s。水泥漿液嚴格過濾，并按噴嘴直徑設置兩道過濾裝置；在制備水泥漿液攪拌罐和泥漿泵吸漿攪拌罐之間設一道過濾網，在泥漿吸漿管尾部設置過濾器。水泥漿隨配隨用，在高噴作業過程中連續不停地攪拌，并控制輸漿距離不>80 m。

（2）噴射作業。當噴射管下至預定深度后（不透水層或巖層），先按設計轉速原地旋轉噴漿，輸入氣、漿，開始高壓噴射灌漿，高壓旋噴壓力為25～30 MPa，旋噴樁底穿過不透水層或巖層不<1.0 m。根據鉆孔資料，噴漿管自下而上慢速提升，旋噴樁與攪拌樁搭接長度不<1.0 m，搭接部位以上可根據回漿量適當調節旋噴樁機提升速度，提升速度12～18 cm/min，旋噴至冠梁底處，然后注漿封孔，結束該孔第一次施工。噴漿過程中，質檢人員經常進行檢查，施工參數保持在規定的范圍內，有偏差時及時糾正。

（3）冒漿回灌及封孔。當噴射灌漿完畢，移走高噴臺車，將其后高噴孔的回漿引入該孔，若回漿量不能滿足要求時，可向噴射孔內靜壓灌注水泥漿液，直至孔口液面不再下沉。

4 實施效果分析

雙管旋噴樁補強完成后，由第三方檢測單位進行檢測。共檢測旋噴樁12根，樁身普遍旋噴較均勻，水泥土膠較好，呈堅硬柱狀、塊狀，部分呈碎塊狀，其中有部分樁局部膠結較差；檢測樁長與提供的施工樁長基本符合，其中有部分樁檢測樁長比施工記錄樁長長或短；在樁身取水泥土芯樣共33組進行天然單軸極限抗壓強度試驗，其強度均>1.0 MPa，均滿足設計要求；持力層為炭質粘性土、強風化炭質灰巖、中風化灰巖、中風化炭質灰巖（局部為微風化灰巖），持力層均滿足設計要求。

5 結語

文章通過結合某住宅項目施工實例，針對該項目攪拌樁施工時發現的短樁及部分樁未成形情況，系統探討不良地質影響下的攪拌樁成樁。鑒于存在地下水流動的現象影響成樁效果，于是采取雙管旋噴樁補強處理。處理后經檢測樁身強度滿足設計要求，結果表明地質情況對成樁影響分析的合理性，以及補強處理方案的可行性，為同類工程提供參考實例。

參考文獻

[1] 閻毅志.淺析旋噴攪拌樁對深層不良地質的處理[J].山西交通科技，2004（4）：38-41.

[2] 吳慶年.不良地質條件下攪拌樁施工技術[J].隧道建設，2005

（6）：80-82.

[3] 楊衛平，吳昊思，萬鵬.復雜地質條件下超大超深基坑三軸深層攪拌樁施工技術[C]//全國地基基礎與地下工程技術交流會.2015.