施工工藝方法對攪拌樁質量的影響分析

張家柱　代世軍（安徽省建筑工程質量監督檢測站合肥230088安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院蚌埠233000）

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施工工藝方法對攪拌樁質量的影響分析

張家柱代世軍
（安徽省建筑工程質量監督檢測站合肥230088安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院蚌埠233000）

相同水泥摻入量情況下，采用不同施工工藝方法來加固軟土地基，通過對加固后的樁身質量檢測和單樁復合地基承載力的檢測成果的對比分析得出：高含水率和地下水位以下的軟土地基加固處理，不適合采用水泥漿攪拌法，而應選擇粉體噴射攪拌法進行處理。

攪拌樁復合地基施工方法效果分析

根據勘察報告揭示勘察深度范圍內某場地建筑物基礎底面以下的土層分為①層淤泥質重粉質壤土、淤質粉質黏土，灰色，流～軟塑狀，飽和，具有高壓縮性。厚度5.0m左右，天然含水率為28.1%～42.8%；孔隙比0.921～1.546，液性指數0.96～1.182，壓縮系數a1～2=0.785～1.336MPa-1，抗剪強度c=8～15kPa，φ=1.0°～3.0°，天然地基的承載力特值fk=60kPa。②層粉質黏土，黃～棕黃色，可塑狀，結構致密，具有中偏低壓縮性，該層未鉆穿，揭露最大層厚4.5m，天然含水率為15.8%～21.2%；孔隙比為0.609～0.889，液性指數為0.39～0.70，壓縮系數a1～2=0.122～0.284MPa-1，抗剪強度c=37.0kPa，φ=14.2°，該層土的承載力特征值fk=200kPa。對上述①層軟土的加固分別按照設計要求選擇漿液攪拌法（濕法）和粉體攪拌法（干法）進行處理。

1　攪拌樁的布置及特征參數

地基加固采用水泥攪拌樁，樁徑500mm，樁中心距為0.95m，呈梅花型布樁，樁身穿過①層進入②層粉質黏土層的深度1.0m。有效樁長6.0m。處理后的復合地基承載力特征值fak=120kPa。為了便于分析和比較，在正式施工之前，在場地上分別采用濕法和干法進行了攪拌樁的施工，施工控制參數見表1。

2　攪拌樁的主要施工工藝及質量控制

2.1施工場地平整

清除樁位范圍內的障礙物。采用粘性土回填，回填厚度1.2m，壓實度部低于80%。

2.2施工材料選用

攪拌樁采用經檢驗合格的R32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥。

2.3施工工藝流程

水泥漿攪拌的主要施工順序為：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

水泥粉噴樁攪拌的主要施工順序為：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→開啟粉體發送器→反循環提鉆并噴灰→提升至設計樁頂以上0.5m→重復攪拌下鉆至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

2.4水泥摻入量

濕法攪拌配合比為水灰比0.45～0.50、水泥摻量15%、每米摻灰量55kg、高效減水劑0.5%，噴漿壓力不小于0.4MPa；干法攪拌水泥摻量15%、每米摻灰量55kg，噴粉壓力控制在0.5～0.7MPa。

2.5提升速度

濕法攪拌先用攪拌樁機在樁位鉆孔，至設計要求深度后，將鉆頭以0.45～0.5m/min的速度邊攪拌、邊提升，同時邊通過水泥漿輸送系統將水泥漿液通過鉆桿端噴咀連續地向攪動的土體噴水泥漿液，使土體和水泥漿液進行充分攪拌混合，形成水泥漿、水、土混合體。

干法攪拌先用攪拌樁機在樁位鉆孔，至設計要求深度后，將鉆頭以0.45～0.5m/min的速度邊攪拌、邊提升，同時邊通過噴粉系統將干粉水泥通過鉆桿端噴咀定時定量向攪動的土體噴粉，使土體和水泥進行充分攪拌混合，形成水泥干粉、土混合體。

2.6樁深度

攪拌的深度按照設計要求確定在鉆桿上標線控制。

表1　攪拌樁主要工序參數表

表2　觸探錘擊數統計成果表

3　加固效果檢驗

3.1水泥土樁身質量檢測

水泥土攪拌樁施工完成后，當齡期達到1d齡期后，采用輕便觸探試驗，對樁身水泥土進行檢測。表2是根據試驗結果得出的樁身3.0m深度范圍內的輕便觸探錘擊數的統計成果。圖1顯示的是典型的原天然地基土、濕法、干法樁身水泥土貫入度為10cm的錘擊數隨深度的變化曲線。

3.2樁身開挖檢查

攪拌樁施工完成28d后，將樁體開挖至設計樁頂以下1.5～2.0m，觀察和檢查樁身水泥土的狀況。檢查結果見表3。

3.3單樁復合地基承載力檢測

在場地上進行了單樁復合地基靜載荷試驗，采用的壓板為0.93m×0.93m的正方形板，試驗采用慢速維持荷載試驗法，分級加卸荷載，最大試驗荷載按240kPa，表4是代表性的兩個試驗點的結果。依據表4的結果得出的典型曲線見圖2。

4　加固效果對比分析

1d齡期的輕便觸探試驗試驗成果顯示：濕法施工樁身水泥土的錘擊數僅為原天然地基土的1.36倍；而干法施工樁身水泥土的錘擊數為原天然地基土的5.34倍，增加幅度較大。干法施工水泥土樁身的錘擊數是實發施工近4倍，隨著靈氣的增長，這種差距會更大。主要是水泥漿液中含有較多的水分與水泥發生水化反應，在含水率較高的土層中會有較多的自由水，不能形成完整、均勻的水泥土結石體；而干法施工攪拌后水泥和軟土能比較均勻地摻合在一起，在樁身內形成了穩定的水泥石骨架包裹著軟土，同時水泥吸收軟土中的水分使得土體的強度得以提高。

因攪拌樁是從不斷回轉的中空軸的端部向周圍已被攪松的土中噴出水泥漿，經過葉片的攪拌而形成水泥土樁。因軟土的含水率高，呈致密狀，水泥漿既不能夠滲入其中，而且又不能附著于軟土上，淤泥質黏土容易包裹攪拌頭導致噴漿和攪拌困難，水泥漿液與軟土不能摻合在一起。水泥漿液一般均滯留在葉片的行徑軌跡上，從而形成了水泥漿“富集”現象，導致水泥漿與軟土分離，不能形成完整、均勻的水泥土樁身。而干粉能夠較好地吸附于高含水率的軟土上，并且吸收軟土中的水份，降低了攪拌頭與土之間阻力，凝結硬化以后能夠形成比較均勻的水泥土樁身。

由圖2的p～s曲線得出：濕法攪拌后的復合地基極限承載力特征值fu約為140kPa，承載力特征值為fak為70kPa，與加固前的天然地基相比，承載力基本相差不大，加固后的效果不明顯。而干法施工的單樁復合地基極限承載力特征值fu≥240kPa，承載力特征值為fak≥120kPa，而且沉降量較小，僅為1.58mmm，是原天然地基承載力特征值的2倍以上。產生這種效果的原因是由于干法施工時再軟土中形成的水泥土樁身強度高、連續性好，起到了增強體的作用。

圖1　典型的地基土、樁身錘擊數（N10）關系曲線圖

圖2　典型的p～s關系曲線圖

表3　水泥土攪拌樁樁身檢測結果

表4　單樁復合地基承載力試驗點結果表

5　結語

高含水率軟土地基中在采用相同的水泥摻入量情況下，但采用不同的施工工藝方法將得出不同的效果。通過對采用濕法和干法加固后的攪拌樁身的質量檢測、單樁復合地基承載力的檢測成果的比較分析得出：高含水率和地下水位以下的軟土地基加固處理，不適合采用水泥漿攪拌法進行處理，而應選擇干法攪拌法進行處理。對地下水位以上的軟土地基加固處理應根據工程的土質和含水率情況決定選用合適的處理方法■

（專欄編輯：顧梅）