釘形水泥土雙向攪拌樁在梅龍三站工程軟基處理中的應用

紀少應

一、工程概況

梅龍三站工程位于安徽省江南產業集中區梅龍鎮九華河堤內側，距九華河入長江出口約5km。總裝機容量5950kW，共安裝8臺立式潛水泵，其中2臺425kW、6臺850kW。設計排澇模數 3.3m3/s/km2，設計抽排流量53.5m3/s。進水池設計水位5.2m，出水池設計水位12.78m，設計凈揚程為7.58m。設計自排標準為20年一遇，設計自排流量為14m3/s。梅龍三站工程等級Ⅱ等，大（2）型工程，概算批復總投資10971.72萬元。

二、工程地質

鉆探表明站址區的地層，一般上部為全新統（Q4al）沉積的粘性土、淤泥質土和砂性土，時代較新，強度較低；下部為上更新統（Q2～3al）沖洪積粘性土、砂礫石，土體致密，強度較高；下伏基巖為第三系（R）的半固結砂巖。

三、軟基處理方案

1.地基處理設計

該工程進水閘及翼墻、壓力水箱、前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻等建筑物均坐落于2層淤泥質重粉質壤土上，《地質報告》推薦的天然地基承載力為60kPa，上述建筑物的基底應力為69.3～71.5kPa，近站身段前池翼墻擋土高度為8.3m，最大基底應力153.4kPa，均大于天然地基承載能力，地基需加固。經綜合分析，采用釘形水泥土雙向攪拌樁進行軟基加固處理。這是一種在常規水泥土攪拌樁基礎上加以改進后形成的新型地基加固處理方法，可以克服常規水泥土攪拌樁存在的以下不足：①水泥土在垂直方向和水平方向都難以攪拌均勻；②在土壓力、孔隙水壓力、噴漿壓力的相互作用下，水泥漿沿鉆桿上行，普遍存在地面冒漿現象，影響地基水泥漿摻入量。

2.樁位布置

（1）該工程對進水閘及翼墻、壓力水箱、前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻區采用釘形水泥土雙向攪拌樁加固，共布置1754根樁，總樁長18034m。

（2）釘形水泥土雙向攪拌樁按正三角形布置（見圖1），進水閘及翼墻、壓力水箱部位樁徑1000/500mm（即擴大頭直徑1000mm，下部樁徑500mm），前池翼墻、穿堤涵洞及翼墻部位樁徑1200/600mm（即擴大頭直徑1200mm，下部樁徑 600mm），樁間距均為1.8m，擴大頭高度3～4m，樁長7～13m（見圖 2）。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁平面布置圖

圖2 釘形水泥土雙向攪拌樁構造圖

（3）釘形水泥土雙向攪拌樁特性。該工程釘形水泥土雙向攪拌樁特性見表1。

表1 釘形水泥土雙向攪拌樁特性表

四、施工方法

1.機械選型

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁樁長為7～13m，選用DM-3型釘形水泥土雙向攪拌樁機能夠滿足施工需求。其他機械和儀器有灰漿拌和機JW180、輸漿泵BW200-4、深度記錄儀等。

2.工藝流程

釘形水泥土雙向攪拌樁底部采用二攪一噴，擴大頭采用四攪三噴的施工工藝。

3.施工中常見故障及處理方法

（1）攪拌下攪困難，電流值偏高。產生原因：電壓偏低、土質硬阻力太大、遇到大石塊或樹根等。處理方法：調升電壓，適量加水，開挖排除。

（2）鉆頭鉆不到設計深度但電流值偏低。產生原因：釘形雙向水泥土攪拌樁樁機自重不夠。處理方法：增加噴粉機自重原位重新補打。

（3）軟管堵塞。產生原因：軟管內有水泥結塊、遇到厚砂層。處理方法：拆洗軟管，提升鉆桿或全部提升鉆桿后再打。

（4）噴灰提升未到設計頂高程，灰已排空。產生原因：電子稱不準、膠管漏灰。處理方法：修復電子稱、檢查膠管、修復重新核定重量、增加灰量。

（5）鉆進中塔架擺動嚴重、鉆桿傾斜。產生原因：下鉆速度過快、支撐液壓系統漏油、遇到石塊等障礙。處理方法：降低鉆進速度、提起修復后重新再打、開挖清除。

（6）送粉困難、出現堵粉。產生原因：氣壓不夠、鉆頭堵塞、管道堵塞。處理方法：加大送粉壓力，提升鉆頭，疏通后重新再打，逐個檢查鉆頭和管道后重新再打。

4.質量控制

（1）原材料的質量控制。

水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。水泥檢驗：每批水泥進場時，附有廠家的質檢報告，對每批水泥進行取樣檢驗。袋裝水泥檢驗取樣以200～400t同品種、同批號、同批次水泥作為一個取樣單位，不足200t的作為一個取樣單位。散裝水泥500t為一檢驗批次，不足500t的作為一個檢驗批次。檢測的項目執行規范要求。

（2）計量設備控制。

噴漿量及攪拌深度采用經國家法定計量部門認證的檢測儀器進行自動記錄，處于檢定有效期內。

（3）施工過程中質量控制。

a.嚴格控制鉆機下鉆深度、噴漿高程及停漿面，確保噴漿長度和水泥漿液噴入量達到設計要求。如因意外原因斷漿，必須以最小的時間（3h以內）補噴，重疊復噴50cm以上，超過3h按照規定重新補打一根樁。確保全樁的水泥用量，每米用漿量誤差不得大于5%。

b.施工準備階段，應對原材料質量、計量設備、攪拌葉片的伸展直徑和機械性能進行檢查。

c.施工時應保持攪拌樁機底盤水平和導向架垂直，攪拌樁的垂直度偏差不得大于1.5%，樁位偏差不得大于50mm。

d.施工過程中應檢查水泥漿比重、攪拌機提升和下沉速度以及鉆機最后30s的電流和鉆進速度等。

e.單樁施工結束后，應對樁位偏差、樁徑、單樁水泥用量以及單樁施工時間進行檢查。樁徑、擴大樁頭高度及單樁水泥用量不得少于設計值，要求單臺樁機一晝夜打樁長度不超過500m。

f.連續施工：為保證攪拌樁質量，提高工作效率，應保證24h連續作業，如因故停工1h以上，必須進行全面清洗，以防止水泥在設備管路中結塊影響施工。

g.攪拌機鉆頭到達設計深度后，在樁端應就地持續噴漿攪拌10s以上。

h.施工時因故停漿，恢復供漿時應在斷漿面上下重復搭接0.5m噴漿攪拌施工，因故停機超過3h時，拆卸輸漿管路，清洗干凈，并在原位旁邊補樁。

i.釘形水泥土雙向攪拌樁施工完成后28d內不得有任何機械在上面行走。

j.樁頂處理：在樁頂1.5～2.0m的范圍內進行二次噴漿攪拌，并人工修整。

五、質量檢測

1.外觀質量情況

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁成樁7d后進行了淺部開挖檢查外觀，經檢查樁身直徑滿足設計和規范要求，成樁情況良好、樁體攪拌均勻。

2.第三方檢測情況

該工程釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28d后經第三方檢測單位——安徽省建筑工程質量監督檢測中心站進場進行了單樁豎向抗壓靜載荷試驗及單樁復合地基靜載荷試驗，檢測結果為各項指標均滿足設計要求。

（1）釘形水泥土雙向攪拌樁成樁28d后進行標準貫入試驗和取芯進行室內無側限抗壓強度測試。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108mm。對釘形水泥土雙向攪拌樁擴大頭部分宜在小直徑樁外取芯，下部樁宜在圓心外0.125m處取芯，通過芯樣對樁長、擴大頭長度、強度、均勻性等綜合評價，均滿足設計要求。

（2）該工程釘形水泥土雙向攪拌樁在進水閘及翼墻、壓力水箱處要求單樁承載力不小于200kN，復合地基承載力不小于100kPa；前池翼墻、壓力水箱及翼墻處要求單樁承載力不小于350kN，復合地基承載力不小于150kPa。上述部位成樁28d后，經檢測，均滿足設計要求。

六、注意事項

（1）噴嘴堵塞是水泥土攪拌樁的通病，除了要經常清洗輸漿管道和噴嘴外，在噴嘴口設置止回閥可以有效防止泥土回壓堵塞。

（2）釘形水泥土雙向攪拌樁的雙向攪拌作用能使水泥土攪拌更均勻，成樁效果更好。其上層葉片的同時方向旋轉阻斷了水泥漿上冒途徑，解決了冒漿問題。由于其鉆頭缺少“犁口”，切土能力較差，硬土或少量的磚瓦塊等建筑垃圾需要挖除。

（3）攪拌葉片在土壓力作用下的張開與收縮使水泥土攪拌樁可以做成“釘形”，改善樁的受力承載效果。但是在“變徑”的同時，土壓力的作用也是突變的。遇到地下不可預知的硬物時，會發生“卡死”、葉片損壞或其他部件損壞。

（4）定期檢查鉆頭，控制鉆頭直徑誤差在－1～+3cm之間。

（5）合理安排施工順序，以利于整體的成樁質量和軟基處理效果。

七、結語與體會

釘形水泥土雙向攪拌樁是一種在常規水泥土攪拌樁基礎上加以改進后形成的新型地基加固處理方法，適用于軟土地基處理，效果顯著，處理后可很快投入使用。與常規的水泥土攪拌樁施工相比較，釘形水泥土雙向攪拌樁成樁質量有保證，軟基處理效果有較大提高。釘形水泥土攪拌樁間距比常規攪拌樁大，軟基處理總成本有所下降，且縮短了軟基處理施工工期，因此在類似排澇泵站工程軟基處理中具有推廣價值■