水泥攪拌樁在金門供水泵站軟基處理中的運用

薛巧新

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

1 項目概述

金門供水工程（取水泵站及陸地管道部分）主體構筑物—進水前池、主廠房及副廠房的基礎處理采用深層水泥攪拌樁基，樁基特性見表1，平面、剖面布置如圖1和圖2所示。本工程所采用的深層攪拌樁樁徑為0.6 m，樁長9.5 m～16.2 m,固化劑采用強度等級為42.5R以上級的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為17%（重量比,80 kg/m），水灰比為0.45～0.5。攪拌樁均應穿透埋深5 m以下的淤泥層，層厚大約3 m～5 m，樁端持力層為全風化混合花崗巖或強風化混合花崗巖。水泥攪拌樁終孔采用雙控法，達到設計樁長，電流突變（電流突變值由設計人員根據試樁時現場實際情況來確定）。

圖1 樁位平面布置圖

表1 深層攪拌樁樁基特性表

圖2 樁位剖面圖

2 解決方案分析與確定

因本工程標準高、工期短，水泥攪拌樁基礎作為地基處理部分，牽涉到施工進度及工程造價控制。施工現場已開挖基坑，可看出本工程地基地下水位較高（原地面埋深僅1 m），砂層密實度高（按照地質勘探補勘資料表明。地基砂層標貫達到100擊以上）。不同的方案處理效果不同，實際施工過程中對不同方案進行必選，以便確定最佳方案，對比情況見表2。

經過以上方案比選，在市場經濟條件下，必須考慮工程造價及工期滿足合同要求，建議采用深層水泥攪拌樁處理方案。

表2 主副廠房軟土地基處理方案比選

3 密實砂層水泥攪拌樁處理施工方案的實施

3.1 試樁確定施工參數

在金門供水工程基礎處理過程中，先后經過19次試樁，分別從基礎處理的構筑物位置、不同部位、不同地層變化；基礎攪拌樁鉆進速度、攪拌次數、水泥摻量參數、樁基鉆進深度是否達到預期設計深度等。在試樁過程中發現密實砂層處理軟弱夾層的攪拌樁經常卡鉆，無法鉆到設計樁底高程，跟設計地層不符，無法達到預期的地基處理目標。水泥攪拌樁在密實砂層地基處理適應性較差，成樁效果較差合格率不高，遇軟硬地質條件變化較大地質土層容易卡鉆，造成施工停頓，影響工期。

3.2 成立QC小組技術攻關

3.2.1 提高砂層中深層水泥攪拌樁成樁效果

選擇“提高砂層中深層水泥攪拌樁樁基施工合格率”作為QC課題進行活動。通過開展QC活動，完善施工工藝。最終確保樁基的施工質量。

通過QC小組深入研究，形成如圖3的分析圖：

圖3 因果分析圖

通過上述分析圖，經過QC小組分析確認，“功率不足鉆進及提升困難”、“鉆頭葉片設置不合理”、“砂層密實度高”是影響深層水泥攪拌樁攪拌不均勻的主要原因。

（1）根據現場樁機鉆進及提升困難的問題，項目部采用更換成PH-5F型深層攪拌樁機。該樁機單機電機功率55 kW，較之前PH-5E型樁機的45 kW有較大提升。該套樁機電流表最大值由之前的150A提高至200A，總功率由之前的75 kW提升至92 kW。采用更高功率的樁機，進場試樁共施工304 m，平均每根樁完成時間為1小時，樁機電機無異常情況，施工中能順利鉆進及提升，且鉆頭提升速度≤800 mm/min，攪拌成樁效果明顯，達到預期目標。

（2）據現場驗證鉆頭葉片設置不合理的問題，操作人員于鉆頭增加二對葉片。在施工現場，通過觀察樁機鉆進及提升過程中電流值變化同時進行效果檢查。

實施效果總結：樁機鉆頭增加一對葉片后，施工過程中經過砂層地質阻力較大，下鉆工作電流值平均為95A，提升工作電流值平均為130 A，電流突變次數較多，但土體同時切割充分，能順利提升鉆桿，無堵噴漿孔情況發生，攪拌噴漿更加均勻，達到預期目標。

3.2.2 針對“砂層密實度高”的問題

現場施工過程中，鉆頭在密實砂層中受阻力較大，磨損較為嚴重，甚至發生變形。根據現場情況采用變更樁徑600 mm為500 mm的方案。通過變更樁徑鉆頭在鉆孔過程中阻力減小，損耗率降低，平均節約施工時間約10 m/s,且充分攪拌，達到預期的目標。

3.2.3 樁基質量檢測

通過QC小組技術攻關，完美解決了深層水泥攪拌樁在密實砂層地基的質量通病，提高了深層水泥攪拌樁的合格率。按照設計指標和規范要求進行樁基質量檢測。

（1）樁基靜載，檢測樁基復合地基承載力指標，經過檢測，完全達到設計要求，詳見表3。

表3 攪拌樁單樁復合地基靜載試驗結果匯總表

（2）低應變檢測

設計要求：檢測數量不少于總樁數的1%，做樁身完整性檢測。進水前池及主廠房水泥攪拌樁總根數642根，其中圍封樁309根，梅花樁333根；副廠房水泥攪拌樁總根數800根，其中圍封樁391根，梅花樁409根。施工完成后，委托有資質的試驗室，對主廠房及進水前池的水泥攪拌樁進行了低變檢測，檢測8組；對副廠房水泥攪拌樁的進行了低變檢測，檢測61組，檢測結果均符合設計及規范要求。

3.3 水泥攪拌樁施工工藝

施工準備→樁位放樣→樁機對位→加固漿液制備→鉆進至設計標高（同時噴漿）→提升攪拌→復噴→復攪→檢查核實電腦記錄→成樁結束，工藝流程圖見圖4。

圖4 水泥攪拌樁施工流程圖

3.4 砂層水泥攪拌樁的施工工藝要點與技術措施

（1）施工場地平整：采用推土機推平場地，并用現場開挖砂土回填地表，用壓路機靜壓整平。

（2）樁位放樣：由測量員根據施工圖紙和測量控制點放出樁位，并用石灰線畫出樁位，并用小鋼筋頭定出樁位中心。

（3）樁機就位：采用汽車吊或樁機自帶起重機鋼絲繩，移動攪拌樁機到達作業位置，并調整樁架垂直度，確保鉆頭與地面垂直，保證成樁偏差在規范允許值內。

（4）配制水泥漿：開始按試樁確定的配合比拌制水泥漿，并將配制好的水泥漿倒入水泥漿液池中。同時將水泥漿液池中的攪拌機開啟，以防止水泥漿液沉淀，造成漿液比重不足。

（5）預攪下沉（同時噴漿）：每次開機前必須調試，檢查樁機運轉及輸送水泥漿管路工況是否正常。攪拌樁機電機開動，根據試樁確定的施工參數，在淤泥層宜控制在0.8 m/min～1.0 m/min，放松機架卷揚機鋼絲繩，使水泥攪拌樁機鉆頭沿樁身樁架自上而下攪拌切割土體向下鉆進。攪拌鉆頭向下鉆進的速度由樁機自帶電機的電流表控制，約在95 A～130 A之間。若電流大于130 A，則表明進入持力層，即可開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉提升攪拌樁機鉆頭，使水泥漿和原地基軟土層充分拌和，直到鉆頭下沉鉆進至樁底標高或進入持力層1m以上。噴漿壓力大于0.6 MPa～1.0 MPa。在樁底部停留30秒，在樁端原位攪拌噴漿。鉆進深度及噴漿情況由樁機上的電腦記錄儀記錄并打印。

（6）提升攪拌：根據試樁確定的基礎處理參數，攪拌樁機鉆進下沉到達設計樁長后，再次提升樁機，重復下沉攪拌，鉆進攪拌過程嚴格控制攪拌機提升速度，控制在0.8 m/min～1.0 m/min。在淤泥層中鉆進時，采用“四攪四噴”法加固淤泥層土體。

（7）重復提升攪拌：為使軟土層和水泥漿攪拌均勻，再次將攪拌機邊旋轉邊提升出地面。

（8）清洗：工完清洗，每一工作班結束，應在水泥漿池中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗輸漿管路中的殘存水泥漿，直至鉆頭噴出的漿液轉為清水為止，并將粘附在攪拌頭上的軟土清洗干凈，確保下一工作班施工質量。

（9）移位：重復上述步驟，再進行下一根樁的施工。

4 結語

深層水泥攪拌樁施工技術屬于較為成熟的基礎處理措施，但用于密實砂層中的軟土下臥層處理施工過程，會遇到各種不確定因素，施工進展緩慢，無法滿足合同工期和質量要求。在金門供水泵站工程水泥攪拌樁處理施工中，采取QC小組技術攻關，從影響工期及質量各種因素著手，改進鉆機設備電機型號、更換樁機鉆頭葉片造型及數量、改善攪拌施工工藝，著重對淤泥層四攪四噴漿處理、對施工全過程質量監控，從而大幅提高攪拌樁施工質量合格率，將施工成本控制在合理范圍，此項工藝對其他類似工程具有借鑒意義。