淺析淤泥層水泥攪拌樁施工質量控制方法

中交隧道工程局有限公司華南分公司 廣東 廣州 510700

1 水泥攪拌樁在進行軟基處理時所出現的問題

水泥攪拌樁在進行軟基處理過程中由于受多種因素的影響，所以存在或多或少的問題。其中主要表現在以下幾個方面：

1.1 是存在較大的施工管理困難 由于施工單位的管理水平、作業人員等原因，造成施工現場管理還有較大的改善空間，現場偷工減料的現象時有發生，甚至還出現打標樁的問題，由于施工管理難度的問題，造成工程成本高[1]。

1.2 是工程所使用的質量檢測方法陳舊、缺乏代表性和科學性。現階段所使用的檢測方法大多集中在靜載試驗、鉆芯。而且水泥攪拌樁的檢測頻率不高，只有0.1%至0.5%之間，工程所用的檢測方法只抽取少量的樣品作為樣本，抽取基數缺乏廣泛性，從而造成評定施工現場的處理效果的方法缺乏科學性。

1.3 是施工技術難度高，地層的復雜程度會直接影響到水泥攪拌樁成樁質量，如果土層具有以下特點，則難以保證施工成樁質量，如地下水存在腐蝕性、地下水PH值小于4、塑性指數大于25的黏土、土質含較高的有機物質以及泥炭土、流沙等。

1.4 是施工質量檢測進度具有一定的滯后性，水泥攪拌樁施工完后要滿足齡期條件，才進行質量檢測。然而一旦檢測結果不符合要求，則要對檢測內容進行擴大，甚至大面積返修，這不單對工程進度完成造成影響，還大大增加施工成本[2]。

2 質量控制措施

2.1 施工作業前質量控制

2.1.1 地層性質分析 在施工作業前，施工技術人員首先要去實地了解土層的有關物理、化學性質。為下一步的施工作業提供最準確的理論參數指標，如下鉆及提升速度、水泥用量、水灰比的設計等數據信息。技術人員要對項目的勘察報告進行詳細地閱讀，了解工程軟土厚度的分布范圍基本情況、物理力學、化學參數、地層結構分布規律等。同時還要對設計圖紙進行查核，掌握樁位及樁型分布情況，如有需要還要對特定的區域地質要進行十字板剪切試驗以及靜力觸探試驗，通過試驗了解土層軟硬程度、鉆孔樣品的PH值、有機質、含水量等數據。

2.1.2 原材料與及施工設備的檢查

(1)原材料。根據第三方檢測機構的資質情況，委托其對水泥進行專項的檢測，如水泥的膠砂強度、凝結時間、標準稠度用水量、比表面積以及密度等數據信息，保證水泥的各項參數指標符合規范要求。同時在現場的水泥應放置于干燥的倉庫內，保證倉庫的防潮、防雨措施到位，避免使用到結塊受潮的水泥。

(2)施工設備。首先要對相關的施工設備進行檢查，保證設備完好無缺[3]。檢查內容包括噴漿壓力表、電壓表、深度計以及流量計、自動計量系統，電機功率、機架高度等，確保設備的參數指標達到施工的標準要求。

2.1.3 開展土配合比試驗 鑒于水泥攪拌樁施工相關的技術參數指標的獲取，要考慮其合理性和經濟性。為保證水泥品種、摻量以及標號與地基加固標準相符合，委托第三方專業的檢測機構，對特定的地段進行取樣，通過鉆探方式來收集樣本，再開展室內配合比試驗。水泥固化劑摻量、養護齡期均會影響到配合比[4]，例如一般情況下養護齡期分為三個種類，分別是90d、28d、7d。水泥摻量根據施工圖的設計文件要求，取-1%、+1%和中值進行試驗，如果遇到較為復雜的土質環境，則要在此前提下，再相應地進行-2%、+2%等摻量試驗。如果使用外摻劑的情況，則要結合業主或設計文件的標準，采取相應的外摻劑種類以及摻量。

2.2 試樁質量控制

2.2.1 技術參數的選擇 在水泥攪拌樁大范圍施工作業前，要結合現場工程經驗、場地土層的情況、室內配合比試驗結果以及現場土層環境來進行現場試樁，以此保證室內配合比符合標準要求。同時要保證水泥攪拌樁鉆機的技術參數以及性能符合標準要求，如泵送壓力、下鉆和提升速度以及攪拌次數等。對于同一工程地質條件下，施工所用的試樁數要大于3根。

2.2.2 施工過程監督以及效果檢驗 在試樁施工期間，技術人員要全程監督每根試樁的情況，就有關作業工藝指標、水泥用量以及配合比進行重點檢查，如果一旦施工存在偏差，要及早糾正，同時建立施工日志，做好施工過程的記錄工作，當滿足齡期條件后，通過鉆芯檢測法來驗證試樁作業的效果[5]。

2.2.3 總結施工工藝 通過對試樁施工結果進行全面檢測分析，對土層分布、鉆孔芯樣情況進行記錄分析，從而對試樁施工工藝進行全面性的測評，針對試樁施工中所發生的問題和不足，進行相應的整改，提出科學合理的建議，保證水泥攪拌樁試樁施工工藝參數以及水泥用量的合理科學，從而積累到科學處理水泥攪拌樁作業工藝的經驗，為下一步大面積施工提供寶貴的經驗。

2.3 大面積作業質量控制

2.3.1 應用電腦自動計量監測系統 水泥攪拌樁試施工完成后及時總結出相關技術參數，以供后續大面積施工提供技術保障。下一步主要的工序就是規范管理好作業施工人員的操作行為，施工單位可根據水泥攪拌樁的情況，應用成熟的科學的電腦自動計量監測系統，通過系統來對攪拌設備進行改造加裝處理，例如電流計、測斜儀、GPS、深度儀以及流量計等。利用各類傳感器將連續的成樁深度、施工工藝、水泥用量等作業數據信息進行即時傳輸，對施工的全過程進行實時的監控，方便管理人員和監管人員隨時對現場施工情況進行管控。如果某一施工參數大于設計標準的范圍值，立即進行制止并及時予以糾偏，且根據系統的數據情況進行成因分析，及時解決問題，提高水泥攪拌樁施工質量[6]。

2.3.2 合理指導和質量巡查 在開展大面積水泥攪拌樁施工過程中，不單要配備好監測系統，還要積極發揮經驗豐富技術人員的作用，通過他們的現場巡查工作，對施工現場的機械設備、原材料以及施工工藝質量進行巡查，并做好巡查記錄日志，如果巡查到問題，要即時督促整改[7]。

3 實例分析

3.1 工程簡介 廣東省陽江省道S540線位于陽江港濱海地帶，屬于沖積平原地帶，路線區域地質主要由第四系坡殘積層及燕山三期侵入的花崗巖的不同程度風化巖等組成，地下水較淺、分布較為密集的魚塘區域、地形平坦。而且根據第四系巖土層的地質特點，它主要為沿現代河流谷地分布的沖洪積礫石、砂、粉砂、粘土、粉質粘土以及坡地分布的坡殘積粘土、粘性土、淤泥質粘土等，地質的相關力學指標如表1。

表1 淤泥質粘土的物理力學指標

3.2 室內配合比試驗 由于該工程某一路段水泥攪拌樁以正三角形布置，平均樁長為8.5米，樁徑為50厘米，樁間距為1.5米，28d設計強度為1.2MPa，其土層大多都是淤泥質黏土。根據設計要求采用水泥攪拌樁“四攪兩噴”工藝進行施工，選擇42.5R級普通硅酸鹽水泥作為固化劑，水泥摻量有五個級別，分別是是21.95%、20.5%、19.03%、17.56%、16.12%，即分別對應每米水泥用量為75kg/m、70kg/m、65kg/m、60kg/m、55kg/m水灰比為0.5，每組都進行試驗，試件為各3件的28d和7d無側限抗壓強度試件，其強度試驗以及配合比設計的測試結果如表2。

表2 室內配合比設計及強度試驗結果

3.3 工藝性試樁 根據工程路段的設計地質情況，針對五處特定的位置進行工藝性試樁施工。其作業參數指標如下，提升速度為0.8m/min，下鉆速度為1.0m/min，下鉆時噴漿壓力為0.25～0.4MPa，轉速為35r/min，通過“四攪兩噴”的施工工藝，采用室內配合比的五種水泥摻量，進行施打水泥攪拌樁試樁，每組試樁不少于3根。在施工試樁期間，技術人員要全程監督旁站，做好日志記錄，對異常情況進行記錄，對28d后5根試樁無側限進行檢測，其抗壓強度為1.4MPa至4.9MPa，滿足設計要求。而且芯樣大體完整連續，樁身均勻性較好。

3.4 工程應用 在大面積水泥攪拌樁施工前，要根據工程現場情況及相關業主要求，對水泥攪拌樁鉆機進行改造加裝，保證施工作業期間，能利用電腦自動計量監測系統進行全程的監管，將相關的參數信息通過各類傳感器及時上傳到電腦自動計量監測系統，讓施工單位的管理人員、監管人員對施工的攪拌速度、水泥用量、噴漿壓力以及成樁深度進行全面了解，嚴格保證現場施工質量。當成樁28d后，分別隨機抽取5根樁進行鉆芯檢測，其結果如表3。

表3 芯樣無側限抗壓強度(28d)檢測結果

根據檢測報告顯示，5根樁以一致的規律進行排布，也就是處于淤泥層的水泥攪拌樁樁身強度不高于下部砂層、上部土層強度，這反映基于作業工藝相同的背景下，淤泥層的水泥攪拌樁身強度處于最低水平，施工效果未達最佳，為保證工程造價符合經濟合理的原則，可結合土層特點，調整施工工藝參數以及水泥用量。

4 結語

4.1 對于淤泥層水泥攪拌樁施工質量的控制，一定要基于施工現場的土質環境情況，根據相應的施工參數的標準要求，采用“四攪兩噴”的施工工藝、70kg/m的水泥用量，水泥攪拌樁處理港口濱海沖積平原淤泥層的成樁效果較好，水泥攪拌樁施工質量能有保證，28d無側限抗壓強度能達到設計要求1.2MPa，同時要嚴格監管好施工所需的原材料和機械設備，保證施工流程的科學合理。

4.2 水泥攪拌樁無側限抗壓強度隨著水泥用量、齡期的增加而增長，其中水泥用量是影響強度的主要因素，施工中應嚴格控制水泥最低用量。

4.3 積極利用電腦自動計量監測系統對樁長、噴漿量、攪拌速度及鉆進速度等關鍵參數進行實時監控，能極大地降低水泥攪拌樁大面積施工管理難度和成本。

4.4 要加強對水泥攪拌樁施工過程盯控力度，發現問題要及時糾偏，確保水泥攪拌樁施工質量。同時加大各項試驗檢測的力度和頻率，提高水泥攪拌樁大面積施工成樁質量和效率，降低工程建設施工成本。