淺談水閘工程基礎加固施工中水泥攪拌樁的應用

李仕鋼

（福建省惠安縣惠女菱溪陳田庫區管理所，福建 泉州 362100）

水泥攪拌樁是將水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和,使水泥與土發生一系列物理化學反應，使軟土硬結而提高地基強度，形成具有整體性、穩定性和一定強度的水泥土樁，從而提高地基土的承載能力和抗壓強度。

1 工程概況

峰崎水閘位于林輞溪下游，具有蓄水、擋潮、排洪、灌溉、交通等功能的中型水閘。建于20 世紀50 年代，已經運行40 多年，存在工程年久老化，破壞嚴重，水閘過水能力、防沖消能措施均達不到設計標準，下游翼墻、護坡、交通橋待加固，閘門和啟閉設備需要維修更換等較多問題，對照《水閘安全鑒定規定》（SL 214-98）和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214 號）的規定，綜合評價峰崎水閘安全等級為三類閘。

本工程將原水閘拆除，在原址上游50 m 建設新水閘。根據《水閘設計規范》，本工程為Ⅲ等，屬中型工程，主要建筑物按3 級建筑物設計，次要建筑物按4 級建筑物設計。按雙向擋水、單向泄水設計，分為峰崎主閘及右閘。其中峰崎主閘泄洪總凈寬為35 m，設計孔口為7 孔5.0 m×5.0 m（寬×高），右閘泄洪總凈寬為5 m，設計孔口為1 孔5.0 m×4.0 m（寬×高）。

2 工程地質

根據工程現場地質勘察鉆探報告，閘址位于感潮河段上，閘址處閘室、上下游翼墻基礎下地層從上往下依次為：淤泥厚1.5～3.0 m、粘土厚0～1.8 m、礫砂厚1.6～3.3 m、底部為全風化二長花崗巖厚度大于10 m，未揭穿。閘基中存在物理力學性質差的淤泥層和可能產生液化的飽和礫砂層，閘基工程地質條件差。

3 地基處理方案確定

地基處理就是利用各種地基處理方法對地基土進行加固，用以改良地基土的工程特性，以達到提高地基承載力、減小沉降量、消除地震條件下的砂土液化和震陷、提高閘室抗滑穩定安全系數等目的。

地基承載力不足處理的方法有很多，常用的有置換法、密實法、水泥攪拌樁復合地基法、樁基等等。本工程閘室、上下游翼墻坐落在淤泥層上，根據閘室、翼墻的穩定及基底應力計算結果，閘室在地震工況承受水平力較大，淤泥層的抗滑穩定難以滿足閘室穩定性要求，淤泥層的地基允許承載力僅為50 kPa，難以滿足建基面要求，根據實際情況，本水閘工程地基處理采用樁基、換填置換法及水泥攪拌樁復合地基進行比較。

通過分析當地地質條件和施工技術成熟度、施工進度要求等因素，經多方案比選和計算比較分析，水泥攪拌樁復合地基法具有施工中無噪音、無振動，對環境無污染，施工機具簡單、工藝成熟，施工進度快、效率高等特點，此外，地基處理造價也以水泥土攪拌樁方案最低，因此本工程基礎處理選擇水泥攪拌樁復合地基法方案進行水閘地基處理。

4 水泥攪拌樁的施工技術

4.1 施工工藝流程

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0.5 m→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。

4.2 施工步驟

1）樁機定位：攪拌樁機到達指定樁位后，進行對中、調平，樁機安裝必須水平、穩固，機底必須用枕木墊平、墊實，在樁機上測出標高控制線，并用紅漆在機架上劃出深度標志。機架正、側面和攪拌管必須垂直，攪拌頭對準樁位，并用線錘測設樁垂直度，經檢查符合要求后，開始施工。

2）漿液制備：按照設計水灰比配制并拌制水泥漿，水泥漿應隨配隨用，漿罐內儲漿量不少于單樁需用漿量。

3）預攪下鉆：啟動電機，攪拌機下沉時開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉。攪拌時不允許出現攪拌樁頭未到樁頂漿液已拌完的現象。一旦因故停漿，為防止斷樁和缺漿，攪拌機應下沉停漿點以下0.5 m，待恢復供漿后再噴漿提升。

4）提升注漿攪拌：待攪拌機下沉至設計樁底標高后，靜噴30 s，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升攪拌機，邊攪拌提升至有效樁頂標高以上50 cm。成樁要控制攪拌機的提升速度和次數，使連續均勻，以控制注漿量，保證攪拌均勻，同時泵送必須連續。

5）重復下沉攪拌：翻轉重復下沉攪拌，并適當噴漿至設計樁底標高，確保層漿液和土體攪拌均勻。

6）重復噴漿提升：待下沉至設計樁底標高后，將余漿注入地基中，并邊噴漿、邊攪拌、邊提升，直至樁頂標高以上50 cm。

7）六攪六噴完成后，關閉送漿閘門，提出鉆頭至地面移至新樁位，進行下一根樁的施工。

5 水泥攪拌樁施工質量控制

5.1 施工質量控制

1）施工前現場地面應予平整，必須清除地上地下一切障礙物；開機前必須調試，檢查樁機運轉和輸料管暢通情況；樁機樁位必須對中，樁位偏差不得大于50 mm；樁徑不得小于設計值；樁體垂直偏差應小于1.5%。

2）嚴格按照設計的水灰比配制漿液和控制噴漿量；嚴格控制攪拌時的下沉和提升速度，以保證加固范圍內每一深度得以充分攪拌；確保樁身強度和均勻性。

3）為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30 s，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30 s。

4）因故停漿應及時通知操作人員，記錄停漿深度，為防止斷樁或缺漿，應將鉆頭攪拌和下沉至停漿點以下1 m，待恢復供漿時再噴漿提升。

5）現場施工人員認真填寫施工原始記錄，施工中發生的問題均在記錄中注明。

6）每根攪拌樁施工完畢后，向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗管路中殘漿，并清除鉆頭上的附帶泥漿。

5.2 施工注意事項

在水泥攪拌樁施工中，首先嚴格按設計要求和有關施工規范、規程進行。其次，保證機架和鉆桿的垂直度，其垂直度偏差不得大于1.5%。第三，嚴格控制攪拌時的下沉和提升速度，以保證加固范圍內每一深度得以充分攪拌，確保樁身強度和均勻性。第四，嚴格按照設計的水灰比配制漿液，在施工中嚴格做好計量工作，保證一定的水泥用量。最后，施工過程中應隨時檢查施工記錄，并對每根樁進行質量評定。

6 施工質量檢驗

水泥攪拌樁的施工質量直接關系到水閘基礎處理的效果，從而影響到整個水閘建設的成敗。水泥攪拌樁基礎處理屬于隱蔽工程，如何判定水泥攪拌樁的施工質量是否達到設計及規范要求，很大程度依賴于對水泥攪拌樁樁體質量的檢測，做好對樁體質量的檢測，樁體質量關系到整個施工的結果。

1）在成樁7 天后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查量為全部樁數，經過現場實測，樁直徑在60～62 cm 之間，全部符合設計要求。

2）在成樁28 天后，進行鉆孔取芯檢測，檢測樁身混凝土強度、判定樁身完整性類別。共鉆孔取芯7 根，經檢驗，為Ⅱ類樁，試驗結果均符合規范和設計要求。具體檢驗結果詳見表1。

表1 基樁鉆芯法檢測成果匯總表

3）在成樁28 天后，進行單樁豎向抗壓靜載試驗檢測，判定豎向抗壓承載力是否滿足設計要求通過樁身內力及變形測試、測定樁側、樁端阻力，確定單樁豎向抗壓極限承載力。共單樁豎向抗壓靜載試驗16 根，試驗結果均符合規范和設計要求。具體檢驗結果詳見表2。

表2 單樁豎向抗壓靜載試驗成果匯總表

4）在成樁28 天后，進行復合地基靜載試驗檢測，判定復合地基中樁體和樁間土在荷載作用下是否能夠共同承擔荷載。共復合地基靜載試驗17 根，試驗結果均符合規范和設計要求。具體檢驗結果詳見表3。

表3 復合地基靜載試驗成果匯總表

7 結 語

通過使用水泥土攪拌樁的方法在此工程中對淤泥地基和軟土地基進行處理，既能有效地加固軟土基礎，提升地基的承載能力，又在一定程度上節約建設投資，同時，水泥攪拌樁的施工過程中無振動、無噪音、無污染，對鄰近建筑物及周圍環境影響較小，可以為以后類似工程的施工提供一定的參考依據。