水泥土攪拌樁施工應用技術研究

王海偉

（中鐵濟南工程技術有限公司， 山東 濟南 250022）

1 水泥土攪拌樁施工技術概述

水泥土攪拌樁施工技術體系在解決河堤防滲透、軟基處理和基坑防護等特殊環境下的可靠性建筑施工問題具有獨特優勢：(1)基坑支護。當施工地區基坑深度大于6m 時，水泥土攪拌樁可配合灌注樁實現基坑支護；當基坑深度小于6m 時，水泥土攪拌樁可以作為重力式擋土墻。(2)軟基處理。水泥土攪拌樁常用于提高地基承載力、土體壓縮變形矯正、土體結構改善和整體沉降量縮減等方面。

水泥土攪拌樁有兩種常見的施工技術模式：(1)“濕法施工”技術模式(2)“干法施工”技術模式。兩種施工技術模式在質量控制方面難度有所區別，“干法施工”在現有技術條件下較難做到精準的質量控制，故其在施工現場的應用比例不如“濕法施工”廣泛。兩種施工技術模式的主要操作步驟如下所述：

表格[1] 水泥攪拌樁施工方式與操作步驟

2 水泥土攪拌樁施工

本文以筆者參與的某處施工區域為例。該施工區域的地層以淤泥層為主且呈現不規則分布，這種土質不利于施工，必須要對其進行“二次改造”才能夠作為合格承載層去發揮作用，同時根據使用功能要求，該場地需利用水泥土攪拌樁與其他樁體形成組合結構進行基坑支護。

場地的地質情況可以用表格[2]進行描述。

表格[2] 施工場景描述

2.1 水泥土攪拌樁施工前準備

針對該處施工場地，水泥土攪拌樁施工前需要完成施工場地預處理、專用水泥檢測、施工檔案庫構建和施工機械驗收四個步驟。各步驟具體要求如下：

(1)施工場地預處理。將生活垃圾、樹根和磚石進行統一清理，將場地低洼處填平，清除樁位處地上雜物。(2)施工用水泥檢測。施工所用水泥為P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥必須經過樣品送檢，檢測合格后方可作為施工材料使用。(3)施工技術資料準備。配置必要的電腦和打印機設備并安裝數據庫、工作流和工程管理軟件，設計施工記錄表、質量控制表和現場記錄表等檔案資料的基本數據結構，配備專職質量工程師進行全過程追蹤。(4)施工機具驗收。成立由項目經理牽頭、專職質檢工程師為骨干的施工機具驗收小組，對施工機具進行全方位監測并完成驗收材料填寫。

2.2 水泥土攪拌樁施工參數選取

根據“表格[2]施工場景描述”揭示，該區域地質并不理想，以隨機分布的淤泥層為主，在這種“非理想地質”上施工需要合理選取施工參數以確保工程安全。本文基于該施工場景選取了特征值、抗拉抗壓強度、水泥型號、水灰比、摻入比、外加劑、樁長與垂直度、送漿壓力、攪拌速度和噴攪次數等10 個參數作為施工關鍵參數，各個參數的選取詳情如下：

表格[3] 施工參數選取

3 水泥土攪拌樁施工應用及問題對策

該施工區域在實際施工過程中因為地層情況、埋藏力特性、承載力特性、孔隙比特性和含水量等原因，使得施工過程中遇到被動土壓力區堅固程度不夠、攪拌樁支護樁間漏水、部分施工地段發生沉樁現象、攪拌樁噴漿不暢等多種問題，針對這些實際問題施工單位采取了相應的處理措施。

3.1 攪拌樁應用于被動土加固

施工區域以淤泥層為主且呈現不規則分布，被動土壓力區堅固程度經常不滿足施工要求，針對這一問題施工單位采用被動土加固工藝予以解決。被動土加固工藝經常被用于厚淤泥層基坑支護工作中，可以提高攪拌樁整體抗傾覆能力和穩定性。目前常用高壓注漿法和深層攪拌樁法提升被動土壓力區堅固程度。其施工技術要點如下：

表格[4] 被動土加固優化

3.2 攪拌樁樁間止水

施工區域攪拌樁數量眾多，部分支護樁間出現漏水現象直接影響施工安全并拖慢整體施工進度，施工單位在比較旋噴樁替代法和止水樁排數提升法兩種主流方案之后，根據施工隊伍技術特點和設備現狀，基于“節約成本、保證安全、應用成熟技術”的原則決定使用旋噴樁替代法，其施工方案如下：

表格[5] 旋噴樁替代法施工模式

3.3 攪拌樁沉樁問題

施工區域以淤泥層為主，且呈現不規則分布，含水量較高，部分攪拌樁樁體出現沉樁現象。為了解決該項問題，施工單位從送灰壓力調節、速度提升、輔助空樁、回填等多方面入手：(1)送灰壓力調節。適度降低送灰壓力P1，P1 取值能夠保證正常送灰。(2)速度提升。提升噴粉速度V1、復攪速度V2、提鉆速度V3 和下鉆速度V4，可以降低樁底壓力。(3)輔助空樁。當某根樁L1 出現沉樁現象時，可以在L1 周邊放置L2、L3、…、Ln，幫助L1 釋放能量。(4)回填。當某根樁L1 已經下沉，先做提鉆操作，在提鉆操作全部完成后使用水泥土回填，復攪深度≥1.0m。

3.4 攪拌樁噴漿不暢問題

為了確保施工區域各項進度平穩有序進行，施工單位針對攪拌樁噴漿不暢問題成立調查小組收集故障報告，發現故障現象基本上表現為噴漿阻塞和噴漿能力不足。施工單位針對這兩種故障給出如下方案：(1)噴漿阻塞。導致噴漿阻塞的原因有水泥問題、濾網破損和雜物清理不到位等。解決噴漿阻塞的常規手段是定期巡檢，主要檢測倉庫防雨防潮能力和設備器具運行狀態，發現破損部件及時更換。(2)噴漿能力不足。輸漿管狀態會直接影響到噴漿能力，如果輸漿管有彎折、漏漿、外壓或者長度不和要求的情況，會直接損害噴漿能力。解決噴漿能力不足需要從管道保養和輸送距離兩個方向入手，做好管道巡檢工作的同時盡可能縮短送漿距離。

3.5 水泥土均勻度問題

施工區域的水泥供應相對比較充裕，施工巡視組在走訪過程中發現部分施工人員存在“過度攪拌”的問題，形成了不必要的人力資源浪費。從經驗角度出發，水泥土均勻度和水泥土攪拌次數是正相關的，即水泥土攪拌次數決定水泥土的均勻度和水泥土強度。實際施工時水泥土攪拌次數應當遵循“適可而止”的原則，過分強調攪拌次數只會過猶不及拖累整個施工效率造成資源浪費。水泥土攪拌次數達到一定峰值之后，繼續增加攪拌次數對于水泥土均勻度的提升極其有限，水泥攪拌次數最佳值計算公式如下所示：

公式[ 1]水泥攪拌次數最佳值

Best_count=(width*cos(angle)*leaf_count*cycle_count)/speed

在“公式[1]”中，width 為攪拌葉片寬度，angle 為攪拌葉片和軸的夾角，leaft_count 為攪拌葉片數目，cycle_count 為攪拌頭轉數，speed 為攪拌頭提升速度。經過計算可以確定Best_count 的常見數值。需要說明的是Best_count 數值是參考數值，Best_count 取值隨施工條件和設備性能動態變化。

3.6 施工質量檢測問題

水泥土攪拌樁施工質量檢測問題涉及到組織管理和技術分析兩個方面。在技術層面上，主要涉及樁體位置偏差、樁身偏斜、漿液密度、水泥摻量、水灰比、噴漿流量、提升速度、抗壓強度和用量誤差等，具體內容見“表格[3] 施工參數選取”。在管理層面上，施工質量涉及到施工組織結構設計、施工人員管理、施工物料管理等因素。在條件允許的情況下，可以將施工檔案電子化并引入人工智能技術進行價值深度挖掘，提升施工質量管控精度和廣度。

4 總結和展望

水泥土攪拌樁施工技術在不斷進步，水泥土攪拌樁與旋噴樁、灌注樁、注漿等地基處理技術相互搭配，作為組合樁來實現施工目的，也是目前施工技術發展趨勢。總體來看，一部分施工技術已經有非常完善的分析模型和計算模型，可以進行量化分析和重復驗證；另一部分施工技術處于“實踐領先理論”的狀態，即施工人員發現按照某個策略A 進行施工效果比較好，但策略A 為什么好的原因卻無法準確解釋。隨著技術人員對施工技術研究的不斷深入，相信會有更多更好的施工技術組合得到推廣、解釋和驗證。