市政工程水泥攪拌樁配合比現(xiàn)狀分析與對(duì)策

黃瑋琦

（珠海市嘉辰市政工程有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

水泥攪拌樁具有經(jīng)濟(jì)適用、施工期短、加固深度大、處理效果好等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)于鐵路、公路、市政道路、港口碼頭和工業(yè)與民用建筑等行業(yè)中的軟基處理及加固工程。珠海西部主城區(qū)地處珠江出?？?，地下軟土層深厚，市政道路路基廣泛采用水泥攪拌樁的處理措施。珠海市某區(qū)審計(jì)部門對(duì) 2018～2019 年區(qū)域內(nèi)的 4 個(gè)采用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理的工程項(xiàng)目進(jìn)行審計(jì)，審計(jì)結(jié)論為：“水泥攪拌樁水泥用量設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)未按規(guī)范要求直接按 180～250 kg/m，或 15 %～20 % 不等水泥摻入量確定，既未按規(guī)范要求通過(guò)室內(nèi)試配確定，也無(wú)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，水泥用量確定無(wú)依據(jù)，存在虛增投資和工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)象?！惫P者認(rèn)為有必要對(duì)規(guī)范要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的重要性和必要性進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。本文對(duì) 7 個(gè)采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研，通過(guò)對(duì)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)文件、水泥土配合比試驗(yàn)及應(yīng)用等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，指出存在的問(wèn)題，提出建議，希望與同行一起交流、探討。

1 室內(nèi)配比試驗(yàn)的重要性

水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)是為了掌握加固某種軟土所用水泥的摻入比、水灰比和最佳外摻劑，摸清水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)的規(guī)律，推求齡期與強(qiáng)度的關(guān)系。JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》總則 1.0.1 條文說(shuō)明“室內(nèi)試驗(yàn)在工程設(shè)計(jì)中起著很關(guān)鍵的作用，在一定程度上決定了處理方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性以及工程的成敗”［1］。因此 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中第 11.1.5 條明確規(guī)定“設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)”［2］。由此可見(jiàn)室內(nèi)配合比試驗(yàn)是為水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算和施工提供可靠的參數(shù)，是決定復(fù)合地基處理效果和合理控制工程投資的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 現(xiàn)狀分析及存在的主要問(wèn)題

2.1 規(guī)范執(zhí)行不到位

JGJ 79－2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783－2012《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》第 6.1.5 條都要求“設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn)，應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理土層的性質(zhì)，選擇固化劑和外摻劑類型及其摻量。固化劑為水泥的水泥土強(qiáng)度宜取 90 d 齡期試塊的立方體抗壓強(qiáng)度平均值?！保?］DBJ/T 15－38－2019《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 8.1.3 條第 2 款“設(shè)計(jì)前應(yīng)做好下列工作：對(duì)擬處理地基各類土層宜進(jìn)行室內(nèi)試配試驗(yàn)?！保?］國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及地方規(guī)范都要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，其主要目的是出于對(duì)工程質(zhì)量和投資的控制。由于涉及的條文并不是強(qiáng)制性條文，導(dǎo)致在執(zhí)行過(guò)程中的執(zhí)行力度難以保證統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求。另外規(guī)范對(duì)落實(shí)設(shè)計(jì)前室內(nèi)配合比試驗(yàn)的責(zé)任主體未明確，是規(guī)范執(zhí)行不到位的因素之一。筆者走訪了 7 個(gè)采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)都沒(méi)有按照規(guī)范要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)，設(shè)計(jì)施工圖紙都是要求施工前進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)（見(jiàn)表 1）。

2.2 設(shè)計(jì)文件不符合技術(shù)規(guī)范且要求不明確

表 1 中體現(xiàn)的 7 個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工圖都做出以下類似說(shuō)明：提出了每米樁的水泥用量或水泥摻入比（個(gè)別項(xiàng)目給出了淤泥容重）以及樁身 90 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和水灰比范圍，同時(shí)要求實(shí)際施工前應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，并根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)承載力和樁身強(qiáng)度要求、施工工藝要求、室內(nèi)配比試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試樁等綜合確定水泥摻量、水灰比和外加劑等參數(shù)。設(shè)計(jì)前并沒(méi)有在進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)的前提下，設(shè)計(jì)施工圖紙上就確定了相關(guān)指標(biāo)，缺乏有效依據(jù)。設(shè)計(jì)將室內(nèi)配比試驗(yàn)安排在現(xiàn)場(chǎng)施工之前進(jìn)行，明顯違反了規(guī)范要求。并且設(shè)計(jì)施工圖對(duì)施工前的室內(nèi)配比試驗(yàn)沒(méi)有做出相關(guān)具體要求，主要存在以下問(wèn)題。

1）對(duì)用以進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)的土樣沒(méi)做具體要求，對(duì)施工單位的取樣工作造成困擾。

2）未說(shuō)明設(shè)計(jì)摻入比是否作為試驗(yàn)基準(zhǔn)值。

3）設(shè)計(jì)文件未明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且?yàn)證設(shè)計(jì)水泥摻量是否滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，或是要調(diào)整水泥摻量。從表 1 可以看出，所調(diào)查的 7 個(gè)市政工程項(xiàng)目水泥摻入比基本是 18 %，有的項(xiàng)目直接明確每米水泥摻量不少于多少千克，那么進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)對(duì)調(diào)整水泥摻量則沒(méi)有任何意義。施工單位進(jìn)場(chǎng)后按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行委托配合比試驗(yàn)，水泥土配合比報(bào)告反映的水泥摻入比由委托方提供，調(diào)研的項(xiàng)目都是按照 15 %、18 %、20 % 水泥摻入比進(jìn)行試配，但施工時(shí)按照設(shè)計(jì)水泥摻入比進(jìn)行，基本不做調(diào)整，因此室內(nèi)配合比試驗(yàn)未發(fā)揮其實(shí)際作用。

表1 設(shè)計(jì)文件對(duì)水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的具體要求

2.3 軟土取樣不具針對(duì)性

由于設(shè)計(jì)文件對(duì)于加固土的取樣沒(méi)有具體要求，則存在采用機(jī)械揭露表層覆蓋土挖取淺層軟土送樣的現(xiàn)象，該取樣方式不符合 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條文說(shuō)明“當(dāng)擬加固的軟土地基為成層土?xí)r，應(yīng)選擇最弱的一層土進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)?！币?yàn)闇\表層軟土通常是粉質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)土，不是規(guī)范要求的最弱土層，所以取樣不具代表性，所測(cè)定的土的濕密度普遍高于設(shè)計(jì)施工圖紙所列巖土物理力學(xué)性質(zhì)的淤泥指標(biāo)。如某一市政道路改造工程設(shè)計(jì)圖紙淤泥濕容重 1.55 g/cm3，設(shè)計(jì) 90 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥2.0 MPa，2019 年 11 月 6 日一次送檢，三個(gè)不同水泥摻入比配合比報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?2 所示。

從表中可以看出，試驗(yàn)測(cè)定土的濕密度在1.9 ～2.02 g/cm3，都大于設(shè)計(jì)淤泥濕容重，也超過(guò)《珠海市軟土分布區(qū)工程建設(shè)指引》中本地區(qū)淤泥的濕容重1.48～1.59 g/cm3范圍，說(shuō)明取樣沒(méi)有針對(duì)性。

2.4 送檢及試驗(yàn)不及時(shí)

筆者走訪的 7 個(gè)從事市政工程的施工企業(yè)均未成立實(shí)驗(yàn)室，施工的原材料、試壓件以及現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)試驗(yàn)都由施工單位委托當(dāng)?shù)貦z測(cè)部門進(jìn)行。本區(qū)域開(kāi)展水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的檢測(cè)單位只有幾家，由于檢測(cè)單位工作量繁重以及委托單位送檢工作存在不及時(shí)的現(xiàn)象，所以較難按照 JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》第 4.0.1 條文“土樣從現(xiàn)場(chǎng)鉆孔或挖掘采取后，立即用厚聚氯乙烯塑料袋封裝，4 h 之內(nèi)即開(kāi)始配制試件?！钡囊?，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加固土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)。水泥土配合比設(shè)計(jì)的第一步驟是測(cè)定土樣天然含水率和密度，如果未能及時(shí)測(cè)定，樣品水分蒸發(fā)將影響檢測(cè)結(jié)果，從以上表 2 可以看出，土樣散失水分后含水率變小，濕密度偏大，將導(dǎo)致測(cè)定的參數(shù)失真。

表2 水泥加固土水泥配合比試驗(yàn)結(jié)果匯總

2.5 試配水灰比可操作性不佳

目前檢測(cè)部門施工前的室內(nèi)配合比試驗(yàn)，基本采用單一的水灰比進(jìn)行試配，實(shí)踐證明同一水泥摻量不同的水灰比制成的水泥土試塊強(qiáng)度存在一定的差異。調(diào)查的項(xiàng)目配合比報(bào)告?zhèn)渥⒅卸甲⒚髁艘痪湓挕八鄵搅?、水灰比都由委托單位提供”，雖然設(shè)計(jì)文件和規(guī)范對(duì)水泥攪拌樁的水灰比都統(tǒng)一給出了 0.5～0.6 的范圍，但施工單位對(duì)于水灰比的重要性和施工的可操作性不了解，往往按照 0.5 或 0.55 委托試配，被調(diào)查的幾個(gè)項(xiàng)目都沒(méi)有采用 0.6 或接近 0.6 的水灰比委托試配。施工單位反映低于 0.55 的水灰比不便于噴漿，現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。室內(nèi)配合比是施工現(xiàn)場(chǎng)的可靠依據(jù)，如果私自進(jìn)行調(diào)整可能會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，所以委托配合比試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該考慮攪拌機(jī)械可操作性的情況下選擇幾個(gè)水灰比進(jìn)行同摻量水泥試配，以供施工選擇。

2.6 室內(nèi)配合比應(yīng)用存在的問(wèn)題

2.6.1 單樁水泥用量計(jì)算不明確

水泥摻入比是指摻入的水泥質(zhì)量與被加固土的濕質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示；規(guī)范和設(shè)計(jì)文件對(duì)被加固土的濕質(zhì)量并沒(méi)有詳細(xì)解析，那么對(duì)于單樁的水泥摻量計(jì)算就產(chǎn)生困擾，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）是否按照設(shè)計(jì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)列表中，各層土天然密度的平均值來(lái)計(jì)算攪拌樁范圍內(nèi)被加固土的樁身重量來(lái)計(jì)算。

2）是否按照各層土的實(shí)際厚度和天然密度計(jì)算攪拌樁范圍內(nèi)的實(shí)際樁身重量來(lái)計(jì)算。

3）是否按照規(guī)范要求最弱一層土的天然密度，即是按照設(shè)計(jì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)列表中淤泥的天然密度算術(shù)平均值。

4）是否按照施工前水泥攪拌樁室內(nèi)配合比測(cè)定的土的濕容重計(jì)算。配合比在現(xiàn)場(chǎng)施工的應(yīng)用第一環(huán)節(jié)就涉及到單樁水泥用量的計(jì)算，單樁理論水泥摻量計(jì)算如式（1）所示：

式中：Q1為單根樁水泥用量，m3；aw為水泥摻入比，無(wú)量綱；r為土的重度，kg/m3；F為水泥攪拌樁截面積，m2；L為設(shè)計(jì)樁的長(zhǎng)度，m。

從以上公式可知，不同土的容重將得出不同的水泥用量。以上1）～4）問(wèn)題得不到明確，直接影響到施工成本控制、配合比應(yīng)用及施工質(zhì)量。

2.6.2 配合比報(bào)告執(zhí)行力度不理想

由于取樣、送樣不規(guī)范以及測(cè)定不及時(shí)或樣品保管不善將導(dǎo)致測(cè)定土的容重基本大于勘察報(bào)告中的淤泥容重。按照配合比報(bào)告的土的濕容重計(jì)算的水泥摻入量將高于設(shè)計(jì)和投標(biāo)時(shí)工程量清單量，當(dāng)市政工程為固定總價(jià)合同時(shí)，因?yàn)檎袠?biāo)文件和設(shè)計(jì)圖紙中沒(méi)有明確約定工程結(jié)算時(shí)按照施工前的室內(nèi)配比報(bào)告進(jìn)行計(jì)量、計(jì)價(jià)，施工單位便存在以下顧慮：若按照配合比組織施工，超出的量結(jié)算時(shí)可能不予計(jì)價(jià)，所以施工單位出于成本風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量考慮，往往依據(jù)勘察報(bào)告的淤泥容重和設(shè)計(jì)圖紙給定的水泥摻入比進(jìn)行計(jì)算和組織施工，室內(nèi)配合比試驗(yàn)報(bào)告未發(fā)揮其實(shí)際作用，因此工程質(zhì)量也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

3 解決措施

綜上分析，施工前的水泥配合比試驗(yàn)存在諸多不可控因素，對(duì)于投資控制、施工操作、質(zhì)量監(jiān)管都產(chǎn)生困擾，據(jù)此筆者建議如下。

1）建議 JGJ 79－2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783－2012《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》第 6.1.5 條列為強(qiáng)制性條文，并明確組織落實(shí)責(zé)任單位，細(xì)化軟土取樣和水泥摻量計(jì)算的具體要求，使條文更具可操作性和強(qiáng)制性，使工程質(zhì)量和投資控制得到有效保障。

2）施工圖審查機(jī)構(gòu)對(duì)規(guī)范條文的執(zhí)行進(jìn)行重點(diǎn)審查，確保規(guī)范所提要求得到貫徹落實(shí)。

3）設(shè)計(jì)單位依據(jù)設(shè)計(jì)前的室內(nèi)配比試驗(yàn)，選定用于施工的配合比，要求施工單位按照配合比的具體指標(biāo)組織試樁、施工，不再要求施工前進(jìn)行配比試驗(yàn)，簡(jiǎn)化工作流程，保證施工質(zhì)量的可控性。

4）個(gè)別必須進(jìn)行施工前配比試驗(yàn)的工程，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)取樣、送樣、試配等具體細(xì)節(jié)做出詳細(xì)說(shuō)明和指導(dǎo)，建設(shè)單位組織參建各方共同編寫室內(nèi)配比試驗(yàn)實(shí)施方案，落實(shí)每個(gè)細(xì)節(jié)和步驟，使一系列的操作盡可能規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行 JGJ/T 233－2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》有關(guān)要求，最終選定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)又切實(shí)可行的施工配合比。

4 結(jié)語(yǔ)

本區(qū)域的市政工程水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)工作基本在設(shè)計(jì)之后、施工之前完成，不符合國(guó)家規(guī)范的要求；施工前室內(nèi)配合比試驗(yàn)存在諸多不可控因素，施工過(guò)程室內(nèi)配合比試驗(yàn)報(bào)告得不到貫徹執(zhí)行，對(duì)工程投資和質(zhì)量控制存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，政府對(duì)市政工程的投資逐年增大，筆者認(rèn)為嚴(yán)格按照規(guī)范要求，設(shè)計(jì)前執(zhí)行室內(nèi)配比試驗(yàn)是十分必要的，是選擇符合設(shè)計(jì)要求最小水泥用量、最佳水灰比等參數(shù)的重要工作，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)支撐，是科學(xué)節(jié)約水泥攪拌樁的工程投資和保證施工質(zhì)量的重要前提，也是保障工程施工能夠順利按期完成的重要環(huán)節(jié)，對(duì)復(fù)合地基的處理效果將起到至關(guān)重要的作用，所以建議對(duì)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行修改完善。希望能夠引起同行對(duì)于市政工程現(xiàn)狀的思考，以圖對(duì)行業(yè)的質(zhì)量提升及節(jié)約投資起到積極作用。Q