雙向水泥攪拌樁施工方法及控制要點

王瑞娟

中鐵十五局集團第二工程有限公司 上海 200000

1 施工工藝和方法

1.1 施工工藝

該水泥攪拌樁施工采用單軸雙向工藝，即“二攪一噴一停”法施工，其施工工藝流程(“濕法施工”)為：清除原地表土→樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機導向架垂直度和鉆桿切土葉片→噴漿下沉→至設計深度后在樁端持續噴漿攪拌30s 以上→停漿提升至樁頂設計標高→人工修整搗實樁頭→成樁結束→施工下一根樁。

1.2 施工方法

樁基施工中，需要結合攪拌樁的實際施工要求，對漿泵計量以及水泥攪拌樁的實際施工過程進行優化，結合雙向水泥攪拌樁的實際施工情況。在送泵以及開鉆處理的過程中，需要從管道檢驗以及漿泵施工處理的角度，對旋轉切割、攪拌土體等進行技術優化，提高雙向水泥攪拌樁的整體施工水平。

噴漿下沉：在噴漿下沉的過程中，則需要從攪拌深度以及泥漿施工的角度進行優化，在持續噴漿攪拌處理的基礎上，可提高攪拌施工的綜合水平。

提升攪拌：雙向水泥攪拌樁的實際施工中，持續攪拌是從旋轉攪拌以及送漿過程優化的角度，提高雙向水泥攪拌樁的施工水平。

人工修整搗實樁頭。

1.3 施工過程控制

采用單軸雙向攪拌樁，驗證鉆機噴漿泵的噴漿能力與壓力滿足施工要求；每臺樁機必須配備相關部門認證的水泥漿自動記錄裝置；漿鉆進速度為下沉和提升速度不大于0.8m／min；攪拌樁施工前，根據現場情況進行工藝試樁，基本各種機械參數，掌握噴漿量、下鉆和提升的阻力。

2 質量控制要點

2.1 控制要點

根據相關規范要求并結合現場實際，影響水泥攪拌樁成樁質量的因素很多，質量控制的要點主要有以下幾點：水泥質量；壓漿泵的噴漿能力與壓力；水灰比的選定與摻入比；制備水泥漿液的設備控制精度；攪拌樁的直徑；樁長及豎直度；攪拌速度與每延米噴漿量；水泥固化齡期；樁身均勻性；施工方法。

在實際施工的過程中，開鉆前，為避免出現堵塞的情況，可以通過清水對整個管道進行清洗，在水平檢驗以及樁位偏差分析中，則需要對實際施工過程進行優化，在攪拌與輸送控制的基礎上，提高雙向水泥攪拌樁的施工控制效果。按照樁位偏差不大于5cm、樁身垂直度偏差不超過1.5%進行控制。水泥泥漿的控制，則需要從試驗配比的角度進行拌制。水泥漿拌和時間要控制在3min 以上，并利用比重計對比重進行測量，檢測稠度，在進行制備的過程中，為避免水泥硬塊出現堵塞管道的情況，可在輸送灰口位置設置網篩進行過濾。泵送漿液之前，管路則需要保持潮濕，方便輸送漿液。在現場拌制的過程中，則可以從水泥質量控制的角度，保證水泥攪拌樁的施工質量。為保證水泥攪拌樁可以滿足項目精度要求，鉆桿長度要標定，鉆前要通過鋼尺對鉆桿進行標定。成樁深度在樁機鉆進的過程中，可通過鉆進深度控制，保證樁頂標高的攪拌處理的加密質量。在攪拌樁的實際施工中，則需要從樁位布置以及施工控制的角度，對雙向水泥攪拌樁的施工過程、成樁質量等進行綜合評估，通過雙向水泥攪拌樁的施工控制，提高準金施工的綜合水平。在雙向水泥攪拌樁的數據統計與施工參數分析中，則需要在施工工藝調整以及攪拌施工質量控制的角度，提高雙向水泥攪拌樁的綜合施工工藝水平。在這一過程中，從水泥漿比重測量與施工質量控制的角度，提高雙向水泥攪拌樁的施工控制水平。與此同時，結合水泥深入量以及土質環境，在對水泥總量進行綜合控制中，可通過水泥攪拌樁的水泥用量、攪拌工藝參數等綜合管理，提高工程施工質量控制水平。

2.2 控制方法

（1）水泥質量的控制：水泥質量控制中，則需要從水泥數量、質量的角度進行控制，在水泥、水質分析的基礎上，對水泥質量控制過程進行優化，提高雙向水泥攪拌樁的物料控制水平。控制水泥質量，并對實際用量進行評估，可提高雙向水泥攪拌樁的水泥質量控制水平。

（2）壓漿泵的噴漿能力與壓力：單缸注漿泵長時間的工作會形成竄缸，壓力減低，注漿中脈沖造成壓力不穩定，漿液注入攪拌樁成樁均質性較差。雙缸或三缸注漿泵有先進的潤滑系統，獨特新型的活塞。優點是注漿壓力大，流量高，無脈沖，壓力穩定，漿液勻速注入攪拌樁成樁均質性好，因此選用雙缸或三缸注漿泵用于水泥攪拌樁的施工有利于提高成樁質量。水泥攪拌樁噴漿壓力的范圍控制在0.6～0.8MPa。

（3）水灰比的選定與摻入比：依據設計要求水泥漿水灰比可選用0.45～0.55，水泥土28d 立方體抗壓強度平均值fuc≥0.6MPa，水泥摻入量可參照室內試驗結果實施，且不小于100kg/ 延米。水灰比為0.45 時，水灰比過小是不便于漿液制作和施工，且水泥漿液攪拌時間長。這樣的漿液施工出的樁體質量雖然很好，但施工速度慢，降低了工效；水灰比為0.55 時，水泥漿液容易制作，但軟基地段靠近河浜，地下水位高，軟基層土體中含水量較高，降低了水泥土的抗壓強度。選用水灰比為0.5 時，水泥用量= 體積×摻量×土重，經對現場原狀土取樣試驗，確定水泥摻入量為14%，水泥用量為102kg/ 延米,28d 抗壓強度平均值大于0.6MPa，滿足設計要求。

（4）制備水泥漿液的設備控制精度：目前現場制漿系統多數情況下是通過人工拆水泥包，根據配比加入水泥，經攪拌桶攪拌后制漿，水泥和水量主要通過工人經驗及刻度標記等方法控制，精度不高，并伴有粉塵污染，對操作人員要求高，效率低下，水泥攪拌樁整體質量難以達到驗收標準。“水泥攪拌樁用電子智能制漿設備”自動配比的制漿系統包括水泥罐、螺旋輸送機、攪拌桶、儲漿桶、注漿泵、控制器，攪拌桶通過供水管路連接水泵。通過控制器啟動水泵供水至攪拌桶，當水量達到設定的重量時，控制器停止水泵供水，自動啟動水泥罐下螺旋輸送機，將水泥輸送到攪拌桶，當水泥用量達到設定重量時，控制器停止螺旋輸送機工作，水和水泥的用量均能過攪拌桶上的壓力傳感器將信號傳送給控制器，并自動打印配合比用量，再由注漿泵通過供漿管路至攪拌樁機。實現制漿的精確控制，同時保證質量的可靠性，對環境無污染，提高制漿的工作效率，增加使用的便捷性，是當前制漿領域需要廣泛運用的技術問題，以保證水泥攪拌樁水泥的設計用量。

（5）攪拌樁的直徑：根據試樁情況可以看出，攪拌樁施工會引起周圍土體的位移，攪拌樁施工中固化劑的注入體積與膨脹壓力，成樁直徑比切土葉片的名義直徑大5%～10%。驗收標準要求樁徑不得小于設計值，切土葉片與鉆桿形成的轉動直徑等于設計直徑時，施工完成的樁體普遍大于設計值，雖然滿足設計要求，水泥攪拌樁數量較大時，水泥用量增加較大，工程成本較大，顯得不經濟。因此樁徑控制是對攪拌切土葉片長度進行控制，保證樁徑，控制切土葉片的加工長度比名義葉片小4.5%，施工完成的樁土直徑仍然不小于設計值，滿足了驗收標準。

（6）單樁長度：施工中攪拌樁的有效長度的控制，往往都停留在攪拌機鉆桿長度的控制。攪拌機鉆桿長度為深入土層的設計樁長+ 地面上外露鉆桿長度。施工中由于樁頂標高控制不好，導致在進行復合地基材料(礫石砂墊層)填筑時樁頂侵入墊層或低于墊層，侵入墊層樁頂鑿除導致樁長不夠，低于墊層無法接樁，這兩種情況的出現均不滿足驗收標準。控制好攪拌樁的樁頂的停漿面就必須控制好樁頂標高，這樣才能保證設計樁長。樁頂標高的確定，清除表土后，需要根據設計情況分別判定清除表土后的地面標高是否是樁頂標高。如水泥攪拌樁在低填淺挖(路床厚度80cm)路段，樁頂標高不得超過路床底標高，需要將表土清至樁頂樁高；如水泥攪拌標高在一般路基土方路段，清除表土后的地面標高即可是樁頂標高，攪拌樁施工時停漿面高出樁頂30～50cm。鉆進深度應超過施工樁長0.5m，鉆芯并取出樁底土樣進行描述記錄，據此確定實際樁長和端承條件。成樁后的有效長度不得小于設計長度。

（7）單根樁的豎直度：水泥攪拌樁施工中，除設計有特殊要求外，樁體的豎直度都必須滿足驗收標準。豎直度偏大會影響復合地基的承載力，也會增加軟土地基的壓縮量，導致工后路基沉降引起路面下沉。控制樁基的豎直度，主要靠攪拌機導向架控制鉆桿豎直度，因此每一根樁在施工前都必須對導向架進行調整，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。保證成樁的豎直度不得超過1.5%，滿足驗收標準。

（8）攪拌速度與每延米噴漿量：攪拌樁施工前，根據現場實際情況進行工藝試樁，基本各種機械參數，掌握每分鐘的下鉆速度，噴漿量和提升速度，以保證樁體水泥用量滿足設計要求。后臺控制具有電腦打印的電子計量裝置控制配合比，保證水泥用量，電腦打印的水泥漿流量計控制，對樁長的水泥漿用量進行控制。試樁結果表明下鉆速度不超過0.8m/ min，可以保證樁體每延米噴粉（漿）量不小于設計值。通過取芯確定樁體的密實程度、均勻性、硬度。成樁七天后采用輕便觸探器中附帶的勺鉆鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度和判斷樁身強度，或用靜力觸探測試樁身強度沿深度的變化，確保樁體的密實度，均勻性和硬度。對樁頂樁底攪拌時間多攪拌30s 進行控制，保證兩端質量，有利承載力的提高。施工中對每根成型的攪拌樁質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的數量、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間。

（9）水泥固化齡期：根據攪拌樁的質量檢驗要求，可用單樁或復合地基荷載試驗檢驗其承載力。檢測樁成樁齡期一般應大于28d。在特殊情況下，經業主、監理批準，施工單位可申請進行14d 齡期的檢測，強度按28d 的檢測標準執行。對超過28d 齡期的強度檢測，齡期每增加1d，標貫擊數、強度按1%折減。檢測齡期不超過60d。

3 結語

通過原位鉆孔取樣、標準貫入試驗和芯樣試件抗壓強度試驗等三個檢測方法得出：芯樣連續、攪拌均勻、硬塑～軟塑、樁底可塑。綜合得分為86.76～89.32 分，工程質量評定良好。水泥攪拌樁在地下水豐富的土層中具有良好的止水作用，將攪拌樁做成連續墻可用于對排水有一定要求的深基坑施工。

在攪拌樁在施工過程中，根據地質情況，選擇適合注漿壓力和漿液，在保證注漿效果的同時，合理布樁位和安排鉆機作業流程更能經濟合理進行注漿。施工期間現場人員精心組織，嚴控質量，加強管理完成了水泥攪拌樁的施工任務，工程滿足了設計要求，保證了工程質量，為日后施工積累了豐富的經驗。