建筑工程水泥攪拌樁技術應用

楊蘇

（山西焦煤西山煤電西銘礦基建辦，山西 太原 030053）

1 工程概況

水泥攪拌樁技術應用到地基施工中比較普遍，尤其是港口、地鐵、公路等項目中，被大量的建設和使用。本文以某工程項目實際案例進行分析，選取其中一個標段分析，分析了解水泥攪拌樁施工技術和治理管理控制措施，為今后同類工程施工起到積極作用。本次工程的實施中現場勘查后發現，施工地區內軟土結構厚度較大，地基處理范圍大，設計人員確定應用水泥攪拌樁復合地基作為處理方案。根據施工需要，應用漿液攪拌法施工工藝，單樁直徑為70cm，總工程量約為40.00m。

2 方案確定

水泥攪拌樁施工工藝應用水泥作為固化劑的形式，通過攪拌機直接將水泥噴入到土體內，持續性攪拌處理，讓水泥和土充分的發揮出物理與化學反應，降低地基土塑性，改良土體物理化學性能，軟土地基結構的強度得到提升，地基穩定性更高。本次工程中，水泥攪拌樁采用的是雙向攪拌工藝，施工工藝如下： 先進行現場的平整處理，做好準備工作，測量放樣，攪拌機安裝、調平處理，攪拌機插入到規定深度上，開啟送漿泵進行漿液輸送處理，同時進行攪拌處理，按照正、反兩個方面進行充分的攪拌，達到規定的加固深度要求，在連續性噴漿攪拌10s以上后，提升攪拌機，即可完成單樁施工。

3 水泥攪拌樁施工質量標準

①水泥攪拌樁設置距離、直徑、長度等各項指標都符合要求，達到設計方案的要求，如果發現不符合設計的要求，不能投入使用，否則將會影響總體施工效果； ②在現場施工中，隨時檢查噴漿量、樁長、復攪長度以及是否進入硬土層等，如果發現有異常的情況，禁止投入工程進行施工； ③水泥攪拌樁沿著深度方向0.3m范圍內處理，如果發現水泥樁內水泥含量比較少，樁芯流速態，就是說明該樁體結構不合格，需要及時處理； ④成樁28d 之后，需要進行鉆芯檢測，抽查比例為千分之五，且每個段落不能少于2根，做好貫入試驗分析，樁身無側限強度達到設計標準； ⑤水泥攪拌樁工程質量要符合要求，樁位偏差在50mm以內，深度偏差在50mm 以內，傾斜度不足1.5%，強度等性能符合設計方案的要求。

4 施工技術

4.1 施工工藝參數確定

要想保證工程的質量合格，在項目實施前需要做好水泥混凝土配合比試驗，保證水灰比、水泥、外加劑的加入比例符合要求，攪拌樁設計符合要求。根據設計要求做好配合比控制，工藝技術參數符合要求，不會給工程質量產生任何影響。

4.1.1 室內配合比試驗

水泥摻入比按13%、15%、18%、20%，石膏摻入比2%，水灰比選定0.5 和0.55，在試驗時按照7d、28d、90d 的齡期進行水泥密度、無側限抗壓強度、水灰比的檢測。試驗檢查后，保證各項參數合格。配合比相同條件下，水灰比低的無側限抗壓強度高； 配合比不同的，水泥加入比例越高，28d 齡期無側限抗壓強度越高。水泥加入比例為18%時，抗壓強度達到設計標準； 加入2%的石膏后，水泥攪拌樁早期強度較高。

4.1.2 試樁施工參數

根據工程的施工需要，本次工程中，選取應用ZGZ-A-25 型同心雙軸雙向攪拌樁機，選取現場的6根樁體進行試驗。施工參數見表1。

表1 試樁施工參數參考

4.1.3 試樁施工及質量檢驗

根據施工工藝流程進行試樁施工，試樁之后能夠確定樁位、樁徑以及垂直度的指標，確保符合設計標準的要求，總計取芯6 根樁，芯樣有18 段。從取芯效果來看，樁體結構密實度合格，成樁的質量符合要求，局部樁體沒有存在攪拌樁不充分的情況，通過分析發現，在施工中因為局部的位置鉆桿速度比較慢，泥漿泵輸送液體不連續，和土體充分的結合、固化，所以在后續大范圍施工時，應該做好漿液輸送速度的控制，以保證樁體結構的質量合格。

4.1.4 施工工藝參數確認

根據室內配合比結果，做好現場試樁檢測，工藝參數如下所示： ①摻合料參數。水泥比例為18%，石膏為2%，水灰比0.5； ②施工環節參數控制： 鉆進下沉0.5 ～0.8m/min； 攪拌提升速度： 0.6 ～1.0m/min。內鉆桿轉速大于50r/min。

4.2 施工材料

本次工程中，選取的是42.5 級普通硅酸鹽水泥材料，使用M類二次混合石膏，天然淡水作為水源。水泥出廠時間在3 周以內，不能使用結塊、過期、劣質的水泥材料。拌和水通過檢驗后，不會影響使用的效果，并且水內的氯離子的含量不超過200mg/L。水泥與石膏在進入到現場內，嚴格進行質量檢查，保證各項性能指標符合要求，并且有質量合格證，根據工藝要求進行現場的送檢檢測，各項指標合格才能投入使用。在現場進行分類保管，禁止使用不合格的材料。

4.3 成樁施工

4.3.1 樁位控制

根據設計要求進行樁位的測量放樣，并且做好標記。放樣定位之后做好檢測，進行復核檢查，做好驗收管控工作。保證數據偏差在合理范圍內，做好樁位編號檢測。

4.3.2 樁長控制

在現場開始施工前，對鉆桿長度進行檢測并且表示處理，保證鉆入深度、復攪深度合格，保證樁體長度滿足要求。攪拌環節要做好噴漿量以及攪拌深度的控制，經過現場儀器進行監測和記錄，每次下入都要做好記錄，深度偏差控制在200mm以內。

4.3.3 垂直度控制

攪拌樁機正側面分別需要布置一個吊錘，打樁時應該隨時了解吊錘的情況，如果存在傾斜的問題要及時做好調整。每根樁體結構施工都要保證攪拌頭、鉆桿、樁位中心處于同一直線上。樁身結構垂線度偏差不超過15mm/m。

4.3.4 漿液制備及注漿

根據現場的具體情況，做好水泥加入比例和水灰比的控制，確保水泥漿質量合格。組織專人對攪拌合格的水泥漿進行稱量和記錄，如果發現比重較低，需要增大水泥比例，同時攪拌均勻，符合技術要求。水泥材料必須進行過篩處理，制作合格的漿液不能存留過長的時間，如果超過2h，則需要降級使用。制漿攪拌之后在現場設置防雨棚裝置，避免雨水進入到內部而造成水灰比下降，且在漿桶周圍設置截水圍擋以及排水溝，避免清洗水進入到漿液內。注漿環節，壓力、流量必須進行控制，保證技術參數符合要求，確保注漿施工連續進行，保證樁體結構的質量合格。

4.3.5 攪拌成樁

①攪拌機鉆入速度為0.6m/min，鉆進是攪拌轉速為40r/min，漿液噴入的速度為63L/min，樁端噴漿攪拌30s后和樁端土充分攪拌處理，合格后提升鉆機；②攪拌機提升速度在0.5m/min 以內，提升拌轉速為60r/min，保證達到標高的要求，對現場施工情況進行記錄，指導后續施工； ③隨時檢查鉆頭的情況，如果發現磨損非常嚴重，需要停止鉆進，及時更換或者修復處理。鉆頭直徑偏差不超過3%，同時還要檢查葉片的情況，如果存在問題要及時處理； ④攪拌機預攪下沉的過程中，不能沖水，如果發現土層結構硬度較高，在保證強度的同時進行適量的沖水，以保證結構性能合格； ⑤做好樁頭的質量管控，攪拌機在樁頂標高1m以內需要減慢鉆進速度，在提出地面后要停止提升，并且連續攪拌幾秒。

5 施工質量問題與控制措施

5.1 樁位偏差大

1） 產生原因： ①對準效果較差。單簽深層水泥攪拌樁很多都是應用平鏟爬行時鉆機形式。鉆機在前進、倒退的過程中，由于溢漿漫流、視線阻隔等，工作人員無法發現樁位，導致操作缺乏標準化； ②現場地質條件比較特殊，鉆機下沉如果遇到比較大的卵石、孤石無法完成鉆進的情況，不能提升鉆機后移重鉆，此時樁位偏差一般在20cm～30cm左右。

2） 預防措施： 鉆機平臺上焊接鋼筋，按照機型，通常在鉆桿和鋼筋控制點有2 倍的距離。根據現場的情況，使用重線墜的方法進行控制。如果由于地質條件的影響，有孤石等材料存在，需要重新鉆進施工，這是特殊的補樁情況，在工程記錄中有詳細的標記，要求不能過高。

5.2 垂直度偏差過大

1） 產生原因： 當前鉆機的型號比較多，主要是支腿的形式，如果地形表面不平整，四條腿不平或者支腿不牢固的情況，極易造成集體發生傾斜的問題，鉆桿垂直度也會發生偏差。如果有支腿牢固性不足，機架容易發生嚴重的不平穩，也會造成鉆桿垂直度不合格，垂直度過大，給工程的質量造成負面的影響。

2） 預防措施： ①機架上掛垂線，機架橫梁中畫出中線，機架達到垂直的標準才能進行鉆孔作業，只有鉆桿垂直方能保證樁體的垂直； ②每條支腿都處于受力的狀態，保證支撐達到穩固性的標準，機架的穩定性合格，只有機架穩定才能保證狀體不會發生傾斜問題。

5.3 噴漿不正常

1） 產生原因： ①注漿管發生損壞； ②注漿孔堵塞； ③水泥漿質量不合格，內部混油石塊等雜質，導致管道發生堵塞的情況，噴漿效果無法滿足要求； ④水灰比不合適，漿液性能比較差，極大影響樁體質量； ⑤水泥漿泵調速器運行狀況適當，壓力難以滿足要求； ⑥注漿管長度過大，中間存在彎曲嚴重的情況。通常來說，管道長度為50m以內為最佳，盡量不要出現轉彎的情況，如果管道長度在100m以上，壓力損失嚴重，極易造成噴漿質量不合格。

2） 預防措施： ①施工前，進行注漿泵、攪拌機檢查，確保設備可以正常的運行； ②作業人員在施工后技術清洗管口、注漿泵； ③在噴漿口設置有止回閥的部件； ④在噴漿口的上部適當的設置越漿板，避免出現堵塞的問題； ⑤集漿池應該布置細篩進行過濾處理，避免雜物進入到管道內。其六，做好水灰比的控制； 設計水灰比0.45 ～0.6 之間，通常來說，應用0.5 水灰比達到樁體的質量，不會給噴漿造成影響，保證水泥質量合格。根據工程要求，確定最佳配合比才能保證工程質量合格。

5.4 抱鉆

1） 產生原因： ①施工工藝不合適； ②粘結性較高。水泥材料拌和不均勻，容易發生抱鉆的情況； ③地層存在砂礫層條件，在攪拌的作用之下，卵石擠壓在樁體周圍； ④設備存在故障，比如鉆桿軸承損壞等； ⑤停機時間超過3h，出現水泥凝固的情況，鉆桿抱死。

2） 預防措施： ①結合不同土層條件，確定最佳的施工工藝。在項目實施前，對于地層結構展開全面分析，做好地質鉆探作業； ②攪拌機沉入到地層前，需要注水處理，保證攪拌頭濕潤處理。如果地表是軟黏土的形式，加入必要的砂材料，防止粘度過高而產生抱鉆的情況。

5.5 冒漿

1） 產生原因： ①有些粘土不是粘土，但是上覆層壓力大，持漿能力比較差，容易發生冒漿的問題；②鉆進環節遇到孤石或者卵石，鉆進速度下降，無法完成漿液的疏松，攪拌虛土內水泥漿液無法達到飽和的情況而發生溢漿的情況； ③鉆桿提升環節，上升速度較快，無法徹底的攪拌，但是水泥漿液壓力比較大，處于0.4MPa～0.6MPa之間，出現冒漿。

2） 預防措施： ①漿液疏松過程中，持漿能力不合格就會發生冒漿，造成漿液傳輸量比較差，所以需要改變施工工藝，并且保證攪拌速度提升到500r/min，鉆進速度降到1m/min，保證土和水泥充分攪拌處理，達到混合性的要求，降低冒漿發生率； ②在鉆進到硬度高的持力層或者孤石時，應該降低泵送壓力，調節漿液，防止發生冒漿的問題； ③提升環節速度嚴格控制，泵送壓力處于合理范圍內。

5.6 樁頂強度

1） 產生原因： ①表層土加固質量不足； ②表層覆蓋壓力小，攪拌時土體上移，攪拌均勻性較差； ③樁頂鉆進提升速度較快，注漿量不夠； ④水灰比大于設計標準要求； ⑤水泥質量比較差，或者選擇使用的水泥材料的種類有差異； ⑥管道清洗處理后，水沒有及時排出去； ⑦有些施工團隊為了提升施工效率，在加水的同時加入水泥材料，并且攪拌同時進行使用，水灰比難以達到均勻性標準； ⑧樁頂沒有進行鉆頭壓磨處理。

2） 預防措施： ①在樁頂向下的1m范圍內作為加強段結構，對其進行復拌加注漿處理，水泥加入比例增大到15%左右； ②樁長和標高的設計中，應該挖除30cm長度左右，保證結構強度性能合格； ③做好水灰比的控制，做好水泥材料加入比例合格、壓力符合要求的情況下，盡量的減小水灰比； ④一次攪拌好一根樁體，保證水泥漿液的質量合格，禁止邊加水邊攪拌； ⑤機架標志線看到樁頭的情況下，減小提升速度，確保水泥材料的加入量合格； ⑥鉆頭到樁頂部位壓磨的時間控制在30s。

5.7 樁體不均勻

1） 產生原因： ①現場工藝設定缺乏合理性； ②攪拌機、注漿機在運行中發生故障，注漿不連續，漿液均勻性差； ③攪拌機在運行時，設備的速度不均勻； ④攪拌機提升速度與噴漿速度存在不匹配的情況； ⑤第一次下鉆帶水下鉆； ⑥管道清洗之后，內部有水殘留，隨著施工進入到樁體內； ⑦制漿施工工藝缺乏合理性； ⑧噴漿時不連續，漿液存在中斷的情況； ⑨漿液發生離析的情況； ⑩因為機械運行不當而導致中途停止鉆進施工。

2） 預防措施： ①制定出切實可行的施工工藝；②在施工前對設備進行全面檢查，保證性能合格，如果發現故障，及時進行檢修處理，保證運行效果合格； ③水泥漿攪拌時間在2min 以上，盡量的達到3min，同時還要適當的增加攪拌的次數，以防止發生漿液沉淀的問題； ④增大攪拌轉動速度，確保漿液達到均勻性標準； ⑤注漿設備運行效果合格，注漿速度達到均勻的要求，保證水灰比符合設計方案的要求；⑥如果在現場施工中，因為機械故障而發生停鉆的情況，經過修復處理之后向下延伸50cm，達到1m為最佳狀態。

6 結語

水泥攪拌樁是比較普遍的建筑工程樁體施工形式，對于工程穩定性、安全性的提升有著重要的作用，所以必須加強水泥攪拌樁的施工質量管理，保證和質量性能合格，從而提高施工的質量水平。在具體的施工中，做好水泥攪拌樁各個技術參數的分析和控制，選擇最佳的施工工序，保證成樁的質量合格，對于提升建筑工程安全性有重要價值。