特殊地質(zhì)條件下SMW工法樁最佳水泥摻量探究

孫云龍 呂立猛

（中交第二航務(wù)工程局有限公司昆明分公司，云南 昆明 650224）

0 引言

云南省昆明市某城市主干道，長(zhǎng)約4.3km，道路實(shí)施寬度60m，標(biāo)準(zhǔn)段為雙向十車道。道路東側(cè)綠化帶及人行道下方布置地下綜合管廊，廊體標(biāo)準(zhǔn)斷面為三倉(cāng)（綜合倉(cāng)+電力倉(cāng)+燃?xì)鈧}(cāng)），該項(xiàng)目地下綜合管廊基坑工程支護(hù)方式主要以SMW工法樁支護(hù)為主。樁體施工采取單側(cè)擠壓套打法，四噴四攪工藝，樁徑為850mm，樁間搭接250mm，樁中心間距為600mm，采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥。設(shè)計(jì)要求水泥摻量不小于25%，28d樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.0MPa以上。針對(duì)這種特殊地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求，通過一系列現(xiàn)場(chǎng)成樁試驗(yàn)，找到了較為理想的水泥摻量參考值。本文就該工程SMW工法樁最佳水泥摻量進(jìn)行探究總結(jié)。

1 滇池流域地質(zhì)特性

施工場(chǎng)地主要巖土及特性如下：

（1）人工填土：場(chǎng)區(qū)人工填土層填土屬新近回填，成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，承載力低。

（2）軟土：主要揭露泥炭質(zhì)黏土、泥炭，場(chǎng)區(qū)軟土廣泛發(fā)育，具有觸變性和流變性，自然固結(jié)程度低，固結(jié)變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，承載能力低等工程性質(zhì)。

根據(jù)地勘資料，施工現(xiàn)場(chǎng)由上而下各地層的基本特性如表1所示。

表1 基坑代表性地質(zhì)斷面各地層特性

2 最佳水泥摻量探究方法

SMW工法樁的試樁嚴(yán)格按照事先確定好的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行，施工過程中認(rèn)真記錄水泥使用量、攪拌時(shí)間、鉆進(jìn)深度等數(shù)據(jù)，保證獲得可靠的試樁效果。為了確保試樁結(jié)果具有代表性和指導(dǎo)性，本次試樁樁長(zhǎng)按本項(xiàng)目最長(zhǎng)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)（25m）進(jìn)行。試樁場(chǎng)地位于具有典型滇池流域地質(zhì)代表性的K3+960段地下綜合管廊施工邊線外。本次試樁共計(jì)五幅，每幅樁之間外邊緣相距1m，避免竄孔導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差。

2.1 試樁參數(shù)選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地勘報(bào)告中顯示的土質(zhì)情況，在試樁階段，水泥摻量取值：25%、28%、31%、34%和37%，共5組。每組試驗(yàn)樁攪拌一幅，每幅樁長(zhǎng)均為25m。各組配合比見表2。

表2 水泥用量統(tǒng)計(jì)表

計(jì)算說明：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)土樣測(cè)試結(jié)果，本項(xiàng)目自然狀態(tài)下原狀土比重取1.8t/m3（平均值），則水泥摻量為25%的水泥用量為1.8×25%=0.45（t/m3），單幅攪拌樁的攪拌體積為V=3.14×0.4252×25×3=42.537（m3），則摻量為25%的攪拌樁單幅使用水泥總量為：0.45×42.537=19.141t，依此類推[1]。

2.2 試樁施工流程

SMW工法樁試樁施工流程如圖1所示。

圖1 試樁工作流程圖

2.3 試樁施工控制要點(diǎn)

（1）正式試樁前應(yīng)將施工場(chǎng)地進(jìn)行清理、平整，確保現(xiàn)場(chǎng)施工條件能夠滿足樁機(jī)工作要求。

（2）施工前在試樁位置開挖導(dǎo)向溝（單個(gè)長(zhǎng)2.1m、寬約1m、深不低于3m），以探明地下障礙物情況。

（3）工法樁機(jī)鉆桿垂直度偏差不應(yīng)大于4‰。

（4）注漿壓力控制在0.8～1.5MPa，注漿流量：150～200L/min/臺(tái)。

（5）試樁過程中專人負(fù)責(zé)記錄各施工參數(shù)的變化情況。

（6）現(xiàn)場(chǎng)每完成一組攪拌樁便進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記（將事先制作好的標(biāo)識(shí)牌埋設(shè)在樁位旁），按樁位編號(hào)順序施工。

2.4 成樁效果檢測(cè)

成樁28d后，通知第三方專業(yè)檢測(cè)單位進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行樁身鉆芯取樣檢測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)鉆芯設(shè)備采用立軸鉆機(jī)及其配套設(shè)備，所取巖芯按深度進(jìn)行標(biāo)識(shí)。鉆芯鉆探鉆進(jìn)方法為正循環(huán)取芯鉆進(jìn)，樁體采用鉆具為Φ110mm單管金剛鉆頭，鉆進(jìn)中以清水作為清洗液。技術(shù)員隨班作業(yè)，記錄鉆探器具長(zhǎng)度、鉆進(jìn)回次、進(jìn)尺，并及時(shí)進(jìn)行芯樣編錄，填寫芯樣牌，裝箱整理。

SZ-01#鉆芯孔（水泥摻量25%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合不均勻，水泥含量低，本組芯樣無(wú)法做成試件。

SZ-02#鉆芯孔（水泥摻量28%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合不均勻，水泥含量低，本組芯樣無(wú)法做成試件。

SZ-03#鉆芯孔（水泥摻量31%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合相對(duì)均勻，水泥含量較低，整體呈柱狀，部分呈碎塊狀，本組芯樣抗壓強(qiáng)度最小值0.84MPa，抗壓強(qiáng)度不滿足設(shè)計(jì)要求（≥1.0MPa）。

SZ-04#鉆芯孔（水泥摻量34%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合較均勻，水泥含量中等，整體為柱狀，局部呈碎塊狀，本組芯樣抗壓強(qiáng)度最小值1.12MPa，抗壓強(qiáng)度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求（≥1.0MPa）。

SZ-05#鉆芯孔（水泥摻量37%）：芯樣外觀顏色為灰褐色，水泥拌合均勻，水泥含量較高，整體為柱狀，局部呈碎塊狀，芯樣抗壓強(qiáng)度最小值1.30MPa，芯樣抗壓強(qiáng)度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求（≥1.0MPa）[3-4]。

2.5 試樁結(jié)論

根據(jù)檢測(cè)結(jié)論可知：SMW工法樁采用的水泥摻量越高，成樁效果越好，樁身強(qiáng)度也越高。當(dāng)水泥摻量為34%、37%時(shí)，能滿足設(shè)計(jì)要求的28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，水泥摻量為25%、28%、31%均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求[5]。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，水泥摻量為34%時(shí)，樁身強(qiáng)度在滿足設(shè)計(jì)要求，表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性，故擬定本項(xiàng)目正式施工時(shí)選定的水泥摻量為34%。

3 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施過程中的SMW工法樁均采用試驗(yàn)得出的“最佳”水泥摻量（34%），現(xiàn)場(chǎng)基坑開挖后呈現(xiàn)出的攪拌樁樁體均勻、強(qiáng)度高、抗?jié)B效果良好，為土方開挖及后續(xù)基坑內(nèi)作業(yè)創(chuàng)造了有利條件。實(shí)踐證明，本文探尋最佳水泥摻量的方法是行之有效的，該水泥摻量對(duì)類似地質(zhì)條件下SMW工法樁施工具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。