水泥攪拌樁應用要點及施工質量問題分析

劉 麗

（太原城市職業技術學院工程經濟系，山西 太原 030027）

0 引言

在建筑施工過程中，地基的穩固性直接關系著建筑的安全使用。如果施工單位忽視地基加固工作，可能導致建筑沉降、倒塌等情況的發生，給建筑企業帶來巨大的經濟損失和嚴重的人員傷亡。因此，在施工過程中，應高度重視地基的加固施工。目前，地基加固施工中，水泥攪拌樁技術應用廣泛，在港口、高層建筑、道路工程等地基施工中應用效果良好[1]，為建筑的整體施工質量達標奠定基礎。水泥攪拌樁技術主要應用水泥作為固化劑[2]，通過攪拌機，直接將水泥噴灑在土中，持續攪拌，讓二者充分融合，產生化學反應，來降低土壤柔軟特性，提高軟地基的強度。本文將結合實際工程案例，對水泥攪拌樁技術的應用要點及施工過程存在的問題及解決措施進行探討。

1 工程概況及施工方案確定

某工程經過現場勘查后發現，施工區域內部呈現軟土結構，且厚度較大，地基處理難度較大。經過綜合考量后，設計人員決定采用水泥攪拌樁技術作為地基處理方法。按照施工要求，采用深層攪拌樁法，單樁直徑為70cm，總工程量為35m2。在該工程中，水泥攪拌樁技術采用雙向攪拌技術，具體施工流程為：地基整平準備→放樣測量→攪拌機安裝調試→攪拌機插入預定土層→送漿泵作業→攪拌處理→按照正反方向攪拌→達到預定深度→連續噴灑10s→完成。

2 水泥攪拌樁施工技術要點

2.1 材料質量管理

該工程中，選用42.5 級的硅酸鹽水泥、M 級石膏、天然淡水。攪拌水確保氯離子含量不超過200mg/L；在水泥和石膏進入施工現場后，技術人員要進行嚴格檢查，同時應將建材送到專業檢測機構進行檢驗，確保不會發生假冒偽劣、低質量的材料進場施工環節。材料入場后，要分類進行儲存擺放，防潮、防曬，避免使用時出現不合格問題。水泥攪拌需在3 周完成，在攪拌過程中，防止出現結塊等問題。

2.2 水泥配比確定

為了確保工程的質量，在施工前，必須對水泥混凝土的配比進行試驗，確保水灰比、水泥和外加劑的摻量都達到規定標準，使攪拌樁達到設計質量要求。

水泥配比按照15%、18%、20%的含量設置3 組試樣，分別摻入2%的石膏，水灰比為0.5～0.55。試驗過程中，對3 組不同水泥配比的混凝土進行7d、28d、90d強度測試[4]，以選擇出最佳配比。通過試驗證明，同一水泥配比下，水灰比0.5，抗壓能力增加；不同水泥配比下，20%水泥含量試件的28d 抗壓能力最強。18%水泥含量試件的28d、90d 抗壓能力符合設計要求。在3組測試件中，加入2%石膏，能夠有效提高混凝土的早期強度。

2.3 試樁施工及參數確定

2.3.1 試樁參數控制

該項目針對工程建設的要求，選擇使用ZGZ-A-25型同心式雙軸攪拌機械，并在現場選擇6 根樁進行測試。試樁過程的參數控制見表1。

表1 試樁參數

2.3.2 試樁質量檢測

施工人員按照要求開展試樁施工，以確定樁體、樁徑和垂直度。本次計劃取6根樁，樁芯18段，從取樣結果來看，樁體結構的密實度合理，成樁質量符合要求。部分樁體出現攪拌不充分的情況。對此，進行原因分析，在施工過程中，部分階段由于樁桿速度較慢，泥漿泵輸送的液體不連續，可能與土體發生固化反應，導致攪拌不充分的情況。因此，施工過程中要控制好漿液輸送的速度，提高水泥樁體的成樁質量[5]。

2.3.3 現場試樁及施工參數確定

在試驗室試驗的基礎上，對試驗樁進行了現場試驗，主要包括確定摻合料參數；施工過程中的鉆孔沉降速率控制為0.5~0.8m/min，攪拌轉速控制為0.6~1.0m/min。

2.4 成樁施工控制

2.4.1 樁位選擇

施工人員要根據施工要求，做好樁體測量放樣工作，并一一進行標記。確定好放樣位置后，要進行驗收管控，確保相鄰的兩個樁體之間的距離誤差值≤10mm。然后再做好樁體編號。

2.4.2 確定樁長

在施工開始之前，要對鉆桿長度進行測試，確保鉆桿長度、深度、攪拌方向符合標準。攪拌過程中，要做好噴漿量及攪拌深度控制。可使用儀器開展監測工作。每次下入時，要做好記錄，深度偏差要≤200mm。

2.4.3 垂直度控制

攪拌樁機側面和正面需要設置吊錘，在作業時，通過吊錘傾斜度，能直接發現樁機是否出現偏移情況。樁體、攪拌頭、鉆桿需要保持在同一條水平直線上，垂直偏差要≤15mm。

2.4.4 漿液制備及注漿

結合施工實際，對水灰比進行控制，確保水泥漿質量合格。應安排專門人員對混合后的水泥漿進行稱重，并做好登記。若發現比重較低，則應加大水泥比例，并在制漿過程中達到技術標準。水泥原料要過篩處理，配制好的水泥漿不能滯留太久，若滯留2h 以上，就會影響使用效果。在制漿攪拌后，要在現場安裝遮雨篷，防止雨水流入水泥漿內。同時，要在漿桶的四周安裝截水圍擋和排水溝，便于及時排水。注漿中，必須對壓力、流量進行有效控制，以確保各項施工都符合要求，保證樁體的質量合格。

2.4.5 攪拌成樁

（1）攪拌器的鉆入速率是0.6m/min，攪拌速率是50r/min，在對樁端噴漿攪拌30s后，將鉆機提升。

（2）提升速率控制在0.5m/min 之內，確保符合標高，并做好施工過程中的工作記錄，以便對下一步的工作做出指示。

（3）定期對鉆頭檢測，一旦出現開裂、破損情況，必須立即停鉆，替換或修理后再作業；鉆頭直徑偏差要≤3%；同時，還要對葉片進行檢查，存在問題要及時更換。

（4）攪拌機預攪下沉時，不可沖水，如發現土層過硬，在確保鉆頭強度的基礎上，適量沖水。

（5）攪拌機在樁頂標高1m 以內需減速，提出地面后立即停止提升，連續攪拌幾秒即可停止，確保樁頭質量的控制。

3 施工過程中存在的問題與處理措施

3.1 樁體位置偏移

問題成因：產生樁體位置偏移的原因一般有兩種：（1）對準效果差。水泥攪拌樁灌漿是采用平鏟運機方式。在鉆機工作時，由于溢漿、視線等因素的影響，施工人員可能無法發現樁的準確位置，導致重心發生偏移；（2）施工場地比較特殊，當鉆機下沉時，可能遇到一些碎石、卵石，卡住鉆機，無法抬起，施工人員只能重新下沉，進而導致誤差。

（2）應對措施：在鉆機平臺焊接鋼筋，一般在鋼筋控制點間距2 倍處設置焊接點。針對現場條件，采用重繩落法進行控制。若因地質因素影響，出現碎石、卵石，需重新施工，此為特殊補樁情形，應在工程記錄中作詳細說明。

3.2 垂直偏差

問題成因：當前的鉆機常見支腿形式，如果遇到地面不平，支腿不穩定，就有可能導致垂直偏差，進而對施工產生影響。

應對措施：（1）可以在機架懸掛垂線，在橫梁上畫出中線，按照中線，在機架垂直角位置上打孔。施工人員在下沉鉆機時，沿著打孔位置開展作業，能確保樁機垂直。（2）鉆機支腿受力要均勻，避免發生傾斜問題。

3.3 噴漿異常

問題成因：（1）注漿管道破損；（2）注漿孔阻塞；（3）水泥漿質量不達標，水泥漿中混入砂石、油等雜質，造成管道堵塞，噴漿效果達不到預期標準；（4）水灰比配比不當，質量較差，對樁體產生影響；（5）水泥漿泵調速器無法達到所需的壓力；（6）注漿管過長，中部有較大彎折角（一般而言，管道長度以50m 為最佳，盡量避免中間發生彎曲，若超過100m，壓力損失較大，容易導致噴漿質量不合格）。

應對措施：（1）在施工之前，對注漿泵進行檢查，保證設備能夠正常運轉；（2）施工結束后，操作人員要做好注漿泵的清理工作；（3）在噴漿口上設置單向閥組件；（4）在噴漿口上方布置越漿板，防止出現堵塞；（5）在集漿池中應設置細篩，對水泥漿進行過濾，防止雜質流入管道；（6）做好水灰比的控制。水灰比控制在0.45~0.6，一般來說，水泥比0.5 就能滿足樁體質量要求，且不會對噴漿產生影響，確保水泥漿的質量。因此，施工人員需按照項目的具體需求，確定最佳配合比，才能保證工程質量合格。

3.4 抱鉆

問題成因：（1）施工工藝不規范；（2）水泥漿攪拌不充分，漿體粘結性比較高，施工中易抱鉆；（3）設備故障，電機損壞；（4）停機時間超過3h，出現水泥凝固的情況，鉆桿抱死。

應對措施：（1）施工人員要根據施工條件，選擇適當的施工工藝。施工前，要對地層中的砂石、土質進行分析，做好數據收集工作。（2）攪拌機沉入地層后，攪拌頭需濕潤處理。如果土質粘性較大，可加入一些砂石，防止抱鉆。

3.5 冒漿

問題成因：（1）部分黏土粘性并不大，但持漿能力較弱，性能下降，容易出現冒漿；（2）鉆進環節遇到卵石，鉆進速度下降，泥漿就會變得松散，進而出現冒漿情況；（3）在鉆桿提升過程中，施工人員提升速度較快，無法充分攪拌，導致壓強增加，出現冒漿情況。

應對措施：（1）在漿液輸送過程中，持漿能力不合格就會發生冒漿，導致漿液滲透率降低，因此，必須調整施工工藝。要將攪拌速率提高到500r/min，將鉆孔速率下降到1m/min，以確保泥漿與地層土壤充分混合，降低冒漿情況的發生。（2）當鉆機遇到孤石或卵石時，應減小泵壓，調節水泥漿，避免出現冒漿現象。（3）攪拌機提升過程中轉速要進行嚴格控制，確保泵壓在一個合理的范圍之內。

3.6 樁體承壓能力較低

問題成因：（1）表層覆蓋壓力較小；（2）攪拌過程中，攪拌不均勻，影響抗壓能力；（3）提升速度不符合規定，注漿量不足；（4）水灰比不合理；⑤原料質量不符合施工規定；⑥攪拌樁輸漿管道未清理干凈；（5）部分施工單位為提高施工效率，同時加入水和水泥材料，導致水灰比難以達到均勻性標準；（6）樁體鉆頭沒有壓磨處理。

應對措施：（1）將樁頂下方1m 以內的區域作為加固段，采用二次攪拌加注漿的方法，增加水泥比例，一般要求15%；（2）在計算樁長度及標高時，應挖除30cm長度，以確保結構力學符合要求；（3）做好水灰比控制，在水泥材料加入比例合格、壓力符合要求的情況下，盡可能地減小水灰比；（4）一次只攪拌一根樁體，確保水泥漿質量，嚴禁邊加水邊攪拌；（5）在機架標志線看到樁頭后，放慢抬升速率，保證加入的水泥材料符合要求；（6）鉆頭到樁頂部位壓磨的時間控制在30s。

3.7 樁體不均勻

問題成因：（1）施工工藝不合理；（2）攪拌機和注漿機發生運行故障，導致漿體不夠均勻；（3）攪拌機運行時，前行速度不均勻；（4）管道殘留一部分水；（5）制漿工藝不合理。

應對措施：（1）選擇合適的施工工藝；（2）施工人員要仔細檢查各種設備，及時發現故障點，并進行維修；（3）水泥漿攪拌時間要≥2min，要適當增加水泥漿攪拌次數，防止發生沉淀；（4）增加攪拌速度，確保水泥漿充分攪拌、均勻攪拌；（5）注漿設備要運行平穩，注漿速度符合標準，水灰比符合設計要求；（6）施工現場中，如果機械設備出現故障，應立即進行維修、更換。

4 水泥攪拌樁技術施工注意事項

在施工過程，應特別注意以下幾個方面：

（1）水泥攪拌樁的距離設置、長度設置等應符合要求，設計人員對此應進行技術審核，如果不符合要求，應及時改正；

（2）施工過程中，要動態檢查攪拌樁深入長度、噴漿量以及攪拌方向[3]，如果出現問題，要立即暫停施工，進行處理解決；

（3）攪拌樁沿著施工方向進行施工，樁芯流速、流量如果不達標，證明樁體結構出現問題，需要暫停施工并立即處理；

（4）成樁28d 后，要對樁芯進行抽查，總抽查量要達到總數量的5%；

（5）水泥攪拌樁施工質量應符合標準，樁位偏差控制在<50mm，傾斜度控制在≤1%。

5 結束語

本文總結了水泥攪拌樁的施工工藝、質量控制要點，同時結合現場施工分析了水泥攪拌樁施工過程中常見的質量問題，研究了產生水泥攪拌樁質量問題的原因并提出了相應的預防措施。本文所提到的水泥攪拌樁技術加固地基的方法實用性強，在具體施工過程中，可根據實際情況進行靈活應用，以適應于各種不同工程的需要，確保水泥攪拌樁技術符合規范標準，從而提高建筑工程整體施工質量。