深厚軟土地區水泥土攪拌樁復合地基施工技術應用

吳 亮

（浙江交工金筑交通建設有限公司，杭州 310051）

我國南部諸多省市地區都存在軟土地層，軟土地層巖土的性質多變，水文地質條件復雜。軟土具有含水量大、壓縮性高、承載力低等特性，對基坑工程的設計和施工要求高[1-3]。水泥土攪拌樁復合地基作為一種擾動相對較小、施工簡單迅速、造價較低和見效較快的軟土地基處理方法，得到了國內外研究學者的極大關注[4-6]。許春松[7]從理論推導及實測給出了水泥土攪拌樁復合地基沉降的計算方法并預測了沉降值；鄭剛等[8]、馬克生等[9]根據室內模型試驗和現場載荷試驗，判斷過多增加樁長從提高承載力的角度看是無意義的，樁長主要用于控制變形，并對水泥土攪拌樁復合地基承載力的優化提出建議；李然等[10]通過有限元軟件ABAQUS 對水泥土攪拌樁地基進行數值模擬，分析得出樁長變化率、差異樁長的設計對消除跳車與二次跳車現象的影響。

隨著我國建筑工程質量控制及安全水平的提高，對水泥土攪拌樁的質量檢測也成為國內學者的重點研究對象，但目前許多檢測方法不夠成熟，且檢測結果未能對實際施工項目的質量問題提供較大幫助。因此本文結合“臺州南鐵路智慧陸港新區項目配套土地項目”，通過研究水泥土攪拌樁的施工關鍵技術，提出現場檢測方法并分析檢測結果，總結深厚軟土地區水泥土攪拌樁施工工藝，為今后深厚軟土地區水泥土攪拌樁復合地基的設計與施工提供有力參考。

1 工程概況

臺州南鐵路智慧陸港新區項目配套土地項目位于浙江省臺州市路橋區螺洋街道，用地東至西環路，南至臺州南站，西側為甬臺溫和金臺鐵路線。本工程2#倉庫、5#倉庫、變電所地基采用水泥土攪拌樁，2#倉庫加固深度8 m，5#倉庫、變電所加固深度7 m，持力層為粉質黏土，樁端進入持力層1.2 m，樁身水泥土水泥摻入比為16%（遇回填土時改為20%），水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.5。

2 水泥土攪拌樁施工工藝

2.1 施工工藝流程

總體施工流程：施工準備→施工放樣→鉆機就位→制備灰漿→切土噴漿下沉→攪拌提升→復攪下沉→復攪提升→成樁→循環作業下根樁→樁基檢測。

2.2 施工技術參數

水泥土攪拌樁施工工藝具體施工技術參數見表1。

表1 水泥土攪拌樁施工技術參數

2.3 施工工藝流程

2.3.1 施工準備

水泥土攪拌樁開工之前，需進行施工技術和安全交底。施工前應平整施工場地，清除樁位處地面上的障礙物。試樁位置地勢平緩需采取填土修筑平臺，將施工所用材料布置于地勢稍高處，并在其周圍開挖排水溝，以防止水損壞施工機具和污染材料，以保證水泥土攪拌樁的施工質量。水泥土攪拌樁試樁水泥采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，該水泥在試樁前需檢驗合格。

2.3.2 測量放樣

根據攪拌樁樁位布置圖，用全站儀對現場進行測量放線，定出樁位，并撒上白灰或定入木樁，同時施行測量復核。報請現場監理工程師檢驗，檢驗合格后方可施工。

2.3.3 樁機就位

樁機運至工地后安裝調試，使轉速、空氣壓力及計量設施達到正常狀態；起重機懸吊攪拌樁機至指定樁位并對中，對中誤差不大于2 cm，樁機平整度檢測采用水平尺校核，樁機就位后應設置攬風繩加以固定，攬風繩設置于樁機四角，并采用牢靠連接固定于固定裝置上；用鋼尺對鉆桿進行標定，標明尺碼刻度；依照攪拌樁機操作技術要求將鉆架調直，確保樁身垂直度誤差不大于1/150，采用吊錘進行校核。

2.3.4 水泥漿液制備

現場根據實際情況配備泥漿池，按水泥用量C≥250 kg/m3、水灰比0.5 進行拌和，水泥漿液選用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥最小摻量不小于20%；采用已標定好的稱重計量設備稱取相應數量的各種材料，要加料準確、攪拌均勻，攪拌時間不小于3 min，制備好的漿液不得離析，水泥漿液制備完成后須進行比重測量，水泥漿液必須隨制隨用，時間不得超過2 h。

2.3.5 噴漿

水泥土攪拌樁采用“兩噴四攪”的施工工藝：首先攪拌機鉆桿向下切土，送漿泵向土體噴水泥漿，采用正、反向旋轉的葉片同時旋轉攪拌水泥土；待鉆桿持續下沉至設計深度，送漿泵向土體持續噴漿攪拌10 s 后提升，同時正、反向旋轉的葉片繼續攪拌；提升、攪拌到回填土部分后，將20%水泥摻量的泥漿導入設備中，待20%水泥摻量的泥漿開始從鉆頭中噴射后，方可提升鉆頭，對回填土部分進行復攪，攪拌時間不小于3 min。

2.3.6 樁機移位

向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘留的水泥漿液，并將攪拌頭的軟土清洗干凈，收縮支撐腿，收縮過程注意樁機平衡，移動樁機至下一根樁，重復上述步驟進行施工。

2.4 常見問題及處理措施

2.4.1 垂直度控制及糾斜措施

樁機就位時，確保其鉆桿中心與樁中心在一個垂直面上，其鉆桿垂直度，符合施工要求，若在施工發生樁位傾斜現象，則應重新定位樁機，根據需要采取補樁措施。

2.4.2 意外停機時的應急措施

施工中因故中斷而續打時，為防止斷樁或缺漿，應使攪拌軸下沉至停漿面以下50 mm，待恢復供漿后再繼續噴漿提升，對于由于意外事件造成樁機停機時間較長的，則需采用補樁措施。

2.4.3 斷樁、開叉等的補救措施

開挖后發現攪拌樁有斷樁、開叉現象，則立即采取補強措施：在斷樁、開叉部位的樁身處，采取在開挖面側向樁內注漿的形式加固土體。

2.4.4 水泥土強度及補救措施

施工過程中應隨時檢查施工記錄，并對每根樁進行質量評定，對于不合格的樁應根據其位置和數量等具體情況，分別采取補樁或加強樁鄰樁等措施。攪拌樁在成樁7 d 后用輕便觸探器鉆取加固樁身土樣，觀察攪拌均勻程度，同時根據輕便觸探擊數，用對比法判定樁強度。檢驗樁的數量不少于成樁數量的0.5%。

3 水泥土攪拌樁試樁試驗分析

水泥土攪拌樁檢測的主要內容為樁身強度、樁長、均勻度等，通常的檢測方法有目測法、輕便動力觸探法、標準貫入試驗法、動測法、鉆孔取芯法和靜力觸探法等多種方法，各種方法均存在一定的適用條件。本文結合臺州南鐵路智慧陸港新區項目配套土地項目，分別在2#倉庫、5#倉庫、變電所3 處建筑樁基礎內，各設置3 根水泥土攪拌樁試樁進行實驗研究，用于檢驗并確定施工工藝，尋求最佳攪拌次數、水泥用量、噴漿壓力等參數，驗證單樁承載力特征值、樁身水泥土強度是否滿足施工質量要求。各試樁基本參數見表2。

表2 試樁參數表

3.1 水泥土攪拌樁樁位偏差

2#倉庫、5#倉庫、變電所水泥土攪拌樁樁位實際偏差值見表3，樁位偏差小于等于50 mm，滿足允許范圍。

表3 水泥土攪拌樁樁位實際偏差值

3.2 成樁3 d 輕便觸探樁身檢測

3.2.1 檢測設備與評價標準

樁基成樁3 d 后需對樁頭進行開挖并做輕便觸探檢測，檢測設備參數及規格見表4。初步判定地基土承載力特征值時，依據JGJ 340—2015《建筑地基檢測技術規范》確定。

表4 輕便觸探檢測設備參數及規格

3.2.2 檢測結果分析

本次水泥土攪拌樁試樁檢測推定的各樁承載力特征值均滿足設計要求，具體質量檢測成果見表5。

表5 水泥土攪拌樁質量檢測成果表

3.3 成樁28 d 豎向單樁承載力檢測

豎向單樁承載力試驗采用樁架組成反力裝置，用100 t 液壓千斤頂加荷，整個過程均由RS-JYE 樁基靜載荷測試分析系統監控測量。本次試驗對共計9 根水泥土攪拌樁進行檢測，檢測結果見表6，荷載-沉降曲線如圖1—3 所示。由表6 可知豎向單樁極限承載力均達到220 kN，最大沉降量7.15 mm≤40 mm，單樁沉降值均滿足設計要求。

圖1 2#倉庫試樁Q-S 曲線圖

圖2 5#倉庫試樁Q-S 曲線圖

圖3 變電所試樁Q-S 曲線圖

表6 豎向單樁承載力檢測結果匯總表

圖1—3 為各試樁Q-S 曲線圖，由圖1—3 可知，隨著豎向荷載的不斷增大，樁頂累計沉降值逐漸增大；其中2#倉庫試樁的最大沉降量均在5~6 mm 之間；5#倉庫試樁樁頂沉降量的變化過程，隨著豎向荷載的增大，變化速率基本保持一致，各試樁回彈后的累計沉降值在4 mm 左右；說明2#倉庫、5#倉庫試樁質量良好。BD-19 試樁的最大沉降值最小，僅為1.05 mm，原因可能在于該試樁下方與強度較高的土層或巖層接觸，導致在豎向荷載作用下，樁頂沉降值變化小。

4 結束語

本文結合“臺州南鐵路智慧陸港新區項目配套土地項目”工程，提出了深厚軟土地區水泥土攪拌樁復合地基的施工方法及關鍵施工技術，并通過3 d 輕便觸探樁身檢測和28 d 豎向單樁承載力檢測2 種試驗方法，針對不同位置的水泥土攪拌樁進行試驗，試驗結果顯示在樁頂豎向荷載的作用下，各試樁樁頂最大沉降量均滿足設計規范標準，最大沉降量7.15 mm≤40 mm，成樁質量良好，驗證了深厚軟土地區水泥土攪拌樁復合地基施工方案的可行性，為該類工程提供技術參考。