軟土地基處理中的水泥攪拌樁施工質量控制分析

◎ 呂圣華 廣東正方圓工程咨詢有限公司

水泥攪拌樁技術在軟土地基處理、基坑支護等工程中得到廣泛應用，其技術原理是通過攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌，起到提高土地承載力及其他物理性質的作用。軟土地基具有含水量大、孔隙大、強度低等特點，通過水泥攪拌樁技術進行軟土地基處理可以顯著提高地基初期強度，避免出現沉降、裂縫等質量問題。為提升工程效果，水泥攪拌樁施工期間應采取有效的質量控制措施。

1.工程概況

本工程采用水泥攪拌樁施工進行地基處理，進而提高地基承載力以及物理力學指標。根據設計要求，水泥攪拌樁施工使用P.0.42.5級復合硅酸鹽水泥，同時保證基坑支護攪拌樁水泥土試塊28d齡期無側限抗壓強度均值≧0.8MPa，90天齡期無側限抗壓強度均值為≧1.0MPa。根據試樁結果，基坑支護水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用20%；基坑地基處理水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用18%，保證滿足設計文件要求。

2.水泥攪拌樁施工流程

2.1 前期準備環節

水泥攪拌樁施工前期準備工作主要包括：①對施工現場進行清理平整處理，避免雜物、障礙物等影響施工。考慮到施工現場原地面承載力較低，可事先進行適當的填筑、碾壓處理，確保場地密實度滿足施工要求，為機械設備運行提供便利條件。②施工人員進行現場勘測，劃分水泥攪拌樁施工范圍，根據圖紙進行設計放樣，并標注樁位。③施工區域還應設置相應的排水設施，并完成臨時通道的修建。

2.2 試樁環節

在正式施工前，進行水泥攪拌樁試樁，以確定水泥摻量、噴漿流量、下沉速度、提升速度以及攪拌速度等控制參數。本工程中，使用P.0.42.5級復合硅酸鹽水泥，根據試樁結果，基坑支護水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用20%；基坑地基處理水泥攪拌樁水灰比采用0.55，水泥摻量采用18%。試樁完成后，提交試樁報告，經監理工程師和業主審批同意后，進行水泥攪拌樁施工。

2.3 水泥漿制備環節

在水泥漿制備過程中，施工人員應關注以下要點：①在準備土體攪拌所需要的泥漿時，按不同施工區域，嚴格控制水泥摻量分別為18%、20%，水灰比為0.55。②水泥漿制備應進行均勻攪拌，保證其黏稠程度符合施工要求，避免出現離析現象，同時對泥漿中的雜質進行過濾。

2.4 攪拌樁機鉆進下沉

在施工現場進行攪拌樁機鉆進，保證將樁機下沉至設計樁底，這一環節的施工步驟主要包括：①鉆機就位。本工程使用的是濕噴滾筒式水泥土攪拌樁機，借助設備自身系統實現移動就位，同時調節液壓平衡裝置保證樁機保持水平狀態；由施工人員操作鉆桿保證對準鉆孔樁位中心，同時確保垂直于地面，控制垂直度≤1%[1]。②啟動樁機。樁機啟動后，鉆桿開始下沉鉆進，進入土體后開始攪拌，下沉速度控制在0.6～0.8m/min，電機工作電流≤60A。③為避免出現噴漿口堵塞的情況，鉆桿鉆進期間應避免水泥漿液噴射，起到降低負載的作用。當鉆頭下沉至設計深度后，仍需繼續鉆進50cm，即可停止下沉。

2.5 攪拌樁機提升

在水泥攪拌樁施工期間，攪拌樁機需要提升鉆桿至地面并噴漿攪拌，提升過程應保證勻速，同時在具體操作中應關注以下要點：①施工人員開啟注漿泵后，保證從下向上噴漿，鉆桿提升與噴漿攪拌同時進行，使得水泥漿液可以與土體充分攪拌融合。②根據試樁情況以及施工現場土體的實際條件確定鉆桿提升速度，本工程中鉆桿提升速度為0.8～1.0m/m i n，鉆桿旋轉轉數為4 0 ～6 0 r/min，進而達到良好的攪拌效果。③這一環節中，可由計算機設備對水泥漿液噴入進行計量控制，并實現各項參數的準確輸出。

2.6 復攪噴漿下鉆

對施工現場土體進行復攪噴漿下鉆至設計深度，施工人員需要在第一次鉆進攪拌并提升至地面后再次操作鉆頭下沉并重復進行攪拌土體，控制鉆桿鉆進至設計位置，進一步實現水泥漿液與土體的充分混合。第二次鉆進速度及轉速等參數與第一次相同。

2.7 復攪提升

施工人員再次操作鉆桿提升至地面，這一環節需要關注的內容包括：①待鉆頭下沉至設計深度時，施工人員需要操作鉆桿向上提升，并進行充分攪拌。②提升鉆頭至距離樁頂1.0～1.5m處可控制增加噴漿，在此過程中，提升攪拌與噴漿同時進行。③由計算機設備對孔深范圍及補漿量等進行控制，保證每次噴漿量相同，以提升施工區域土體攪拌的均勻性。

2.8 移位清洗

在對樁機進行位移清洗時，施工人員需要操作鉆桿提升至地面，借助液壓平衡裝置保證樁機處于水平狀態，并利用其自身系統移動至下一樁位[2]。樁機使用完畢或處于較長等待時間下，施工人員可以開啟灰漿泵，通過清水清洗管壁殘留，避免下次噴漿時出現管道堵塞的情況。

2.9 成樁檢測

（1）成后3d內，采用輕型動力觸探（N10）檢查上部樁身的均勻性，檢查數量為施工總樁數的1%，且不少于3根。

（2）成樁7d后，采用淺部開挖樁頭進行檢查，開挖深度宜超過停漿（灰）面下0.5m，目測檢查攪拌的均勻性，檢測水泥土固結體的直徑、搭接寬度、位置偏差。檢查量為格柵墻攪拌樁總樁數的5%。

（3）成樁28d 后，宜用雙管單動取樣器鉆取芯樣檢測水泥土的單軸抗壓強度及完整性、水泥墻的深度。進行單軸抗壓強度試驗的芯樣直徑不小于80mm。檢測數量不小于格柵墻攪拌樁總樁數的1%，試樣無側限抗壓強度試驗，其強度不小于800KPa。表1為本工程水泥攪拌樁施工參數。

表1 水泥攪拌樁施工參數

3.水泥攪拌樁施工質量影響因素及控制措施

3.1 質量影響因素

（1）土層含水量。軟土地基具有含水量大、孔隙大、強度低等特點，土層中自由水的含量較大，造成氫氧化鈣含量不足，進而出現土體與水泥漿液水化反應不充分的現象。在這樣的情況下，土地前期的強度變化往往不達標，進而難以滿足施工要求。因此在進行軟土地基處理時，需要對土體含水量進行控制，通過外摻粉煤灰等方法改善土層的滲透性，為水泥攪拌樁施工的順利開展提供保障[3]。

（2）有機質含量。對于軟土地基來說，土體中的有機質含量往往比較高，更容易吸附在水泥顆粒表面，對土體與水泥漿液水化反應造成不利影響。同時受到有機質組成成分的影響，施工現場軟土大多為酸性性質，進一步對水泥漿液攪拌融合起到限制作用，不利于水泥攪拌樁施工的開展[4]。

（3）鉆機攪拌速度。在水泥攪拌樁施工過程中，施工人員需要對下沉速度、攪拌速度、提升速度等參數進行重點把控，根據現場勘查及試樁環節，基于現場土體條件、設備情況等對上述參數加以確定。通常情況下，可采用雙層十字型樁機鉆頭，其優勢在于具有良好的攪拌效果，但也會受到土層中雜質的影響，因此在攪拌之前，施工人員需要做好雜質清理工作。此外，實際施工中施工人員可根據成樁效果確定復攪次數，以保證土體與水泥漿液之間的充分攪拌混合，促進水泥攪拌樁施工質量的提升。

（4）水泥外摻劑。結合施工現場的實際情況來看，為提升水泥攪拌樁技術成效，可以添加一定的水泥外摻劑，起到減少水泥用量、優化成樁效果、提升土地強度的作用。常見的水泥外摻劑包括粉煤灰、石膏等復合固化材料，進一步促進水化反應，填充土層孔隙，保證土體強度達標。在此過程中，施工人員應對水泥外摻劑用量進行明確控制，通常可根據現場土質條件和施工要求來確定。

3.2 質量控制措施

綜合施工流程及質量影響因素來看，水泥攪拌樁施工期間可采取的質量控制措施包括：

（1）正式施工前，應根據現場條件及施工要求選擇合適的施工材料，采購環節應嚴格選擇生產廠家，同時根據材料特性選擇合理的運輸與儲存方式，避免運輸、儲存環節材料出現質量問題。

（2）在確定施工中使用的水泥外摻劑前，需要保證通過相應的加固土室內試驗。

（3）保證下沉速度、攪拌速度、提升速度等參數符合施工要求，施工人員應在試樁環節確定相應的施工工藝。

（4）水泥漿液應嚴格按照預定配比制備，同時進行過篩處理，注意水泥制備的連續性，避免出現離析現象。水泥漿液制備后應及時使用，若停置超過2h應降級使用。

（5）施工人員在操作中，應對攪拌機下沉、提升時間進行嚴格記錄，控制深度記錄誤差在10mm以內，時間記錄誤差在5s以內，進而為后續施工提供參考。

（6）保證葉片參數與攪拌速度等參數相適應，施工范圍內土體攪拌次數應≧20次，并記錄噴漿提升的速度和次數。

（7）水泥漿液達到出漿口位置時噴漿時間持續30s，待攪拌充分后提升攪拌頭。

（8）水泥攪拌樁施工期間，若受到相關因素影響出現停漿現象，應將鉆頭下沉至停漿點下方0.5m處，待噴漿恢復后再次提升實現供漿，若停漿時間在3h以上可由施工人員先進行移位清洗工作。

（9）樁頂設計標高與地面標高相近時，施工人員應格外重視質量控制工作，保證緩慢勻速提升鉆頭至地面，當鉆頭靠近地面位置時，應暫停提升數秒，以提升樁頭攪拌的密實性。

（10）本工程使用的是濕噴滾筒式水泥土攪拌樁機，運行期間應控制電機電流大小，同時將水泥攪拌樁偏差控制在允許范圍內。水泥攪拌樁允許偏差、檢測數量以及檢測方法如表2所示。

表2 水泥攪拌樁允許偏差、檢測數量、檢測方法

4.結語

綜上所述，在施工過程中，根據軟土地基的實際情況確定水泥攪拌樁施工各項參數，從材料、設備、技術等多角度進行施工質量控制，采用水泥攪拌樁對軟土地基進行處理，能夠達到預期效果。