1、.淺談粉細砂軟基上的水泥深層攪拌樁施工質量控制雪鷹領主 http:/www.wucuo.cc/dlong 摘要：南水北調漢江興隆水利樞紐工程在粉細砂軟基上首次大規模采用高置換率水泥攪拌樁、格柵式布置，以此提高地基承載力和形成懸掛式防滲墻。由于攪拌樁施工屬于隱蔽工程，因此如何確保施工質量，是工程施工過程控制的重要內容，筆者根據多年的現場管理經驗，通過對興隆樞紐工程攪拌樁施工的質量控制進行分析，以期為今后攪拌樁在粉細砂軟基層上施工管理提供參考。 關鍵詞：粉細砂軟基水泥深層攪拌樁施工質量控制 1工程概況 南水北調興隆水利樞紐工程主要由泄水閘、電站、魚道、船閘及交通橋組成。正常蓄水位36.2m，水庫總

2、庫容4.85億m3，灌溉面積327.6萬畝，規劃航道等級級，電站裝機容量40MW。 興隆水利樞紐主要建筑物地基處理以水泥攪拌樁為主，其它還布置有塑性混凝土防滲墻、鉆孔灌注樁等。設計采用高置換率的格柵形式布置攪拌樁復合地基進行處理。 泄水閘水泥攪拌樁工程量44.2萬m，樁徑600mm，樁長12m15m，置換率20%；電站6.8萬m，樁徑800mm，樁長5m-7m，機組段置換率為58%，安裝場68%；船閘8.2萬m，樁徑800mm，樁長10m12m，上閘首置換率50%，下閘首40%，閘室30%，總計59.2萬m。 壩址區廣泛分布第四系沖積層，由全新統和上更新統沖積粉細砂、砂卵石和粉質壤土（粉質粘土

3、）、淤泥質粉質壤土等組成，總體厚度約60m。 全新統上段粉細砂承載力特征值110120kPa，作為天然地基不滿足建筑物基底應力要求，承載力偏低，沉降變形大，須對地基采取加固措施。上更新統砂礫（卵）石層強度較高，但埋深大，不宜直接作為建筑物持力層。含泥粉細砂、粉細砂具中等透水性、砂礫（卵）石層具強透水性，存在滲漏與滲透穩定問題。 2攪拌樁施工技術 21先導孔施工技術 為確定和復核攪拌樁設計樁底下限深度和地層特性，沿壩基軸線每間隔50m布設一個先導孔，局部地質條件變化較大的地段，適當加密先導孔。泄水閘標共布孔35個，電站標14個，船閘標27個。對先導孔鉆取芯樣進行分析與地質編錄，以此繪制地質結構圖

4、。 根據先導孔揭示的地質情況，確定攪拌樁樁體底部高程和樁長（設計要求樁體底端深入礫石持力層不小于50cm）驗證地質情況與做好針對不同地質層可能出現的施工問題的處理預案。 22設備選型 興隆樞紐工程攪拌樁采用的設備：單軸（單軸噴漿，號SP-5、ZGZ-A、SPM-518）、多軸（多軸噴漿，型號SPM-5、SJB-、JSZ120-33、SPM518、上海JB160）等不同型號施工設備、工藝滿足設計要求。 23施工技術 231工藝流程 根據興隆樞紐工程地質條件的特殊性與工藝試驗的成果，攪拌樁采用四攪四噴成樁的工藝進行施工。 232攪拌樁施工 （1）水泥攪拌樁開鉆之前，用清水清洗整個管道并檢查管道中有

5、無堵塞現象，待水排盡后方可下鉆。 （2）漿液配置。按試驗確定的配比拌制漿液。拌制好的水泥漿液不得發生離析，存放時間不應過長，水泥漿隨配隨用。 （3）第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應小于總量的1/2，嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作，復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間與噴漿壓力按生產性試驗結果確定。 （4）為保證攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30s，進行磨樁端。余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30s。 （5）施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后要連續作業，不得中斷噴漿。 （6）施工中發現噴漿量

6、不足，應按監理工程師要求整樁復攪。復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時，應及時記錄中斷深度，在12h內采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm。超過12h應采取補樁措施。 （7）孔位偏差（或變動）超過規定值都必須加補攪拌樁，以確保攪拌樁的可靠連接。加補措施和加孔補樁資料報送監理審批。 （8）攪拌頭未到底或提升過快，旋轉過快或過慢等任何一種不良情況，施工完成的攪拌樁均應重新補漿攪拌或加孔補樁。補漿措施和加孔補樁情況報送監理審批。 （9）攪拌中遇有硬土層，攪拌鉆進困難時，應啟動加壓裝置加壓，也可采取沖水下沉攪拌。采用后者鉆進時，噴漿前應將

7、輸漿管內的水排盡，為防止斷樁，將攪拌樁機下沉至停漿位置以下0.5m（如采用下沉攪拌送漿工藝時則應提升0.5m），待恢復供漿時再噴漿施工。因故停機超過3h，應拆卸輸漿管，徹底清洗管路。發生提升困難時，采取中間軸噴風，兩側軸噴水，以達到減小土體密度、摩擦力等。等處理完畢后，噴頭重新下沉至事故點以下50cm重新噴漿。 （10）當噴漿口被提升至樁頂設計標高時，停止提升，攪拌數秒，以保證樁頭均勻密實。偏旁漿面應高出樁頂設計標高0.5m，開挖時再將超出樁頂標高部分鑿除。 3質量控制 31質量控制指標 311設計指標 攪拌樁樁體厚度不應小于設計規定值，且必須滿足下列要求： （1）單軸抗壓強度：R282.5M

8、Pa； （2）滲透系數：Ki*10-6cm/s； （3）滲透破壞比降：J50。 312南水北調興隆工程水泥攪拌樁檢驗項目質量標準 表1水泥攪拌樁檢驗項目和質量標準 注：（1）水泥用量、漿液總用量、噴漿提升速度施工工藝控制指標等還應根據生產性試驗確定。（2）夯填度指夯實后的褥墊層厚度與虛體厚度的比值。 32旁站監控 主要監控攪拌樁施工是否按照既定的技術參浸透進行施工。主要監控內容為：樁位、樁號是否準確、防止漏樁；樁的深度、垂直度及鉆桿的轉速是否符合要求；水泥摻量（漿液濃度）是否滿足配比要求等。具體做法是：檢查施工記錄、建立攪拌樁施工臺賬。旁站監理要及時檢查施工單位現場記錄人員填寫的記錄表是否及時

9、、準確、齊全。同時也要作好同步記錄，做到每一根樁都有“身份”，隨時都可以檢查施工情況。 33過程質量控制 331原材料與室內試驗 攪拌樁在施工前須進行室內配合比試驗。根據確定的現場原狀土的密度，按不同漿液比級，不同水泥摻入量進行配比試驗。 （1）水泥摻入比確定 在先定試驗部位（與實驗施工條件相近或相似）進行原狀土的取樣，并進行容重測試，以確定單位土體體積的水泥摻入量。 （2）室內配合比試驗 通過水泥土室內配合比試驗，確定水泥土抗壓強度與水泥摻入量及水灰比的關系。 1）試驗項目 水泥漿液性能試驗的項目為：密度、粘度、穩定性、初終凝時間。水泥土凝固體的力學性能試驗項目為：抗壓強度、滲透系數、滲透破

10、壞比降。漿液性能試驗按常規的方法進行。 2）資料分析及配合比的確定 通過試驗、對比分析選定最優水泥土配合比，作為工藝試驗的主要依據。興隆工程三個標段通過分別試驗：水泥采取P.042.5MPa硅酸鹽水泥，水灰比1：1，水泥摻入量18%、20%時均能滿足設計各項指標要求。 332工藝試驗 不同深度、不同部位的砂層，其天然密度、含水率存在離散型；現場攪拌成型與室內常規成型工藝及效果存在差異；采取不同的攪拌機具與施工工藝，其成樁效果存在不同，必須結合現場試驗對室內最佳施工配合比、工藝參數進行論證與調整，從而確定最終的施工技術參數。 3321工藝試驗要求 （1）在批準的試驗場地，進行與實際施工條件相似的

11、現場生產性試驗。試驗前承建單位提交生產性試驗大綱，報監理批準。 （2）試驗項目包括：水灰比、水泥摻入比；抗滲性、樁體強度、地基承載力滲透系數；灰漿泵壓力、輸漿量、灰漿經輸漿管到達攪拌機噴次數；樁間切割最大允許間隔時間、樁頭開挖方法及時間等施工工藝參數與機械選型。 （3）復合地基工藝試驗，攪拌樁應不少于3根；防滲墻應形成軸線長3m的墻體。 （4）工藝試驗完成以后，進行淺部開挖，檢查樁體均勻性、樁徑、墻厚、樁位偏差及樁間搭接等是否滿足設計要求。 （5）生產性試驗結束后，試驗成果與確定的施工技術參數報監理批準，技術參數一經確定，不得擅自改變。 （6）根據生產性試驗成果編寫施工組織設計報監理組織會審。

12、 3322工藝試驗成果 參照設計單位的水泥攪拌樁工藝試驗結果，各標段按設計所取原狀土密度1.85g/cm3及實測密度1.54g/cm3，分別進行0.8：1、1：1兩種水灰比下的15%、18%、20%水泥摻入量的配套試驗。試驗成果表明，采用P.042.5MPa硅酸鹽水泥、水灰比較：1、水滲摻入量18%、20%時同，選用多軸（多軸噴漿、型號SPM5，SJB、JSZ12033上海JB160型設備）和單軸等不同型號施工設備，提升下沉速度不大于1.0m/min時，四攪四噴施工工藝能滿足設計各項指標要求。 333漿液控制 （1）漿液的拌制，攪拌樁漿液主要材料為水泥。水泥在使用前應按規定進行檢測，拌合用水應

13、符合質量標準。若需要使用外加劑及摻合料，應通過試驗確定。為防止水泥漿發生離析，在灰漿拌制機中要不斷攪動，壓漿前才緩慢倒入集料斗中。漿液倒入時應加篩過濾。水泥漿液應隨配隨用。 （2）水泥漿液存放的有效時間應符合下列規定： 1）當氣溫在10以下時，不宜超過5h； 2）當氣溫在10以上時，不宜超過3h； 3）漿液存放時應控制漿體溫度在5-40范圍內，超出上述規定應廢棄。 （3）不同生產批號水泥的各種不同配比漿液，應取樣制作試件，進行漿液和漿液凝固體的物理性能、力學性能試驗。 1）漿液性能試驗的內容為：比重、粘性、穩定性、初凝、終凝時間。 2）凝固體的力學性能試驗內容為：抗壓、抗折強度。 （4）攪拌樁

14、質量控制重點是水泥用量。水泥用量通過漿液濃度和漿液用量來控制。每臺機械必須配備電腦記錄儀，記錄漿液流量及用量；配備比重儀，檢查漿液濃度和水灰比。同時還要不定期在同一時間對記錄儀漿液用量記錄與漿槽的用量進行校對檢查。 334樁位控制 （1）樁位是否準確，防止漏樁。攪拌樁在施工時會有部分水泥土攪拌物返出地面，相鄰樁位的標記易被埋沒，導致樁位錯亂甚至漏樁。為防止漏樁，事前做好牢固易找的樁位標記，繪制樁位排列編號圖。按照樁位排列編號圖逐行攪樁，完成一個勾一個，中間不得跳樁。若發生樁位標記被破壞，通過其他樁位的標記來丈量確定。 （2）按設計圖紙對樁體中軸線及每個樁體進行定位、測量放線作出明顯標示。孔位線

15、必須準確，樁機鉆頭對位也必須準確。 （3）在樁機中部靠近操作臺一邊焊上鋼筋，始終指向地面鋪設的一條平行于墻體軸線的基準線，并用小竹簽標記定量平移的點，保證樁機每次的樁位準確。 （4）用于防滲墻的攪拌樁，樁位最大允許偏差2.5cm；用于復合地基的攪拌樁，最大允許偏差5cm。 （5）攪拌機沿導向架下沉，用于防滲墻攪拌樁的垂直度不應大于0.5%，用于復合地基的垂直度不應大于1%。 335設備控制（葉片、垂直度、深度、轉速） （1）攪拌樁樁徑靠攪拌機葉片控制，葉片直徑及誤差決定了樁徑大小。攪拌葉片尺寸每個樁體施工時檢測一次，偏差控制在3%以內。 （2）樁長用設備深度記錄儀、垂直度用垂直儀、水平儀來控制

16、。機架上標示明顯度量刻度，可直觀量測鉆桿下攪深度。有搭接要求時垂直偏差不得超過0.5%，樁位偏差不大于20mm。每個樁位的垂直度及偏差均應進行檢測。 （3）鉆桿轉速、提速、復攪次數對攪拌樁質量有重要影響。攪拌樁攪拌均勻程度沒有一個定量指標，地基中某點被攪拌次數大于20次時，可以認為攪拌是比較均勻的。攪拌機鉆頭轉速的快慢主要受到地層軟硬、機械動力、攪拌次數、灌漿量限制等因素影響。首次下行切割時原狀土體，常選用較低轉速以避免機械持續高負荷運轉；后續下行和上行切割的是擾動土體，選用較高轉速以提高施工速度和效率。興隆攪拌樁施工提速控制在0.6-1.0m/min、四攪四噴全程噴漿，樁體均勻效果較好。 3

17、36接頭處理 （1）接頭處理要求： 合理確定施工程序、施工順序、機械配置，避免樁間形成冷接縫，對樁接頭是十分重要的。對于要求搭接的樁，根據試驗樁與樁的搭接時間，不得大于22h。如因特殊原因超過上述時間，對最后一根樁先進行空鉆留出榫頭以待下一批樁搭接。如間歇時間過長，與后續樁無法搭接時，采取局部補樁或注漿措施。 （2）接頭處理方法： 1）噴漿的樁體達到初凝狀態后，相鄰兩側需要搭接的樁位采用單頭設備噴水攪拌留出榫頭，待繼續施工時將榫頭處樁位繼續噴漿攪拌施工； 2）允許時間內不能完成搭接的樁體，采用不噴漿方式預留樁位，待相鄰樁體達到初凝狀態后，噴水攪拌（水樁），即對需搭接的15cm進行攪拌留出榫頭，

18、待繼續施工時自榫頭處搭接施工。 3.3.7現場記錄 檢查承建單位現場記錄是否及時，準確與齊全。現場施工記錄包括： （1）施工樁號、施工日期、天氣情況；（2）投入人力和設備以及臺時生產率；（3）鉆機轉速；（4）鉆進、提升速度；（5）灰漿泵壓力、管道壓力；（6）漿液流量；（7）噴漿深度、停漿標高；（8）每米噴漿量和外摻劑用量；（9）復攪深度；（10）表示工程進度的時間橫道圖；（11）施工質量缺陷記錄、缺陷分析及處理結果；（12）質量事故處理報告；（13）其他有關資料。 34一次成樁率控制 興隆攪拌樁施工初期、施工單位經驗不足，處于摸索階段，完成攪拌樁3574.5米，其中缺陷樁655.5米，合格率僅

19、為81.7%，后期將存在大量補樁作業。通過排列圖仔細查找了影響施工質量各個因素。 從排列圖中可看出樁體勻稱性差和樁徑誤差所占比重最大，達到80.59%，遠高于其它三類缺陷樁，是影響攪拌樁一次成樁合格率的主要問題。重點解決了這兩類問題后，一次成樁合格率得到很大提高，合格率由原來的81.7%提高到97.9%。 4 缺陷判斷與處理 41缺陷類型與判斷 （1）砂樁。水泥用量不足或無水泥，注水空攪形成的樁。開挖檢查時（或樁頭鑿除時）錘敲打樁體發現強度明顯不足（或無強度），此類樁需要重新補樁。 （2）樁位不準、樁間距過大、成樁軸線錯位、樁間明顯沒有搭接或搭接尺寸不夠。主要為樁位放線不準或機械就位發生偏差；

20、先施工樁初凝或凝固后，后續樁與其搭接時鉆桿容易向軟基方向偏斜，導致后續施工樁位不準。 （3）樁體直徑偏小。主要為攪拌葉片磨損和損壞，葉片尺寸不夠，致使樁徑不滿足設計要求。 （4）斷樁。由于攪拌機提升速度過快，造成局部攪拌不勻而斷樁或供漿不連續，容易出現斷樁。 （5）沉陷樁。成樁后初凝前，樁體頂部出現沉陷。沉陷樁與地址條件有關。粉細砂層在基坑深井降水抽排時，地下水呈動態狀，水位逐步下降，由于粉細砂具中等透水性、砂礫（卵）石層具強透水性，隨著深井降水原來粉細砂飽和含水會初步脫水，攪拌樁在初凝前，存在樁體一部分漿液會通過粉細砂透、脫水損失，造成樁體下沉。同時攪拌機鉆桿和鉆頭在攪拌中擠占了樁體的部分體

21、積，鉆桿上提時，拌合物自然下墜密實也會造成樁體下沉。 42缺陷處理 經業主、設計、監理、施工四方共同研究對缺陷樁進行處理。 （1）樁位不準、樁間距過大、成樁軸線錯位等缺陷，在樁體未初凝前，可以在樁原位進行復攪完成工藝工序。若不具備復攪條件，采取原位補樁或在缺陷樁兩側對稱補樁。補樁的控制參數與原樁相同。部分密集樁區由于樁間區域小于樁徑，不具備二次下鉆攪拌補樁施工條件，可采用成熟的高噴樁工藝在相應位置補樁、加固；對于樁體直徑偏小缺陷，攪樁前對葉片量測尺寸，隨時對葉片補長，控制偏差。 （2）斷樁。主要靠施工過程來控制。要做到隨時監控制漿、供漿、泵壓力、電氣設備、驅動設備、人員操作等環節是否正常可控。

22、事后檢查成本高，難度大。斷樁采取補樁措施處理。 （3）沉陷樁 根據具體沉陷深度，用原狀土提前在基礎面預回填鋪設大于沉陷厚度的土層，作為預留樁沉陷層，待樁強度滿足設計要求后，對預鋪層進行開挖清除。同時在深攪樁施工期間，嚴格控制基礎降水抽排強度，穩定地下水位，對樁沉陷有一定預防作用。 5 質量效果檢驗與評價 51 觸探檢驗 成樁后3d內，用輕型動力觸探法（N10），動探擊數50次檢查每米樁深的均勻性。檢驗數量為施工總樁數的1%，且不少于3根。泄水閘標共檢查409點，船閘標檢查102點，電站標檢查288點。結果表明泄水閘、船閘及電站標所檢測的各組樁體基本均勻，符合要求。 52 樁位檢查 檢查樁體是否

23、排列整齊；樁位偏差是否符合設計要求；樁頂高程開挖控制是否平齊。三個標檢查樁體排列整齊，樁位偏差受控，樁頂高程控制平齊。 53 鉆孔取芯檢查 施工28d后，采用鉆機鉆孔取芯，檢驗水泥土的單軸抗壓強度、芯樣的完整與密實性；注水檢查滲透系數及滲透坡降比。檢驗數量為總樁數的0.5%，且不少于3根。通過檢查顯示，三個標段芯樣表面光滑，氣泡較少，整體較均勻密實；芯樣強度、滲透系數。滲透坡降比滿足設計指標要求（表2、表3）。 表2抗壓強度檢測統計表 表3 滲透系數及滲透比降檢測結果統計表 54開挖檢查 成樁28d后，對樁體成墻外觀開挖檢查，開挖深度2m3m。檢查樁體圓勻、縮頸及回陷情況；檢查樁體均勻、有無松

24、散與孔洞；檢查樁體直徑、搭接及墻體厚度情況。檢查數量為總樁數的5%。 泄水閘、電站、船閘工程攪拌樁開挖檢查結果：樁體外觀光滑平整，樁徑及樁體搭接等檢查項目均滿足設計及規范要求（表4）。 表4 水泥攪拌樁開挖檢查情況表 55 承載力檢驗 基樁載荷試驗數量為承載力檢驗樁數的20%，且每項單體工程不應少于3個點。單樁、兩聯樁、三聯樁分別取為基樁載荷試驗總數量的三分之一。檢查方法采用慢速維持荷載法。 （1）泄水閘156#閘室段、消力池、左岸門庫及上下游翼墻段基樁豎向靜載試驗共抽檢203點，復合地基靜載試驗共抽檢39點。檢測結果表明，基樁豎向抗壓承載力特征值均滿足（設計豎向承載特征值）不小于單樁208K

25、N、二聯樁404KN、三聯樁608KN的要求；滿足復合地基承載力特征值大于218KPa要求。 （2）電站進行了28組單樁、兩聯樁、三聯樁復合地基靜載荷試驗。廠房安裝場區復合地基承載力特征值489KPa，滿足設計要求；廠房機組段場區復合地基承載力特征值區463KPa，滿足設計要求。電站進行了11組單樁、兩聯樁、三聯樁靜載荷試驗，廠房安裝場及機組場1-16區基樁靜承載荷試驗承載力特征值489KN，滿足設計要求；兩聯樁及三聯樁的承載力特征值均滿足設計要求（表5、表6）。 表5電站1單元基樁靜載荷試驗結果統計表 表6 電站6單元復合地基靜載荷試驗結果統計表 （3）船閘工程上閘首、閘室段及消力池基樁靜載共檢測38點，復合地基靜載共檢測