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水泥攪拌樁的未來(lái)發(fā)展方向

（陳新洋）

 

【摘要】本文通過(guò)水泥攪拌樁的施工實(shí)踐，總結(jié)出現(xiàn)行規(guī)范和施工實(shí)踐中存在的問(wèn)題，并加以總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁 深層攪拌樁 壓漿泵 流動(dòng)度 早期強(qiáng)度 檢測(cè)

    水泥攪拌樁最早在美國(guó)研制成功，國(guó)內(nèi)由冶金部建筑研究總院和交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院于1977年開(kāi)始進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和施工機(jī)械研制工作。1980年在工程中正式應(yīng)用深層攪拌法加固軟土地基。

    國(guó)內(nèi)水泥攪拌樁在近30多年迅速發(fā)展，已能批量生產(chǎn)各種類(lèi)型的深層攪拌機(jī)械，形成了一套可用于復(fù)合地基處理、堤壩防滲及基坑支護(hù)等用途的施工方法，該施工方法已廣泛應(yīng)用于水利水電、工業(yè)與民用建筑、鐵路、公路、市政等各個(gè)領(lǐng)域。它分為水泥攪拌樁（濕法）和水泥攪拌樁（干法）二種型式。

    筆者通過(guò)蘇州市七浦塘拓浚整治工程常熟段七標(biāo)的水工建筑物和河道擋墻基礎(chǔ)下水泥攪拌樁（濕法）的地基處理的施工和管理體會(huì)，談?wù)勎磥?lái)的水泥攪拌樁的發(fā)展方向。

一、水泥攪拌樁機(jī)的優(yōu)化升級(jí)

    目前水泥攪拌樁（濕法）的施工機(jī)械一般都采用SJB型水泥攪拌樁機(jī)，目前一般都采用的是下行噴漿的作業(yè)模式，主要考慮的是鉆進(jìn)開(kāi)始時(shí)帶漿作業(yè)可以避免噴漿口的堵塞，但下行噴漿會(huì)發(fā)生由于土層變化引起鉆桿下行速度的變化，從而發(fā)生段漿量波動(dòng)的情況，會(huì)發(fā)生較軟土層的噴漿量較少的不利情況，所以規(guī)范推薦的鉆桿提升噴漿的作業(yè)模式，主要考慮的是噴漿及攪拌的均勻性。水泥攪拌樁機(jī)的設(shè)備生產(chǎn)廠家要進(jìn)行研發(fā)，生產(chǎn)出上行噴漿且不易發(fā)生噴漿口堵塞的施工設(shè)備，滿(mǎn)足規(guī)范和工程施工的需要。

二、提高壓漿泵的工作壓力

    目前水泥土攪拌機(jī)械配置的泥漿泵的工作壓力一般為0.2~0.5MPa，水泥漿的噴出壓力不大，水泥漿與土的攪拌均勻是依靠攪葉與土的切削作用以及使土顆粒在離心力和重力的共同作用下與漿液攪拌混合來(lái)完成。而壓力增大到5MPa，可以使噴出的漿液形成一股能量集中的液流，直接沖擊破壞土體，形成沖擊力，增加攪拌的效果，保證了攪拌均勻。高壓力的水泥攪拌樁實(shí)際上就是吸取了高壓旋噴樁的攪拌均勻的優(yōu)點(diǎn)，從而更加保證水泥攪拌樁的施工質(zhì)量。

此外，由于高壓的作用，使部分漿液通過(guò)滲透作用擴(kuò)散到樁間土體，提高了樁間土體的抗剪強(qiáng)度，從而達(dá)到了提高復(fù)合地基承載力的作用。

三、增加水泥漿流動(dòng)度的檢測(cè)參數(shù)

   目前用于地基處理單軸深層攪拌樁的水泥漿水灰比規(guī)范規(guī)定可取0.5~0.6，對(duì)于防滲工程和支護(hù)工程，如H型鋼水泥土攪拌樁的水泥漿水灰比最大可取2.0，增加水泥漿水灰比的目的就是保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件下增加其流動(dòng)性和減少摩擦阻力，便于水泥漿的輸送和型鋼的插入，便于工程施工，但相關(guān)規(guī)范對(duì)其流動(dòng)性的指標(biāo)提的較少，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）僅說(shuō)明在設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行處理地基土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)擬處理地基土層的性質(zhì)，選擇合適的固化劑。目前不同廠家生產(chǎn)的水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量都不同，有的水泥漿在按試驗(yàn)室的配合比現(xiàn)場(chǎng)拌制時(shí)流動(dòng)性較差，或者流動(dòng)性隨時(shí)間的損失大，不能滿(mǎn)足施工要求?！豆窐蚝┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011)在介紹預(yù)應(yīng)力孔道壓漿時(shí)提出水泥漿的流動(dòng)度要求：初始流動(dòng)度10~17s，30min流動(dòng)度10~20s，60min流動(dòng)度10~25s。并專(zhuān)門(mén)制定了試驗(yàn)方法。可以在制定水泥攪拌樁標(biāo)準(zhǔn)時(shí)借鑒參考。

四、提高水泥土攪拌樁的早期強(qiáng)度

    水泥土的強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而增大，在齡期超過(guò)28天后，強(qiáng)度仍有明顯增加，為了降低造價(jià)，對(duì)承重?cái)嚢铇对噳K國(guó)內(nèi)外都取90天齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期。對(duì)起支擋作用的承受水平荷載的攪拌樁，考慮開(kāi)挖工期影響，水泥土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)可取28天齡期為標(biāo)準(zhǔn)齡期。從抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得知，在其他條件相同時(shí)，90天齡期與28天齡期的水泥土抗壓強(qiáng)度換算公式為fcu90=(1.43~1.80)fcu28,當(dāng)齡期超過(guò)3個(gè)月后，水泥土增加緩慢，180天的水泥土強(qiáng)度為90天的1.25倍，而180天后水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)未停止。

   在水工建筑物水泥攪拌樁的地基處理，需要等90天齡期進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)間是較長(zhǎng)的，工程進(jìn)度和工期要求往往不允許，為此，如何提高水泥土攪拌樁的早期強(qiáng)度，盡快達(dá)到水泥土強(qiáng)度指標(biāo)值，是一個(gè)迫切解決的實(shí)際問(wèn)題，筆者通過(guò)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的實(shí)踐操作，總結(jié)出如下幾種方法。

①增加水泥摻量，目前設(shè)計(jì)一般推薦采用15%的水泥摻量，為提高早期強(qiáng)度，可提高到18%~20%。

②摻加早強(qiáng)劑：選用三乙醇胺、氯化鈣、碳酸鈉、水玻璃和石膏等早強(qiáng)劑對(duì)水泥土強(qiáng)度有增強(qiáng)作用。

③提高水泥的強(qiáng)度等級(jí)。以前工程水泥攪拌樁常采用P.O32.5（原425），現(xiàn)在工程使用較多的P.O42.5水泥。為增加早期強(qiáng)度，可以考慮采用P.O52.5水泥或者采用早強(qiáng)型42.5R、52.5R水泥。

④加強(qiáng)水泥土攪拌的現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)溫度。對(duì)成樁后注意保溫養(yǎng)護(hù)，對(duì)水泥攪拌樁特別是上部樁頭有一定的作用。

⑤摻粉煤灰：當(dāng)摻入與水泥等量的粉煤灰后，水泥土強(qiáng)度可提高10%左右，目前粉煤灰的材料單價(jià)也高，水泥土強(qiáng)度提高幅度不大，性?xún)r(jià)比不高，在粉煤灰資源較多的地方可以考慮。

五、水泥攪拌樁的命名

   水泥攪拌樁是從美國(guó)研制成功，它的英文名稱(chēng)為Mixed in place pile(簡(jiǎn)稱(chēng)MIP法），中國(guó)人翻譯為深層攪拌樁，特指噴水泥漿作業(yè)的水泥攪拌樁。目前我們水利工程中采用的是電力部頒布的《深層攪拌法》（DL/T5425-2009)標(biāo)準(zhǔn)，就是這樣命名的，目前建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)都命名為水泥攪拌樁（濕法),與后來(lái)出現(xiàn)的相類(lèi)似的粉噴干水泥的攪拌樁稱(chēng)之為水泥攪拌樁（干法），我們覺(jué)得這個(gè)命名比較科學(xué)，水利水電的標(biāo)準(zhǔn)下版應(yīng)該更名為水泥攪拌樁（濕法），統(tǒng)一起來(lái)。

六、水泥攪拌樁的檢測(cè)方法

    目前，水泥攪拌樁的檢測(cè)，最權(quán)威最可靠最標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法就是復(fù)合地基承載力或單樁承載力的靜載試驗(yàn)，但由于其是利用堆載分級(jí)加載，試驗(yàn)復(fù)雜，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，檢測(cè)費(fèi)用高。目前也有其它一些輔助的檢測(cè)方法如：取芯法、動(dòng)力觸探等，但這些方法都是有損檢測(cè)，在樁身開(kāi)洞取芯，對(duì)樁身有所破壞。目前需要一種無(wú)損檢測(cè)的方法能較準(zhǔn)確地進(jìn)行水泥攪拌樁的檢測(cè)。目前不少學(xué)者正在研究用地質(zhì)雷達(dá)和地震面波的方法對(duì)水泥攪拌樁的樁長(zhǎng)和承載力檢測(cè)，希望盡快成熟推廣。

七、強(qiáng)化施工管理，提高施工質(zhì)量，為推廣水泥攪拌樁做貢獻(xiàn)。

    目前水泥攪拌樁的技術(shù)和規(guī)范以及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)都比較成熟，但由于水泥攪拌樁是隱蔽工程，長(zhǎng)期建筑市場(chǎng)不正規(guī)的做法形成的惡習(xí)，使水泥攪拌樁的施工質(zhì)量存在不盡如人意的地方，有的工程存在一些質(zhì)量和安全隱患，達(dá)不到工程設(shè)計(jì)要求。目前《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)依據(jù)水泥土樁身強(qiáng)度推算承載力的換算系數(shù)由原來(lái)的0.33降低到0.25，都反映了專(zhuān)家對(duì)市場(chǎng)水泥攪拌樁質(zhì)量的擔(dān)憂(yōu)和不確定性。還需要我們?cè)谑┕ひ痪€從事質(zhì)量控制和監(jiān)督管理的人員加大力度，為我們的水泥攪拌樁的未來(lái)發(fā)展做出自己的努力！

 

參考文獻(xiàn)：

1、《深層攪拌法》（DL/T5425-2009)

2、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)

3、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011)

4、《水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)范》(DB32/T2334-2013)

5、《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)——地基處理與基礎(chǔ)工程》SL633-2012

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