工程案例
業務范圍
水泥深層攪拌樁在辦公樓地基加固中的應用
發布時間：2014-08-05
一 工程概況 成豐綜合樓工程位于深圳市福田區下梅林，為成豐電子廠區內的接建工程，與原有廠房緊緊相連。總建筑面積為4280m2，總高31.3m，共七層。主體為現澆鋼筋砼框架結構，按7度3級抗震設防。因預備改做廠房使用，樓面活荷載按工業廠房標準設計，為800KN/M3。
原設計采用人工挖孔灌注樁基礎，共24支樁。樁長約20m，要求樁尖達到中風化巖層，入巖深度1000mm，單樁容許承載力為2000Kpa（4500Kpa）。經我施工單位考察現場，并與建設方、設計院、監理公司共同分析研究后，發現不適宜采用人工挖孔灌注樁，原因如下：
施工人工挖孔樁中必須采用人工降水措施，最大降水深度初步估計已達20.3—22.3米。地下水屬“孔隙潛水類型”。人工降水以后，原廠房淺基礎以下的地下水會通過中砂層和粉質粘土層流失。根據地質勘察報告表明：中細砂層“壓縮性差異較大”；礫砂層壓縮性未描述；粉質粘土層“壓縮性屬中等”。降水后中細砂、礫砂、粉質粘土層可能因失水而固結、壓縮，其壓縮量較大，與擬建場地緊連的原廠房建筑可能會因地基不均勻沉降而造成開裂、傾斜等事故。由于擬建工程與原有建筑緊緊相連，無間距，帷幕施工（封閉降水）、回灌等技術無法實施。因此人工挖孔樁從施工上來說難以實施。
后經設計院作出更改，選用柱下獨立基礎（柱位及上部結構基本不作修改），對于軟弱地質則采用水泥深層攪拌樁法加固。
二、水泥攪拌樁設計概況
自然地坪標高約為-1.200。采用深層水泥攪拌樁加固地基，采用柱下獨立天然基礎，基底標高為-3.600。
設計參數：
總樁數599根，設計樁徑Φ550mm，設計樁頂標高-3.00，有效樁長8米，并根據現場土質狀況調整。
樁設計標高比基礎承臺底墊層或級配砂石墊層底面標高高出150mm，并保證設計樁頂標高同地面有50 mm以上距離。
單樁承載力標準值≥150Kpa，復合地基承載力標準值≥250Kpa。
水泥采用普通硅酸鹽425#水泥，水泥用量約為被加固土體重量的15%，即70.2kg/m。
水泥水灰比0.45-0.5，外摻石膏粉含量為水泥用量的2%，木質素黃酸鈣為水泥用量的2‰。
三、工程地質狀況
根據深圳市基礎工程公司所作的地質勘察報告（一九九六年三月），地質狀況自上而下依次為：
1、人工填土層
素填土：黃褐色-灰褐色，主要由粘性土含建筑垃圾等組成（表層多為砼地面）。層厚1.3-3.7米。
2、第四系沖洪積層
①中-細砂：灰褐、黃褐、灰黃等色，成層性較差，土質不均勻，其間平多量粉土及不規則薄層、塊狀的可塑-軟塑狀態粘土，濕-飽和，松散狀態。層厚0.7-2.0米.承載力低（120Kpa）。
②礫砂：褐灰-灰黃色，成分以石英質為主，混粘性土及卵石，局部夾團塊狀粘性土，濕-飽和，稍密。層厚1.1-3.0米。
3、第四系殘積層
粉質粘土：黃褐、灰褐夾灰黃素色，由混合巖風化而成，原巖結構尚清晰，含云母、石英粒及少量鐵錳氧化物；濕，可塑狀態。層厚10.5-13.4米。承載力較高，是建筑物天然地基良好持力層。
4、震旦系巖層
混合巖（略）
四 施工特點分析
水泥深層攪拌樁在許多工程中已有較成功的應用，它主要是利用水泥作為固化劑，在地基深處就地將水泥與軟土強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和變形模量。施工方法簡單，可不需降地下水措施，對地基土無較大的振動，機械噪音較小。它在處理淤泥、淤泥質土方面有較成熟的經驗。但本工程中施工還應注意如下因素：
1、本工程地質中存在較厚的砂質層（含大量粘性土），施工前應按設計院提供的配比做好原狀土的試配，準確確定外摻劑用量。
2、本工程水泥攪拌樁按柱狀設計，但柱基礎對地基的要求是以復合地基承載力來衡量的。設計院交底：檢測指標以復合地基承載力達標（250Kpa）為主要依據，對單樁承載力要求（150Kpa）僅作參考。
3、在施工機械的選型方面，必須考慮到許多類型的攪拌樁機鉆進能力較弱，而場地上部存在較厚的建筑垃圾層，含有許多石塊、砼塊。限于場地較小，基坑開挖后機械、材料無法運轉，故此在原狀地面施工，應選用鉆進力較大的機型，否則可能無法施工。
五 施工組織
一、施工部署
由于工期較緊，要求項目部建立健全質量崗位責任制、安全生產崗位責任制，嚴格遵照施工規范組織施工。嚴格執行圖紙會審，質量技術交底，原材料（構件）檢驗，三檢制度及樣板引路制度。做到質量、工期、安全均有層層把關、上交下接、責任到人。
依據工程地質資料，現場狀況做好現場平面布置，安排破砼地面、運輸砼碎塊并清理，做好樁點坐標及標高測控。
安排好打樁施工流水，布置水泥漿制備及泵送系統，考慮泵送距離小于50m。
二、機械設備準備
經對比選用如下機械設備：
（目前常用的攪拌機包括專用機械（如SJB系列），還有各種類型的樁機改裝的機械。有的機型僅靠電動機及配件自身的自重（約1.5噸）來獲得鉆進力，如（DJB型）；有的機型裝置有齒輪、鏈條，能通過電動機來獲得鉆進力和提升力，而且變檔、調速方便。經過對比與試攪，本工程主要采用的是后一種的改裝機型，單軸、葉片噴漿方式，不同直徑的葉片頭可調換，施工效率較高。）
三、主要材料：
水泥：采用湖南“浯溪”425#普通硅酸鹽水泥（旋窯），約350噸。庫存量不少于20噸；
石膏粉：7.0噸；
木質素磺酸鈣：700KG。
四、勞動力組織
上述勞動組織為攪拌樁施工班組定員，不包括項目經理部管理人員。
五、施工進度計劃
計劃工期：25天，計劃開、竣工日期：1999年1月29日～1999年2月25日。按臺班定額為60M/臺班，施工中基本按每日16小時作業，盡量趕搶工期，以保證整個單位工程工期指標的完成。
六 施工工藝及質量控制
（一）、施工參數
施工方法：二噴四攪（特殊情況采用三噴四攪）；
灰漿泵輸漿量：6m3/h；
泵漿工作壓力：0.5Mpa；
攪拌提升速度：≤0.5m/min。
輸漿時間：≤60s
單樁水泥用量：569Kg
單樁石膏摻量：11.4Kg
單樁木質素磺酸鈣用量：1.14Kg
（二）、施工方法
原則上按二噴四攪的方法，但在復雜地下土質狀況中，噴漿頭很容易被堵塞，故此采用三噴四攪的工藝，即“鉆進、攪拌”→“噴漿、提升、攪拌”→“噴漿、鉆進、攪拌”→“噴漿、提升、攪拌”的工藝進行，以提高工效。
1、定樁位
開工前施測出樁位點后，須經甲方或監理工程師復核無誤，用竹簽作好標記。鉆機對位時，作到鉆頭中心與樁位鉆桿一條線，且鉆機水平、周正穩固方可開鉆，施工中發現鉆機傾斜應立即矯正。
2、預攪下沉
待攪拌機的冷卻水循環正常后，啟動攪拌電機，放松鋼絲繩，使攪拌機沿導向桿攪拌切土下沉。如果下沉速度太慢，可從輸漿系統補給清水以利鉆進。
由于場地上層石塊較多，注意開始鉆進時適當調慢攪拌軸轉速，以免葉片折斷。當很難鉆進時，可重復“提升、鉆進”數次，直至順利下沉；當無法鉆進時，可與設計、監理方協調，根據基礎布置狀況，適當移位，或進行開挖處理。
攪拌時必須保證樁機導向架的垂直度，使攪拌樁的垂直度不超過1.0%，并檢查樁位偏差不大于50mm。
3、制備水泥漿
按設計要求配合比：采用普通硅酸鹽425#水泥，水灰比0.45-0.5（外摻石膏粉含量為水泥用量的2%，木質素黃酸鈣為水泥用量的2‰），并通過成樁實驗調整配比。在預攪下沉到設計深度前，制備好水泥漿。需用量按樁長每米不少于72kg準備。
4、噴漿攪拌提升
待攪拌機下沉到設計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，樁底端噴漿必須保證30秒以上的時間。之后邊噴漿、邊攪拌、邊提升，注意提升速度不大于0.5m/min。到達設計樁頂時，應停止提升，攪拌數秒。
成樁后應進行噴漿量檢查，如少于70.2kg/m，則應立即復攪補噴。
5、重復攪拌下沉、提升
為了防止攪拌頭葉片被堵住，在重復攪拌下沉時保持噴漿，這樣能有效保護噴頭，同時提高工效、保證質量。
6、清洗
7、移位
每次攪拌必須有專人負責記錄。
考慮樁頂與基礎底面接觸，受力較大，可以在樁頂1-1.5m范圍內再增加一次噴漿，以提高強度。
（三）、質量保證技術措施
1.加強對水泥等原材料的檢驗，各種材料應有出廠證明或檢驗單，并根據規范和技術要求進行檢驗，合格后方能使用。
2.水泥漿液應嚴格按設計配合比拌制，制備好的漿液不得離析，泵送必須連貫，同時從輸漿管到噴漿口的時間不得大于60S。
3.預攪下沉時不宜沖水，如遇較硬土層方可沖水以利下沉，但必須調整水灰比以防止成樁后強度降低。
4.嚴格按要求參數成樁。施工中如因故停漿應提起輸漿管，待恢復供漿后，應復攪下沉1M后再噴漿提升。
5.施工中派專人負責記錄。并應隨時檢查施工記錄，檢查水泥用量、樁長、攪拌提升時間、復攪次數、是否有斷樁等。對于不合格的樁應請設計院及監理、甲方到場會同解決。
6.按設計及規范要求進行質量檢驗。
七、質量檢驗結果
地基土承載力的檢驗委托深圳市福田建設工程質量監督檢驗站檢測。試驗按行業標準《軟土地基深層攪拌加固法技術規程》（YBJ225-91）和《深圳地區地基處理技術規范》（SJG04-96）規定執行。在施工完成的樁中，按成樁總數的0.5%，且不少于3點，選取三個點1#（A/4）、2#（B/3）、3#（B/4），做復合地基承載力試驗。試驗數據表明：各級荷載下的沉降變化比較穩定、沉降量緩慢遞增，P-S曲線無明顯的陡降段，總加載量已達設計要求值的2.0倍，累計沉降在7-9mm之間。其檢測結論為：復合地基土承載力均能滿足250Kpa的要求。
八、技術經濟效果
本工程通過優化設計，排除了不可行的人工挖孔樁方案，采用了水泥深層攪拌樁的方案，避免了采取人工降水、帷幕等較復雜的施工方法，也排除了施工中大量的不安全因素。同時針對場地特征，對各種機型作了優化選擇，采取了較科學的施工工藝和控制措施，保證了施工質量和工期。經過測算，采用水泥攪拌樁加柱下獨立基礎的方案，地下部分工程造價為：90萬元，而采用人工挖孔樁加樁承臺的方案，由于包含各種措施費用（降水等），造價約為125萬元。水泥深層攪拌樁在本工程因地制宜地采用，在技術和經濟上均取得了良好的效果。
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