淺議水泥攪拌樁在軟土地基中的應(yīng)用

丁 玲

水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法,它來(lái)源于日本在20世紀(jì)70年代中期開始推廣使用的深層攪拌法,簡(jiǎn)稱CMC工法。根據(jù)水泥水化的化學(xué)機(jī)理,利用水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機(jī)械,在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和。其施工工藝主要有兩種：一種先在地面把水泥制成水泥漿,然后送至地下與地基土攪和,待其固化后,使地基土的物理力學(xué)性能得到加強(qiáng);另一種采用壓縮空氣把干燥、松散狀態(tài)的水泥粉直接送入地下與地基土拌和,利用地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng)后,再進(jìn)行固結(jié),達(dá)到改良地基的目的。目前我國(guó)水泥攪拌樁施工較多采用“噴漿”工藝。

1 水泥攪拌樁的施工工藝流程及質(zhì)量控制

1.1 施工工藝流程

樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3 m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

1.2 質(zhì)量控制措施

1)水泥攪拌樁開鉆之前,應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆。2)為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求,在主機(jī)上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。3)對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。4)嚴(yán)格控制水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12%、每米摻灰量46.25 kg、高效減水劑0.5%。5)為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量,第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30 s,進(jìn)行磨樁端,余漿上提過程中全部噴入樁體,且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭,停留時(shí)間為30 s。6)在攪拌樁施工過程中采用“葉緣噴漿”的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣,當(dāng)漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí),隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和切削,漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。7)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50 kg。若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí),不得進(jìn)行下一根樁的施工。8)施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足,應(yīng)整樁復(fù)攪,復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障原因,噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在12 h內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施,并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100 cm,超過12 h應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。

2 水泥攪拌樁施工的管理措施

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工作統(tǒng)一安排部署,責(zé)任落實(shí)到人,成立水泥攪拌樁施工小組,加強(qiáng)人員組織和施工管理,確保水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制真正落實(shí)到位。

2.1 材料選用

在進(jìn)行施工前,確定攪拌樁所用的水泥品種及標(biāo)號(hào),并將符合要求的水泥樣品送中心試驗(yàn)室或監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方可使用。

2.2 施工機(jī)械

1)灰漿泵系統(tǒng)的檢查,檢查的主要內(nèi)容是灰漿泵的泵送壓力、管徑、攪拌桶容量等的具體數(shù)據(jù);2)攪拌機(jī)械的檢查,主要是攪拌葉片、間距、直徑、攪拌速度、提升速度;3)操作平臺(tái)的檢查,主要內(nèi)容是制動(dòng)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)是否可靠、電流電壓表是否符合要求。

2.3 施工資質(zhì)

1)施工單位的資質(zhì),主要是審核施工單位有無(wú)相應(yīng)的分包資質(zhì)和施工經(jīng)驗(yàn);2)施工人員的資質(zhì),施工人員有無(wú)上崗證,能否勝任該崗位。

3 工程實(shí)例分析

3.1 工程概況

蘇州吳越路道路改造工程項(xiàng)目,北起蘇福路,南至石湖景區(qū)的上方山腳下,于2008年 1月8日開工,2008年6月 30日竣工。由于工程地處蘇南水網(wǎng)地區(qū),沿線地形復(fù)雜,地質(zhì)條件差,設(shè)計(jì)在擬建道路范圍內(nèi)采用水泥攪拌樁作為地基處理的主要方式。為了保證工程質(zhì)量,制定了水泥攪拌樁的施工方案。

3.2 施工準(zhǔn)備

1)施工場(chǎng)地事先平整,清除樁位處地上、地下一切障礙(包括大塊石、樹根和生活垃圾等)。有部分場(chǎng)地低洼時(shí),回填黏土。2)水泥攪拌樁采用合格的R32.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。使用前,將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室做水泥檢測(cè)。合格后方才使用。3)鉆機(jī)及配套設(shè)置進(jìn)場(chǎng)后,對(duì)于基座高壓設(shè)備、管路系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)及密封性進(jìn)行全面檢查測(cè)試,尤其應(yīng)對(duì)噴粉計(jì)量裝置進(jìn)行核驗(yàn)。通過試鉆予以調(diào)整。根據(jù)樁長(zhǎng)在樁架上做出深度標(biāo)志,以便施工時(shí)隨時(shí)觀測(cè)記錄。

3.3 施工控制

經(jīng)過多次試鉆和調(diào)整,定出施工參數(shù)：鉆進(jìn)速度V=0.5 m/min～0.8 m/min,提升速度V=0.5 m/min～0.8 m/min,攪拌速度R=30 r/min～50 r/min,氣體流量Q=20 L/s,空氣壓力P=0.2 MPa～0.4 MPa,單樁水泥用量為35 kg/m。

檢查無(wú)誤后,鉆機(jī)就位,機(jī)座水平,樁架直立。為保證垂直度,可采用水平尺檢測(cè)基座是否水平,用掛垂球復(fù)核導(dǎo)架是否垂直,并予以校正。然后開機(jī)鉆進(jìn),鉆進(jìn)同時(shí)送氣,鉆進(jìn)平穩(wěn)、勻速,當(dāng)出現(xiàn)鉆桿跳動(dòng)、機(jī)駕搖晃等異?，F(xiàn)象應(yīng)停機(jī)檢查。當(dāng)鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)孔深以后,水泥粉體噴射機(jī)送灰,噴灰攪拌。然后緩慢提升鉆桿,不間斷地噴灰攪拌成樁至樁頂,樁身上部2 m～3 m范圍要求攪拌一次,當(dāng)鉆頭提升至地面不足50 cm時(shí),停止噴漿,孔口人工用黏土封填。

3.4 質(zhì)量檢測(cè)

1)水泥攪拌樁體施工質(zhì)量采用樁體鉆孔取芯的方法進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)設(shè)備采用GXY-1型巖芯鉆探機(jī),用巖芯管連續(xù)取芯;檢測(cè)孔位置布置在抽檢樁的樁頭,并偏離中心100 mm左右。抽檢樁號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)選定,并經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)。2)按照江蘇省高速公路建設(shè)指揮部蘇高技(2003)147號(hào)文《江蘇省高速公路水泥攪拌樁檢測(cè)工作實(shí)施細(xì)則》規(guī)定,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)描述,標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù),室內(nèi)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)對(duì)每一根抽檢樁進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)定。3)本次吳越路改造工程路基的水泥攪拌樁質(zhì)量檢測(cè)抽檢比例為1%,總進(jìn)尺32.5 m。共檢測(cè)5根水泥攪拌樁,綜合質(zhì)量評(píng)定為良的樁數(shù)為2根,綜合質(zhì)量評(píng)定為合格的樁數(shù)為3根,合格率為100%。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥攪拌樁通過特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和,使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土,處理效果顯著,處理后可很快投入使用。在工程施工中確保工程質(zhì)量的前提下能夠降低施工成本、縮短了基礎(chǔ)處理施工工期,因此使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工方案。

[1]江蘇省高速公路建設(shè)指揮部.江蘇省高速公路水泥攪拌樁檢測(cè)工作實(shí)施細(xì)則[Z].2003.

[2]地基處理及托換技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1996.

[3]龔志剛,朱曉龍.水泥攪拌樁處理地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].山西建筑,2008,34(3)：127-128.

[4]地基基礎(chǔ)工程監(jiān)理指南[M].上海：上海科學(xué)出版社,1999.

[5]地基處理手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.