探討水泥攪拌樁技術(shù)在水庫排險加固中的應(yīng)用

摘要 水泥攪拌樁作為一種行之有效的水庫加固除險技術(shù)，在近年來的水庫加固中起到了重要的作用，并得到了廣泛的使用。尤其是多頭小直徑深層水泥攪拌樁以其先進(jìn)的施工工藝、成墻厚度均勻、平整以及延續(xù)性好的優(yōu)勢得到了施工方認(rèn)可。文章結(jié)合某工程實例，論述了多頭小直徑深層水泥攪拌樁的技術(shù)特點、設(shè)備選型及施工前期準(zhǔn)備、施工方法與注意問題。

關(guān)鍵詞 水泥攪拌樁；水庫；排險加固

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0156-02

水泥攪拌樁作為一種行之有效的軟基處理方法，是通過將水泥漿注入泥土中，使得地基的性質(zhì)得以改善。但是在具體的施工中如何進(jìn)行組織及控制，才能使得水泥攪拌樁達(dá)到預(yù)想的效果成了面臨的主要問題。下面以某地的水泥攪拌樁工程實例為例，重點的介紹了多頭小直徑深層水泥攪拌樁的施工工藝及質(zhì)量控制，希望對這一技術(shù)的經(jīng)驗積累提供一定指導(dǎo)意義。

1 工程概況

某水庫由于建設(shè)時間久遠(yuǎn)，加之當(dāng)時的建設(shè)條件很差，為此工程質(zhì)量較差。經(jīng)過多年的運行，現(xiàn)今存在多處的滲漏問題。該水庫大壩的壩基屬于礫石結(jié)構(gòu)，壩身為黏土心墻。施工中采用多頭小直徑深層水泥攪拌樁進(jìn)行除險加固處理。

2 多頭小直徑深層水泥攪拌樁的技術(shù)特點

2.1 技術(shù)原理

多頭小直徑深層水泥攪拌樁利用水泥作為固化劑，通過特制的多頭小直徑深層水泥攪拌機在原地將固化劑與原位土進(jìn)行強制拌合，在連續(xù)的施工下就可以形成連續(xù)墻體。借助于摻合料與固化劑、地基土之間發(fā)生的復(fù)雜物化反應(yīng)，促使地基土形成整體性、強度、水穩(wěn)性較強的墻體，從而最終實現(xiàn)提升地基穩(wěn)定性、堤身的抗滑穩(wěn)定性以及滲透穩(wěn)定性的目的。

2.2 技術(shù)特點與性能指標(biāo)

多頭小直徑深層水泥攪拌樁的技術(shù)特點及性能指標(biāo)如下：

1）施工技術(shù)先進(jìn)。施工中采用3頭小直徑、帶氣帶漿、大深度的深層攪拌工藝，具有穩(wěn)定性好、重心低、穩(wěn)定性好以及施工效率高、精度高等優(yōu)勢。

2）使用這一工藝加固的墻體壁面光滑平整、厚度均勻、密實度高、延續(xù)性好，其滲透系數(shù)小于10 cm/s-6 cm/s，抗壓強度大于300 Mpa。

3）墻體較薄但是深度較大，墻體厚度為0.2 m-0.4 m，而深度可以在20 m內(nèi)自由控制。

4）對環(huán)境影響較小。首先是振動小、噪音低；然后是施工不影響地基原有的應(yīng)力，同時由于避免使用泥漿護(hù)壁，從而減少了環(huán)境污染。

這種施工技術(shù)采用水泥為原料，取材極為方便，通過配合原土，極大地節(jié)省了原料，每平方米的造價僅有100-120元/m2，較之混凝土防滲墻、一般的攪拌樁防滲墻以及高噴灌漿防滲墻具有明顯的優(yōu)勢，具體如下表1所示。

3 設(shè)備選型及施工前期準(zhǔn)備

3.1 主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

本工程選用SP—5A型大扭深層攪拌樁機及配套設(shè)施，主要的施工設(shè)備參數(shù)為：攪拌頭轉(zhuǎn)速為60 r/min，最大深度為20 m，發(fā)電機組為150 KW，最大扭矩為8500 Nm。

3.2 施工前準(zhǔn)備

1）工藝性試驗。進(jìn)行深層水泥攪拌樁加固必須進(jìn)行室內(nèi)加固土試驗，根據(jù)現(xiàn)場墻體土的性質(zhì)來選擇相應(yīng)的外添劑、固化劑以及施工參數(shù)，從而為實際的施工提供可靠的技術(shù)支撐。2）清除樁位的障礙物。對樁位地上以及低下的障礙物，包括生活垃圾以及樹根等進(jìn)行清理，使得施工場地平整，以保障水泥攪拌樁的成樁效果。3）保證進(jìn)場臨時道路的順暢，用電通過發(fā)電機提供，用水從水庫抽??；4）根據(jù)樁位的平面圖及主要軸線，利用經(jīng)緯儀及鋼尺確定樁位；5）測量現(xiàn)場的地面標(biāo)高，從而確定樁頂?shù)臉?biāo)高。

4 施工方法與注意問題

4.1 施工過程

1）樁基就位。首先要連接好輸漿管線，并將樁基移動到指定的位置對好樁位。同時鉆桿長度要選擇合適，采用直徑為35cm的鉆頭，然后經(jīng)過質(zhì)檢人員監(jiān)測無誤后可以開機作業(yè)。

2）啟動攪拌裝置。啟動攪拌裝置時要準(zhǔn)確的設(shè)定泥漿泵的壓力，一般控制壓力為0.2 Mpa-0.5 Mpa，控制水泥摻入量為12%-16%。

3）噴攪下沉。當(dāng)深層攪拌機的主電機開啟后，樁機的鉆桿開始垂直的下沉，其下沉速度為1 m/min-1.2 m/min，同時保證在下沉過程中所使用的工作電流不能大于額定值。如果遇到硬地層而出現(xiàn)下沉困難的問題要及時的調(diào)整水泥漿量，并實時的觀測監(jiān)督設(shè)備的運行情況，直至鉆頭下沉到預(yù)定深度。

4）攪拌提升。當(dāng)深層攪拌機下沉到設(shè)計深度后要在這一深度持續(xù)噴漿30 s，然后開始進(jìn)行勻速的攪拌提升。在整個提升過程中要保持連續(xù)送漿，不能有間斷。如果出現(xiàn)了間斷噴漿現(xiàn)象要在輸漿管沖水下沉的部位略停頓以加強攪拌噴漿效果。

5）重復(fù)攪拌下沉。重復(fù)以上所有操作，并對每一根樁都進(jìn)行重復(fù)攪拌噴漿。

6）移位。將加固完畢的機械移動至下一樁位，重復(fù)以上操作，直至完成工程。

4.2 施工注意事項

1）施工準(zhǔn)備階段要保證現(xiàn)場的平整，避免出現(xiàn)生活垃圾或者是回填雜土。同時要對將要使用的機械的性能及各項參數(shù)進(jìn)行檢驗，將相關(guān)的技術(shù)參數(shù)及時的提供給監(jiān)理工程師，以作為控制攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。

2）根據(jù)設(shè)計施工要求進(jìn)行工藝性試驗。通過試驗確定施工的各項參數(shù)，并在施工中嚴(yán)格的按照設(shè)計工藝進(jìn)行。如果樁的周圍出現(xiàn)了層土要對相對軟弱的土層進(jìn)行特殊處理，例如增加水泥摻和量或者是增加攪拌次數(shù)等。

3）保證攪拌頭的翼片數(shù)目、寬度以及攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度等要相互匹配，從而保證加固深度范圍內(nèi)的土體在規(guī)定的攪拌次數(shù)內(nèi)獲得滿足要求的強度。

4）在水泥攪拌樁施工中要保持?jǐn)嚢铏C導(dǎo)向架的與底盤垂直，垂直偏差要控制在1%以內(nèi)。此外樁位的偏差要控制50 mm內(nèi)，同時要保證成樁的樁長度以及直徑。

5）施工中所制備的漿液不能停放過長時間，以免漿液發(fā)生離析。泵送灰漿的過程必須連續(xù)，并按照試驗標(biāo)定的參數(shù)確定鉆頭起吊提升速度以及灰漿到達(dá)噴漿口所需時間。

6）施工中前臺與后臺的配合要緊密。首先前臺要按照設(shè)計的噴漿提升速度以及次數(shù)來施工，而后臺在供漿機停機后要及時的通知前臺。在這種情況下，前臺要將攪拌樁基下沉到停漿點以下0.5 m，等供漿恢復(fù)后在實施噴漿以及提升。

7）當(dāng)攪拌樁樁頂接近設(shè)計標(biāo)高時要注重樁頭的施工質(zhì)量，例如在距離樁頂0.5 m范圍內(nèi)增加一次噴漿攪拌。并且在在距離地面1 m時使用較慢的速度提出地面，在達(dá)到樁頂標(biāo)高時停止提升并攪拌10 s-20 s，從而確保樁頭的強度。

8）如果施工中發(fā)現(xiàn)輸漿管外壓、彎折以及漏漿等情況，此時要及時的清除外壓、理順管道，對于漏漿點及時的補漏。如果輸漿管道過長導(dǎo)致途中的壓力損失較大，此時可以考慮縮短送漿管線。

4.3 施工質(zhì)量控制

為了鑄造連續(xù)的防滲墻體，在施工過程中要保證攪拌樁基的傾斜度誤差可進(jìn)一步提高要求，例如小于0.5%，而樁位的誤差可進(jìn)一步控制在30 mm，同時樁間的搭接長度以及單元的搭接長度要大于100 mm。施工中所使用的灰漿水灰比一般控制在1：1-1.4：1，水泥摻入量控制在不小于100 kg/m2。當(dāng)然以上參數(shù)的具體設(shè)定還要參照施工工程的土層性質(zhì)、含水量以及孔隙率等情況。

此外為了提升防滲墻施工質(zhì)量，施工中攪拌機的下沉以及提升速率可以控制為0.5 m/min，同時施工間隔時間不能大于12 h，否則要通過補樁來保證防滲墻的連續(xù)性。在攪拌樁成樁過程中嚴(yán)禁出現(xiàn)斷漿現(xiàn)象，如果出現(xiàn)斷漿要將攪拌頭下沉到斷漿口下部1 m，然后待供漿開始后繼續(xù)噴漿攪拌。施工中要注意對攪拌機葉片尺寸的檢查，其磨損量要控制在葉輪直徑的2%以內(nèi)。

5 結(jié)束語

水泥攪拌樁通過特殊的深層攪拌機將固化劑及軟土結(jié)合起來，通過軟土硬化而實現(xiàn)墻體強度提升。這種方法具有處理效果顯著、易于控制以及施工工藝簡單的明顯優(yōu)勢。并且這種方法在處理之后可以很快的進(jìn)行后續(xù)施工，為此可以在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上縮短施工工期，可謂是一種科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的施工方法。

進(jìn)行水泥攪拌樁施工中要嚴(yán)格的按照以上的施工工藝以及控制參數(shù)進(jìn)行，同時密切的關(guān)注施工鉆機的垂直度以及平整度，以確保機架的偏差。以上施工通過采用多頭小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻施工，得到的最小的成墻厚度為0.20 m，墻體的最大深度為17 m，并且墻體的滲透系數(shù)以及抗壓強度達(dá)到了施工預(yù)期要求。

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