水泥攪拌樁在青口河控制閘加固工程中的應(yīng)用

徐 堅(jiān) 閻紅梅

(江蘇省連云港市臨洪水利工程管理處 222000)

1 前言

水泥攪拌樁是用于軟基處理的樁基施工方法之一，其主要原理是在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和使軟土固結(jié)改性，提高復(fù)合地基承載力，從而提高建筑物基礎(chǔ)的強(qiáng)度達(dá)到加固和防滲的目的。這一技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于加固軟土地基、基坑支護(hù)、堤基防滲等方面，在青口河控制閘加固工程的施工項(xiàng)目中，閘室、乙墻及橋臺底板下均采用水泥攪拌樁地基處理。

2 工程概況

青口河控制閘加固工程屬于通榆河北延送水工程的二期工程，江蘇省水利廳、省建管局分別以蘇水計(jì)［2007］199號、［2008］25號文依次批復(fù)，2009年9月開始施工。

青口河控制閘為青口河上的控制性建筑物，主要功能是排洪、通航、擋水，設(shè)計(jì)流量500m3/s，校核流量600m3/s，工程等別為III 等，工程規(guī)模為中型，閘身、防滲范圍內(nèi)乙墻等主要建筑物為3 級，次要建筑物為4級。青口河控制閘共5 孔，中孔為通航孔(按V 級航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì))，凈寬12m，孔口凈寬為8m，閘室為3 塊底板，通航孔、兩側(cè)節(jié)制孔各1 塊底板，底板頂高程為－1.5m。

青口河控制閘閘址地基為重黏土質(zhì)淤泥，土質(zhì)較差，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，閘室、乙墻及橋臺底板下均采用水泥攪拌樁地基處理。

3 水泥攪拌樁施工原理及工藝

閘室水泥土攪拌樁原定作業(yè)面設(shè)置在第三層中，土層以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主，承載力極差，不能承載施工機(jī)械自重，現(xiàn)場施工中用灰土進(jìn)行回填加固處理，經(jīng)處理后的場地滿足施工要求。

水泥土攪拌樁施工制定專項(xiàng)施工方案并經(jīng)專家論證，采用5臺施工機(jī)械施工，具體施工流程及施工工藝如下:

3.1 施工流程

回填50cm 粉化石鋪設(shè)土層——施工放線(機(jī)械進(jìn)場)——試樁(定樁位)——樁基對位調(diào)平——預(yù)攪下沉(漿液配制)——提升噴漿攪拌(取樣、制塊養(yǎng)護(hù)、送檢)——重復(fù)上下攪拌——清洗——移位——強(qiáng)度試驗(yàn)——確定配比——正式施工(同試樁操作)——成樁養(yǎng)護(hù)28 天后挖出余土——成樁檢驗(yàn)——基礎(chǔ)封底。

3.2 施工工藝

施工工藝主要包括:回填50cm 粉化石鋪設(shè)土層、場地平整和樁位放點(diǎn)、樁機(jī)定位(就位對中)、上料攪拌、預(yù)攪下沉(漿液配制)、噴漿攪拌、提升、重復(fù)攪拌下沉、重復(fù)攪拌提升至孔口、單樁施工完畢樁機(jī)移位等過程。

3.3 具體步驟

3.3.1 回填50cm 粉化石鋪設(shè)土層

水泥土攪拌樁為青口河控制閘基礎(chǔ)工程，基坑土方開挖到▽－1.5m 后發(fā)現(xiàn)土層地基較弱，無法滿足攪拌樁施工場地需要，經(jīng)研究后決定，在該土層上采用50cm 粉化石回填，回填前按照規(guī)范要求委托了檢測中心進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)，最大干密度為1.85g/cm3，最佳含水率為14.1%。淤泥質(zhì)土清除后，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)槽確認(rèn)達(dá)到要求后回填水泥土。水泥土用機(jī)械拌制，挖掘機(jī)結(jié)合人工鋪土，每層虛土厚30cm。翼墻底板部位采用電動(dòng)打夯機(jī)壓實(shí)，工地試驗(yàn)室現(xiàn)場環(huán)刀法取樣試驗(yàn)。

本工程水泥土回填現(xiàn)場取樣16個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行環(huán)刀法壓實(shí)度試驗(yàn)，結(jié)果見下表:

水泥土回填現(xiàn)場取樣壓實(shí)度試驗(yàn)結(jié)果表

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:水泥土方回填施工質(zhì)量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3.2 場地平整和樁位放點(diǎn)

施工前先平整場地，清除樁位處地上、地下一切障礙物包括大塊石等。按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測量放線，并用竹簽或短鋼筋標(biāo)出樁位。

3.3.3 樁機(jī)定位

深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對中。調(diào)整機(jī)身，使設(shè)備保持水平，攪拌軸呈鉛直狀態(tài)。

3.3.4 預(yù)攪下沉

施工時(shí)，用輸漿膠管將儲料灌漿泵與攪拌機(jī)相通。啟動(dòng)電機(jī)，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，下沉速度為每分鐘0.75m，電機(jī)轉(zhuǎn)速300 轉(zhuǎn)，大盤轉(zhuǎn)速27 轉(zhuǎn)，由電機(jī)的電流監(jiān)測表控制，工作電流不應(yīng)大于額定值。在預(yù)攪下沉同時(shí)即開始按設(shè)計(jì)確定的配合比配制水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入儲料坑或罐中。

3.3.5 噴漿攪拌、提升

深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，待漿液到達(dá)噴漿口，再按每分鐘0.5m的提升速度，電機(jī)轉(zhuǎn)速300 轉(zhuǎn)，大盤轉(zhuǎn)速29 轉(zhuǎn)，由攪拌葉片噴水泥漿與土體攪拌，這樣直至提升到設(shè)計(jì)樁頂高程，即完成一次攪拌過程。

3.3.6 重復(fù)攪拌下沉

由于采用二噴四攪工藝，所以一次攪拌后再次將攪拌機(jī)下沉至設(shè)計(jì)深度。

3.3.7 重復(fù)攪拌提升至孔口

二次噴漿攪拌提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。關(guān)閉灰漿泵，貯料坑或罐中的水泥漿應(yīng)恰好排空。

3.3.8 關(guān)閉攪拌機(jī)，清洗

貯料罐中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路殘存的水泥漿，直到基本干凈，并將粘附在攪拌頭的泥土清洗干凈移位到下一根樁，重復(fù)以上工序，完成下一根樁。

3.4 質(zhì)量控制措施及注意事項(xiàng)

水泥土攪拌樁施打工程主要在施工前期進(jìn)行。為確保基礎(chǔ)成樁的質(zhì)量，首先應(yīng)降低地下水位，按照設(shè)計(jì)的要求，在閘身四周布置14 眼φ50cm 降水井，管底高程－10m，上部排水采取在基坑四周開挖排水溝，溝深70cm，兩端各設(shè)一眼集水坑，坑深1.5m，水泵不間斷抽水;二是采用四攪二噴工藝，現(xiàn)場施工人員嚴(yán)格控制每根樁攪拌時(shí)間，檢查水泥漿是否按照設(shè)計(jì)進(jìn)行配置，控制噴漿量和攪拌提升速度，誤差不得大于±10cm/min。由于是冬季施工，水泥漿制作時(shí)不斷加入熱水，確保噴漿質(zhì)量不受氣溫影響;三是落實(shí)施工措施，確保停漿面位于設(shè)計(jì)工程以上0.5m，保證樁頂部不受凍。

4 質(zhì)量檢測

施工期間，建設(shè)處、監(jiān)理部會同項(xiàng)目經(jīng)理部根據(jù)樁基規(guī)范要求，每天對樁進(jìn)行三天輕便觸探強(qiáng)度檢查，每單元都保留著7 天無側(cè)限抗壓和28 天無側(cè)限抗壓試塊，7 天和28 天的68 組試件檢測均符合設(shè)計(jì)要求。2010年1月10日進(jìn)行了現(xiàn)場樁樣抽芯無側(cè)限抗壓試驗(yàn)及水泥土抗?jié)B試驗(yàn)，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過測試公司的小應(yīng)變、復(fù)合地基、3 天輕便觸探的檢測，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。2010年1月21日通過了閘室基坑隱蔽驗(yàn)收，2月20日通過翼墻、岸墻基坑隱蔽驗(yàn)收。

5 結(jié) 語

青口河控制閘于2011年12月通過完工驗(yàn)收并投入使用，運(yùn)行以來效果良好。由于該項(xiàng)施工工藝能在保證工程質(zhì)量的前提下降低施工的成本，且受施工環(huán)境制約少，可全天候施工，因而能顯著地提高施工工效，縮短合同工期。因此在不易進(jìn)行基坑大開挖和基礎(chǔ)土質(zhì)換填的情況下，使用水泥攪拌樁進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)處理，是既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)的施工方法，值得推廣應(yīng)用。

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