唐山曹妃甸煤碼頭水泥攪拌樁施工試驗(yàn)研究

王禎凱，葛 雷，楊金宇

（中國水電一局有限公司，吉林 長春 116041）

擬建的唐山港曹妃甸港區(qū)煤碼頭二期工程堆場(chǎng)軌道梁區(qū)，是圍海造地形成的陸地，由于該場(chǎng)地原為造地取砂區(qū)，吹填區(qū)域土質(zhì)及深度不均，土層以粉細(xì)砂為主，為防止軌道梁下面沉降過大和提高承載力，擬設(shè)計(jì)二次地基加固形式為水泥攪拌樁。為取得良好的施工效果，設(shè)計(jì)在堆場(chǎng)內(nèi)指定試驗(yàn)區(qū)域，并設(shè)計(jì)樁型為直徑0.6 m，長度15 m。水泥摻量分別為：18%，20%，22%，4%，共計(jì)樁 116根，采用正三角形布置，樁間距為：1.0 m和0.8 m兩種型式。擬通過各成果檢測(cè)來確定經(jīng)濟(jì)合理的施工參數(shù)。

1 現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)的主要內(nèi)容

施工前均依據(jù)煤碼頭（二期）專業(yè)化煤堆場(chǎng)巖土工程勘察報(bào)告中的鉆孔物理性能指標(biāo)考慮攪拌樁水灰比及水泥用量。試驗(yàn)區(qū)的地質(zhì)情況見表1，試驗(yàn)區(qū)原地面標(biāo)高約為4.65 m。

表1 試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)情況[1]

根據(jù)地質(zhì)情況分析，試驗(yàn)樁共計(jì)分4組，單根樁樁徑為600 mm、樁體總長度15 m，試驗(yàn)組數(shù)及參數(shù)見表2。

2 試驗(yàn)施工工藝

2.1 工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。試驗(yàn)采用單頭深層攪拌樁機(jī)施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行“兩噴六攪”試驗(yàn)。

2.2 深層攪拌樁試驗(yàn)段施工

1）使用 Trimble 5800(20 mm+1 ppm)型 GPS，用 RTK方法進(jìn)行測(cè)量放線。坐標(biāo)系統(tǒng)采用北京54坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為118°30′。利用全站儀進(jìn)行樁位放樣，確保樁位偏差不大于±5 cm。依據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)及高程見表3。

表2 試驗(yàn)組參數(shù)表

2）施工前在水泥攪拌樁施工區(qū)內(nèi)進(jìn)行清表、清障，整平處理。

3）移動(dòng)單頭深層攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中、調(diào)平、校正塔架垂直度；進(jìn)行設(shè)備的試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)速、管路、線路、儀表等是否完好。

4）按照試驗(yàn)參數(shù)的配合比進(jìn)行漿液制備，摻用外加劑要嚴(yán)格計(jì)量。

5）開啟泥漿計(jì)量泵，待鉆頭噴漿后啟動(dòng)單頭攪拌樁機(jī)，下沉至設(shè)計(jì)要求的高程。開啟流量計(jì)、記錄儀、深度計(jì)，嚴(yán)格計(jì)量漿液注入量、深度等施工參數(shù)。邊噴漿邊攪拌，泵頭壓力控制在0.2～0.4 MPa,直至到達(dá)設(shè)計(jì)樁底。試樁在此步序中所獲取的參數(shù)：樁號(hào)C10，一攪下沉速度0.65 m/min，噴漿量380 L，水泥用量94.6 kg/m，正常鉆進(jìn)時(shí)電流值17～30 A。

6）攪拌樁機(jī)攪拌下沉至設(shè)計(jì)要求的高程后，定位攪拌噴漿10 s后反攪噴漿提升，提至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上50 cm,完成一次攪拌過程。樁號(hào)C10的參數(shù)：二攪上提速度1.08～1.94 m/min，噴漿量670 L，水泥用量94.6 kg/m，正常鉆進(jìn)時(shí)電流值17～30 A。

圖1 成樁施工工藝流程圖

表3 控制點(diǎn)坐標(biāo)及高程表

7）重復(fù)兩次第5）條工作內(nèi)容后，按設(shè)計(jì)檔位勻速攪拌提升至設(shè)計(jì)高程，不進(jìn)行噴漿。

2.3 施工質(zhì)量控制

1）施工前進(jìn)行材料、設(shè)備、儀表的檢驗(yàn)，其性能、指標(biāo)滿足施工要求。并對(duì)全體施工人員進(jìn)行上崗前培訓(xùn)，考試合格后方可上崗。

2）施工過程控制，主要是對(duì)樁位控制、樁斜偏差控制和樁深控制，及時(shí)準(zhǔn)確填寫施工記錄。

3）攪拌樁質(zhì)量保證，主要是嚴(yán)格按要求控制下沉及提升速度，保證噴漿連續(xù)均勻，以及在施工中應(yīng)使用合格的普通硅酸鹽水泥。水泥漿液嚴(yán)格按經(jīng)審批的水灰比配制，并用比重計(jì)在施工中經(jīng)常檢測(cè)漿液比重。

4）水泥土深層攪拌樁施工結(jié)束后7 d后進(jìn)行淺部開挖，檢驗(yàn)樁頭及樁體攪拌均勻性。90 d齡期單樁取芯無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值不小于1.5 MPa，28 d復(fù)合地基靜荷載試驗(yàn)地基承載力不小于200 kPa。

3 結(jié)果檢測(cè)

3.1 外觀檢查

3月26日進(jìn)行了樁頭開挖，對(duì)樁頭進(jìn)行了8組尺度量取，檢測(cè)結(jié)果全部滿足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見表4。

3.2 取芯檢測(cè)

對(duì)4個(gè)區(qū)分別按不同水泥摻量沿全長取芯3根，共計(jì)12根，鉆進(jìn)總長度為184.7延米。

表4 外觀檢查結(jié)果表[1]

3.3 復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)檢測(cè)

分別在4個(gè)區(qū)進(jìn)行了8組復(fù)合地基載荷板試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果全部滿足設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)結(jié)果表[1]

4 結(jié)語

綜上說述，通過此次試驗(yàn)區(qū)綜合效果檢查，該施工工藝可以滿足唐山曹妃甸煤碼頭堆場(chǎng)軌道梁下，以粉細(xì)砂和粉土的地質(zhì)條件下進(jìn)行水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理。承載力和沉降值符合設(shè)計(jì)要求，工藝可行，該區(qū)域經(jīng)濟(jì)目標(biāo)水泥摻量18%，水灰比0.5∶1，工藝采用“兩噴六攪”。具備大面積施工技術(shù)條件，受到了業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理的認(rèn)可。此項(xiàng)技術(shù)為該區(qū)域同類地質(zhì)條件下，為提高復(fù)合地基承載力和減少沉降提供了可行的技術(shù)措施。

[1]中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司水泥攪拌樁(試樁)試驗(yàn)報(bào)告[R].

[2]DL/T5425-2009，深層攪拌法技術(shù)法規(guī)[S].

[3]JGJ79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].