水泥攪拌樁處理鐵路軟弱地基施工技術(shù)

侯建杰

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基方法的一種形式,它是利用水泥、石膏等材料作為固化劑,通過特制的攪拌機械就地將軟土和固化劑強制攪拌,發(fā)生一系列物理—化學(xué)反應(yīng)而形成的柱狀固結(jié)體;它是攪拌樁的一種,能使軟弱土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。水泥攪拌樁適用于飽和軟黏土、亞黏土、砂類土、黃土、淤泥質(zhì)土等地基,具有適用范圍廣、工藝簡便、固結(jié)體質(zhì)量容易控制等特點。

1 工程概況

廣州—珠海鐵路SG-5標(biāo)段(DK124+658～DK187+700)位于珠三角的西翼,橫跨江門、珠海兩市,線路正線長度63.225 km,鐵路等級為Ⅰ級,正線數(shù)目為單線。DK135+500～DK135+830段,地貌為丘陵緩坡及寬闊的丘間谷地,地形平緩開闊。地層有沖擊成因的淤泥質(zhì)土、黏土及砂層分布,地表以下1.0 m～2.0 m為普通土,γ=18 kN/m3,Es=3 MPa,C=20 kPa,φ=25°,φcu=25°;2.0 m～4.6 m為淤泥質(zhì)土,γ=15.7 kN/m3,Es=2.0 M Pa,C=5.2 kPa,φ=4°,φcu=13°;4.6 m～ 6.6 m 為淤泥質(zhì)粉黏土,γ=17.3 kN/m3,Es=2.6 MPa,C=9.0 kPa,φ=8°,φcu=7°;往下為中砂層,厚3 m～12 m,基巖為燕山區(qū)花崗巖,全風(fēng)化。該段路基采用水泥攪拌樁加固,樁徑0.5 m,樁間距1.1 m～1.3 m,正三角形布置,樁頂鋪設(shè)0.5 m厚砂礫石墊層,中間鋪一層50 kN/m的土工格柵。

2 施工工藝

2.1 工藝性試驗

1)工藝選擇。采用濕法按二噴四攪工藝施工(見表1)。

表1 二噴四攪濕噴法[1.08 m(四擋)下→1.27 m(四擋)上]

2)選定配合比及摻量。試樁水灰比按0.5∶1(重量比)進行,其水泥摻入量按50 kg/m,55 kg/m,60 kg/m,65 kg/m四種控制,攪拌樁采用PC32.5水泥,石膏摻量為水泥重量的2%。

3)試樁檢測。試樁施工完成28 d后,采用雙管單動取芯法取芯,檢驗樁體的連續(xù)性和完整性,樁頂面以下0.5 m,1.0 m,1.5 m截取三段樁體,進行無側(cè)限抗壓強度試驗,各種配比成樁檢驗2根。同時選擇2根～3根進行單樁承載力試驗。最終選定無側(cè)限抗壓強度和承載力試驗均滿足設(shè)計要求的參數(shù)進行施工,并報監(jiān)理和業(yè)主審批。

2.2 水泥攪拌樁施工工藝流程

水泥攪拌樁施工工藝流程見圖1。

2.3 施工工序

1)樁位放樣:施工前先平整場地,根據(jù)設(shè)計樁位進行施工放樣,在樁位處用細竹樁設(shè)立標(biāo)記,以便進行樁基對位。2)攪拌機械就位,對中樁位,測試樁機垂直度并注意機械的穩(wěn)定和平衡。3)啟動調(diào)試攪拌機械。4)制備水泥漿,并注入集料斗中,水泥漿機不能停,且漿液拌制好到噴出時間間隔盡量縮短,防止結(jié)塊或離析。5)第一次下沉噴漿攪拌,攪拌機到達設(shè)計深度后,為保證水泥攪拌樁樁端及樁身質(zhì)量,在樁底部停留10 s進行磨樁端,按規(guī)定速度提升攪拌機鉆頭。噴漿過程不能斷漿或停機,防止堵塞。6)第一次提升噴漿攪拌,攪拌機到達停漿面,為保證水泥攪拌樁樁頂及樁身質(zhì)量,在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30 s。7)重復(fù)對攪拌樁樁身進行二次攪拌,少量噴漿防堵管,按確定的速度提升攪拌機。8)成樁結(jié)束,移動攪拌樁機,施工下一根樁。

2.4 質(zhì)量控制

1)施工時根據(jù)鉆孔機械對底層的電流感應(yīng)及壓力表的壓力反饋,流塑地層可以適當(dāng)進行噴量的增加。2)所有施工機械均應(yīng)編號,應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責(zé)任到人。3)水泥攪拌樁開鉆之前,應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆。4)為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求,在主機上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。5)對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴射攪拌提升時間以及復(fù)攪次數(shù)。6)施工人員必須檢查鉆機的計量器和打印機的完好性、準(zhǔn)確性。隨時檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項技術(shù)參數(shù),對不符合設(shè)計要求的樁體及時采取補救措施。7)施工前應(yīng)畫好施工樁位圖,對每一個樁進行編號,然后根據(jù)樁位圖進行施工現(xiàn)場定位并掛上明顯的編號牌(或辨認(rèn)標(biāo)志),防止施工時漏樁。

2.5 安全控制

1)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程,做好安全教育和過程檢查。

2)各類密封圈必須完整良好,安全閥中安全銷要進行試壓試驗,指定專人定期檢查壓力表。

3)高壓泵司機、鉆機司機和漿液攪拌組要密切配合,一旦發(fā)生故障,要及時聯(lián)系停泵停機,及時排除故障,做好設(shè)備運轉(zhuǎn)情況的記錄,以備復(fù)查分析。

2.6 質(zhì)量檢查

成樁28 d后,進行單樁承載力和取芯無側(cè)限抗壓強度試驗,抽檢數(shù)量為總樁數(shù)的2‰,且不少于3根。

3 結(jié)語

水泥攪拌樁是一項比較難以控制的施工工藝,廣珠鐵路引入水泥攪拌樁加固軟土地基,是成熟技術(shù)在新領(lǐng)域中的一次運用,SG-5標(biāo)段在鐵路軟土地基處理62萬延米攪拌樁施工中,嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計要求去施工,嚴(yán)格質(zhì)量控制,取得了優(yōu)異的成績。通過對水泥攪拌樁28 d后,鉆芯取樣無側(cè)限抗壓強度和單樁靜荷載檢測,達到合格率100%,檢測各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求。通過施工積累了水泥攪拌樁施工的寶貴經(jīng)驗,為今后同類工程在類似地質(zhì)條件下的施工提供了技術(shù)參考。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50202-2002,建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].