周雙
摘要:水泥攪拌樁是軟土地基處理的一種施工方法,廣泛應(yīng)用于軟土地基中,尤其在路橋連接處。施工需要通過工藝試樁和施工機(jī)械確定配合比,制定施工方案。
關(guān)鍵詞:水泥攪拌樁;施工技術(shù);關(guān)鍵技術(shù)
1 水泥攪拌樁加固軟土地基技術(shù)原理
水泥攪拌樁加固軟土地基的基本原理是:水泥作為軟土地基的固位劑,深層攪拌機(jī)用于輸送泥漿。水泥土攪拌樁是一種具有完整性和足夠強(qiáng)度的復(fù)合地基,以提高地基承載力。
2 工程概況及地質(zhì)條件
浙江省某改建工程的K6+100~K10+650段為軟土地基段。該路段沿線地層為第四紀(jì)全新世人工堆積層、第四紀(jì)全新世沖積層、海洋沉積層、第四紀(jì)全新世沖積層和第四紀(jì)上更新世沖積層。第四系上更新統(tǒng)沖積層為本線主要地層,斷續(xù)分布厚度不等、埋深0.6~14.8m的濱海相沉積軟土層,軟土層厚度變化較大,最厚部分可達(dá)9.7m。含腐殖質(zhì),有機(jī)質(zhì)含量一般為5.3-7.7%。土壤疏松,多為粉質(zhì)粉質(zhì)粘土夾雜粉質(zhì)。具有天然含水量高、有機(jī)質(zhì)含量高、空隙率大、壓縮性高、滲透性差、承載力低的特點(diǎn),工程性能差。
由于地基承載力薄弱,自然地基難以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。各結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下均設(shè)置水泥攪拌樁。樁的直徑為50厘米,樁的長(zhǎng)度12 - 18米,樁的間距1.0米,梅花樁布局,水泥攪拌樁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的外輪廓地基形成復(fù)合地基的承載力和滿足結(jié)構(gòu)材料承載能力的要求。
3 水泥攪拌樁施工
3.1 鉆機(jī)就位施工
將鉆機(jī)移至指定的樁對(duì)中時(shí),鉆機(jī)對(duì)中偏差不應(yīng)超過2cm,鉆桿應(yīng)保持垂直于地面。通過懸絲錘檢查,偏差控制在1%以內(nèi)。當(dāng)鉆機(jī)精確對(duì)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)放慢鉆進(jìn)速度,防止鉆進(jìn)偏差在距原地面1米以內(nèi)。一切正常時(shí),鉆孔速度控制在1.0 m/min以內(nèi)。同時(shí),可操作灰泵給料漿,鉆孔至設(shè)計(jì)深度,停止前向鉆孔灌漿,然后對(duì)鉆桿進(jìn)行翻轉(zhuǎn)和提升,使土漿和水泥漿充分進(jìn)行混合。在第二次升力結(jié)束時(shí),當(dāng)鉆頭提升到設(shè)計(jì)的灰渣停止表面時(shí),關(guān)閉灰渣泵,在原地緩慢旋轉(zhuǎn)約2至3分鐘,將鉆桿中的灰分清空,并將樁壓成形狀。為了保證樁頭質(zhì)量,在要求將水泥漿提高到設(shè)計(jì)樁頂?shù)母叨任恢脮r(shí),根據(jù)料斗中的設(shè)計(jì)量配制的水泥漿剛剛用完。如果鉆機(jī)發(fā)生灌漿失敗或停機(jī),應(yīng)立即進(jìn)行反復(fù)攪拌和噴射,攪拌頭應(yīng)沉至灌漿停止點(diǎn)以下1米處,以防止斷樁或灌漿不足。
3.2 試驗(yàn)
水泥土攪拌樁在軟土地基加固中的應(yīng)用在我國(guó)已有不到20年的歷史。其加固機(jī)理、設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)都不完善。同時(shí),地基土的地質(zhì)條件和性質(zhì)也各不相同。在采用水泥土進(jìn)行軟土地基加固前,必須進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)、原位試驗(yàn)和施工工藝試驗(yàn)。
首先選擇幾個(gè)有代表性的施工現(xiàn)場(chǎng),現(xiàn)場(chǎng)取土樣,連同實(shí)際施工中使用的水泥,將攪拌水送至實(shí)驗(yàn)室,按照配方操作規(guī)程制作試件(邊長(zhǎng)為70.7mm)。試驗(yàn)塊成型后1~2天進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),稱重后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生保健。達(dá)到規(guī)定齡期后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0Mpa(28天)。
P.O42.5(普通硅酸鹽水泥)用于配制水泥攪拌樁施工用水泥漿,并按設(shè)計(jì)要求加入外加劑。水泥含量為被加固濕土質(zhì)量的12~20%,每米樁長(zhǎng)不小于50kg,水灰比為1:0.45~1:0.55。通過室內(nèi)配比試驗(yàn),確定了最佳配比,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性,并對(duì)試驗(yàn)技術(shù)和施工工藝進(jìn)行了試驗(yàn)。
3.3 控制攪拌均勻度和送灰量
嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制注漿量和提升速度,保證樁體內(nèi)各深度充分混合。在給漿液過程中不允許有斷灰現(xiàn)象。應(yīng)由專人監(jiān)控送漿設(shè)備,防止集料料斗內(nèi)無灰或管路堵塞。
3.4 嚴(yán)格控制水泥漿的用量與質(zhì)量
嚴(yán)格控制施工砂漿用量和水灰比,施工過程中,需要注意灰泵儀表和壓力表,并做詳細(xì)記錄,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的灰分。水泥在運(yùn)輸和貯存過程中,應(yīng)注意防潮,在使用前,必須通過2.5mm篩網(wǎng),清除雜物和硬質(zhì),以堵塞管道。水泥漿應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)配制和使用,不得停放太長(zhǎng)時(shí)間。
3.5 施工過程中,設(shè)專人實(shí)施全程跟蹤記錄
它包括噴射混凝土的數(shù)量、深度、噴射量、二次噴射混凝土的數(shù)量以及完成每一樁處理的時(shí)間,應(yīng)及時(shí)總結(jié),提交工程部門分析總結(jié),并及時(shí)反饋給施工隊(duì)伍進(jìn)行參數(shù)修正和事故處理,以實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)。
3.6 質(zhì)量檢驗(yàn)
采用輕型動(dòng)力觸探(N 10)法對(duì)水泥攪拌樁在竣工后7天的強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。通常,接觸點(diǎn)是樁直徑的四分之一。當(dāng)100mmn10的穿透小于10:00時(shí),視為不合格,采樣頻率為100。對(duì)各結(jié)構(gòu)進(jìn)行了復(fù)合地基荷載試驗(yàn)。在樁形成后28天內(nèi),隨機(jī)選擇試驗(yàn)位置并對(duì)樁進(jìn)行試驗(yàn)。復(fù)合地基承載力不小于150 kPa,安全系數(shù)K為2。應(yīng)嚴(yán)格按照《YBT225-91(軟土地基深層攪拌技術(shù)規(guī)程)》和《設(shè)計(jì)要求》進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。根據(jù)水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制,樁長(zhǎng)主要受施工前鉆桿長(zhǎng)度的控制。允許偏差主要為2cm-5cm,樁的垂直度整體調(diào)整控制。樁的有效長(zhǎng)度由施工前的鉆桿長(zhǎng)度控制。在設(shè)計(jì)中,樁身強(qiáng)度主要為樁身直徑的1/4。如果荷載與地基一致,則主要在樁身上進(jìn)行。
3.7 質(zhì)量控制
當(dāng)樁頭直接接觸上部結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此,應(yīng)在樁頂以下2.5m范圍內(nèi)減小提升速度,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)攪拌1分鐘,以提高樁頂強(qiáng)度。在打樁過程中,由于某些原因,應(yīng)停止施工。第二次灌漿應(yīng)與樁連接并與樁重疊。剪切長(zhǎng)度不得小于1m,并應(yīng)作出相應(yīng)記錄。如果機(jī)器停了半個(gè)多小時(shí),必須先清洗管子。在施工過程中,由于蓋層力小,攪拌質(zhì)量差,水泥攪拌樁在50 cm以內(nèi)的樁頭應(yīng)切斷。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)是樁頭開孔后的實(shí)際長(zhǎng)度。
4 施工安全與文明施工保證措施
根據(jù)國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)的政策、法規(guī)、規(guī)章、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合本工程實(shí)際,制定本工程安全管理制度。
4.1 有時(shí)會(huì)遇到地下某一深度出現(xiàn)硬質(zhì)土,此等工程要視情況而定,做到具體問題具體分析。當(dāng)硬土厚度小于50cm時(shí),由于易直接鉆進(jìn),只需投入大量泥漿,故在硬層破碎工程中總是首選。如果在土層中較難進(jìn)行硬鉆,就無法控制鉆速。在增加返漿量的同時(shí),必須增加動(dòng)力頭的重量,最下表面的兩個(gè)攪拌葉片必須焊接一定強(qiáng)度的破碎葉片。它有助于快速突破硬土。
4.2 通過計(jì)算得到樁體承載力層的確定。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)可知,一般情況下樁體應(yīng)延伸至不超過50cm的承載層。深埋會(huì)造成一些不必要的危險(xiǎn)。例如,當(dāng)樁身底部受力過大時(shí),水泥砂漿無法滲入樁底,會(huì)阻礙樁體的形成,最終影響樁身達(dá)到設(shè)計(jì)要求。粘土,底土堅(jiān)硬,鉆孔成型困難,甚至難以鉆孔,土壤根本不能破碎。在無砂漿鉆孔的同時(shí),如果土體不能破碎,就有可能發(fā)生膏體鉆孔。土體會(huì)與鉆頭形成圓柱形體擠壓樁內(nèi)土體,造成樁頭損失或樁內(nèi)水泥砂漿逃逸。水泥攪拌樁施工中通常采用鉆孔和噴射兩種方法,如果樁頭太深進(jìn)入支護(hù)層,為了防止鉆孔過程中出現(xiàn)空心現(xiàn)象。管堵塞需要連續(xù)灌漿,直到項(xiàng)目完成后,因?yàn)榈紫裸@的速度遠(yuǎn)不同于自上而下的開采,這將導(dǎo)致更低的水泥砂漿的實(shí)際使用超過計(jì)劃的價(jià)值,和過度的砂漿將波及地面,導(dǎo)致工期短,項(xiàng)目不滿足使用要求。樁頂承載力地層過深會(huì)增加工程造價(jià),不值得損失。因此,對(duì)水泥攪拌樁的承載力層進(jìn)行控制是十分重要的。
4.3 樁機(jī)井架不得松動(dòng),必須完全固定,施工過程中樁機(jī)不得傾斜,以保證樁身質(zhì)量符合要求。
4.4 在許多工程中,現(xiàn)澆混凝土的面積或長(zhǎng)度過大,不能保證混凝土各部位的密度不發(fā)生偏差,導(dǎo)致現(xiàn)澆混凝土的力學(xué)性能不能統(tǒng)一。為保證樁身各部位砂漿振動(dòng)均勻,打樁機(jī)鉆頭應(yīng)配備不少于6個(gè)橫向攪拌葉片。
4.5 配合比是衡量混凝土質(zhì)量的有效指標(biāo)。只有按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)定的配合比,才能保證樁身的工程要求。每樁所用的水泥應(yīng)盡可能均勻。為便于施工和合理監(jiān)理,在樁長(zhǎng)相同的情況下,應(yīng)將單樁混凝土攪拌分為1 ~ 2次。如果樁身短,可同時(shí)攪拌2 ~ 3根水泥攪拌樁。
結(jié)語
綜上所述,水泥土攪拌樁復(fù)合地基是眾多復(fù)合地基的代表之一。具有工期短、污染少、振動(dòng)小、經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)。它是國(guó)內(nèi)外地基處理的主流技術(shù)之一,在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]李開明.淺談水泥攪拌樁試.樁試方法[J].江西建材,2016(01)
(作者單位:中交一公局廈門工程有限公司)