水泥深層攪拌樁施工控制的論文
【摘要】水泥深層攪拌樁是珠三角地區(qū)最常用的軟基處理方式。本文從施工工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，如介紹了水泥深層攪拌樁施工中試樁、施工準(zhǔn)備、施工工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)及要求、施工控制、質(zhì)量檢驗(yàn)等控制環(huán)節(jié)，確保這種有效的軟基處理方式滿足質(zhì)量技術(shù)要求。
【關(guān)鍵詞】軟基處理；水泥深層攪拌樁；施工控制
1.深層
水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的樁體，通過配有專用鉆頭的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使一定范圍的軟土硬結(jié)而提高整體地基的復(fù)合強(qiáng)度。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，特別是處理橋頭跳車、工后沉降、高填土路基的側(cè)向位移等，處理后可很快投入使用。如何根據(jù)不同地基成分做到有目的、有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量，確保軟基處理的效果是我們?cè)诠こ虒?shí)踐中探索的一個(gè)課題。
2.試樁
2．1深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性。應(yīng)注意冬季施工時(shí)低溫和雨季施工時(shí)雨水等外部環(huán)境因素對(duì)樁體成樁質(zhì)量的影響。
2．2深層攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時(shí)間也越長(zhǎng)，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的`水灰比、泵送時(shí)間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。
2．3每個(gè)標(biāo)段的試樁不少于5根，且必須待試樁成功后方可進(jìn)行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗(yàn)可采取7天后直接開挖取出，或至少14天后取芯，以檢驗(yàn)水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強(qiáng)度，最后通過單樁承載力和復(fù)合地基承載力來檢驗(yàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)效果。
3.施工準(zhǔn)備
3．1深層攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙(主要是大塊石、樹根和生活垃圾等)。場(chǎng)地低洼時(shí)應(yīng)回填粘土，不得回填雜土。
3．2水泥攪拌樁可采用合格的這P·O32.5R或更高強(qiáng)度普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。使用前，承包人應(yīng)將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室或監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn)。
3．3水泥攪拌樁施工機(jī)械應(yīng)配備電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次。
3．4水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，所有鉆機(jī)開鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部組織檢查驗(yàn)收合格后方可開鉆。
3．5施工前各種儀器儀表，必須進(jìn)行標(biāo)定，包括壓力表、密度計(jì)等。
4.施工工藝流程
樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)垂直度→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→將鉆機(jī)移至下一樁位。
5.設(shè)計(jì)參數(shù)及要求
(1)水泥摻入比>12％；(2)室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥0.8MPa；28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥1.6MPa；90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu≥2.4MPa。(3)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)28d取芯強(qiáng)度：R28≥0.8MPa；90d取芯強(qiáng)度：R90≥1.2MPa；單樁承載力>210KPa；復(fù)合地基承載力>120KPa。
6.施工控制
6．1項(xiàng)目經(jīng)理部指派專人負(fù)責(zé)水泥攪拌樁的施工，開工前進(jìn)行全面的技術(shù)交底工作，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機(jī)械均應(yīng)編號(hào)，應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、鉆機(jī)長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長(zhǎng)、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任落實(shí)到人。
6．2水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。
6．3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等和機(jī)械上的表盤來進(jìn)行雙重控制，把樁機(jī)的垂直度控制在≤1.5％的范圍內(nèi)。
6．4對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)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、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)，一般情況下，試樁的下鉆速度控制在0.8m/min的速率，提升的速度更要控制好，因?yàn)樘嵘臅r(shí)候，伴隨著攪拌、噴漿的過程，提升速率更要控制好，一般為0.3～0.5m/min，為了使水泥與軟基土攪拌得更均勻，“兩噴四攪”是最常用的方法。
6．5為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺(tái)機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備水泥漿比重測(cè)定儀，以備監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。
6．6水泥攪拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥摻量12％、每米摻灰量60kg、高效減水劑為石膏，摻量為0.5％。
6．7水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每10米樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)大概為32.5min，注漿壓力不小于1.5MPa。
6．8為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)參照儀表上面的電流表讀數(shù)判斷是否已進(jìn)入持力層，樁底必須進(jìn)入持力層0.5m，然后在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30秒。
6．9施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí)，不得進(jìn)行下一根樁的施工。
6．10施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按監(jiān)理工程師要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在12小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)不小于100cm，超過12小時(shí)應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。
6．11現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：1施工樁號(hào)、施工日期、天氣情況；2噴漿深度、停漿標(biāo)高；3灰漿泵壓力、管道壓力；4鉆機(jī)轉(zhuǎn)速；5鉆進(jìn)速度、提升速度；6漿液流量；7每米噴漿量和外摻劑用量；8復(fù)攪深度。
7.質(zhì)量檢驗(yàn)
7．1檢驗(yàn)方法
7．1．1水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。(1)檢驗(yàn)攪拌均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)。(2)靜力觸探試驗(yàn)：根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)(N10)與水泥土強(qiáng)度對(duì)比關(guān)系來看，當(dāng)樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時(shí)，樁身強(qiáng)度已能滿足設(shè)計(jì)要求；或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時(shí)，樁身強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。輕便觸探的深度一般不超過4m。
7．1．2水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長(zhǎng)度。每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指定相對(duì)均勻部位，送實(shí)驗(yàn)室做(3個(gè)一組)28天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，留一組試件做三個(gè)月齡期的無側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定樁身強(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為1％～1.5％。
7．1．3如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測(cè)結(jié)果不合格率小于10％，則可認(rèn)為該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10％小于20％時(shí)，則應(yīng)在該段同等補(bǔ)樁；如果不合格率大于30％，則該段水泥攪拌樁為不合格。
7．1．4對(duì)攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實(shí)。
7．1．5在特大橋橋臺(tái)或軟土層深厚的地方，或?qū)κ┕べ|(zhì)量有懷疑時(shí)，可在成樁28天后，由監(jiān)理工程師隨機(jī)指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力。隨機(jī)抽查的樁數(shù)不宜少于樁數(shù)的0.2％，且不得少于3根。試驗(yàn)用最大載荷量為單樁或復(fù)合地基設(shè)計(jì)荷載的兩倍。
7．2外觀鑒定(1)樁體圓勻，無縮頸和回陷現(xiàn)象。(2)攪拌均勻，凝體無松散。(3)群樁樁頂齊，間距均勻。
8.結(jié)語
軟基處理在公路建設(shè)中為首要，軟基處理屬于隱蔽工程，，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補(bǔ)救，水泥攪拌樁是一種有效處理軟基的辦法，對(duì)公路建成后降低工后不均勻沉降、路的側(cè)向位移和橋頭跳車等都有很顯著和效果。對(duì)水泥攪拌樁的研究，必須根據(jù)不同的地區(qū)的地質(zhì)條件和土質(zhì)成份，通過試驗(yàn)的辦法來確定不同的配合比。通過對(duì)同一地區(qū)的總結(jié)和不同地區(qū)的對(duì)比，來不斷的積累和總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，那樣才能在以后的施工過程中快速運(yùn)用起來，從而達(dá)到有效的應(yīng)用、推廣。
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