水泥攪拌樁在市政道路軟基處理中的應(yīng)用
2012-10-11 來源：作者：曾令柱 來源：中國論文網(wǎng)
隨著城市道路建設(shè)的快速發(fā)展，對地基強(qiáng)度、施工工期等要求越來越高，特別是在高速路橋頭的軟土處理，技術(shù)比較復(fù)雜。一旦處理不徹底，易引起橋頭跳車現(xiàn)象，水泥攪拌樁是用于加固地基處理的一種方法，它是利用水泥等材料作為固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理—化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的符合使用要求的地基。
水泥攪拌樁的加固原理是以水泥材料為固化劑,利用深層攪拌機(jī)械對原位軟土進(jìn)行強(qiáng)制攪拌,經(jīng)過物理、化學(xué)作用生成較堅(jiān)硬的拌合柱體,與原地基形成復(fù)合地基,提高軟土地基的承載能力,減少地基沉降量。
1、工程概況
番禺中心城區(qū)南區(qū)4-2地塊項(xiàng)目市政道路（含軟基處理）、排水工程,設(shè)計(jì)對于不良地質(zhì)土層覆蓋較薄,小于2.5m采用換填處理;對大于2.5m的軟土地基加固設(shè)計(jì)水泥攪拌樁,采用濕噴法,水泥標(biāo)號42.5號,摻入比例12%,樁長6.0m,樁徑50cm,呈梅花形布置,樁間距1.5m、設(shè)計(jì)28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于800kPa,7d樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于400kPa;樁頂鋪筑50cm厚碎石墊層,墊層上下各鋪設(shè)一層雙向土工格柵,橫向屈服力不小于50kN/m。
2、施工準(zhǔn)備
首先是試驗(yàn)準(zhǔn)備,備好滿足設(shè)計(jì)要求的水泥,并按規(guī)定頻率進(jìn)行抽檢試驗(yàn),此道路工程選用42.5號水泥。根據(jù)被加固土的性質(zhì)及單樁承載力要求,按設(shè)計(jì)文件要求水泥摻入比為12%,水泥漿液的配制要嚴(yán)格控制水灰比,一般為0.45～0.50,比重一般為1.65～1.7,要求調(diào)制出的水泥漿有較好的流動性、和易性。施工中可用泥漿比重計(jì)控制水泥漿稠度來確保最佳的水灰比。
其次是施工現(xiàn)場準(zhǔn)備,施工現(xiàn)場場地應(yīng)事先平整好,清除樁位處地上、地下一切障礙。場地低洼時應(yīng)填好粘土,不得回填雜土。正式大面積開工前,應(yīng)進(jìn)行不少于5顆的工藝試驗(yàn)樁,試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、泵送時間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及噴漿時間等參數(shù),以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。同時,現(xiàn)場一定要做好水泥的防雨、防潮措施。
3、施工工藝流程
樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵（預(yù)噴持續(xù)30s）→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿（提升速度為0.6m/min左右）→至樁頂0.5m范圍內(nèi)（持?jǐn)?0s）→重復(fù)攪拌下鉆至設(shè)計(jì)深（鉆機(jī)提升速度控制在1.0m/min～1.4m/min,且轉(zhuǎn)速不小于60r/min）→噴漿并反循環(huán)攪拌提鉆至地表（提升速度為0.7m/min）→成樁結(jié)束→移位。
4、施工方法
1）測量放線。按照設(shè)計(jì)圖,準(zhǔn)確放出攪拌樁孔位,并做好標(biāo)識。
2）鉆機(jī)就位。移動攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位、對中,對中誤差不大于2cm,并報(bào)現(xiàn)場技術(shù)值班工程師及專業(yè)監(jiān)理工程師檢查合格后,啟動攪拌機(jī),攪拌至設(shè)計(jì)深度后,再將攪拌機(jī)邊攪拌邊提升垂直度偏差不大于0.5L%。
3）預(yù)攪下沉。待攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后,啟動攪拌機(jī),使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌下沉,下沉速度由電氣控制裝置的電流監(jiān)測表控制,工作電流不大于額定電流,如果下沉速度太慢,可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)。
4）制備水泥漿。攪拌機(jī)預(yù)攪下沉的同時,后臺按設(shè)計(jì)確定配合比拌制水泥漿液,攪拌樁采用42.5號普通硅酸鹽水泥,每次投料后拌合時間不得少于3min,待壓漿前將漿液倒入集料斗中。
5）噴漿攪拌提升。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,再嚴(yán)格按設(shè)計(jì)確定的提升速度邊噴漿邊提升攪拌機(jī)。
6）重復(fù)攪拌。待攪拌機(jī)噴漿提升至設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高時,關(guān)閉灰漿泵,集料斗中的水泥漿液應(yīng)正好排空。為使軟土和漿液攪拌均勻,再次將攪拌機(jī)邊攪拌邊下沉至設(shè)計(jì)深度,再邊攪拌邊提升出地面。
7）清洗。向集料斗中注入適量清水,開啟灰漿泵,清洗全部管路中殘的水泥漿,直至基本干凈,并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。
8）移位。重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一根樁的施工。
5、施工控制
1）選擇合理的位置開挖配制水泥漿用的灰漿池,并用水泥砂漿抹面進(jìn)行防水處理;測量放線布樁時要重點(diǎn)對控制性軸線、樁位進(jìn)行復(fù)查,滿足要求后方可開鉆。
2）樁長、樁位、樁徑的控制:樁長的控制不僅要看表,而且要在鉆機(jī)搭架上做出明顯的標(biāo)記,在設(shè)計(jì)樁長深度位置、沒進(jìn)鉆的鉆頂?shù)奈恢觅N上明顯標(biāo)記并寫上數(shù)字,其他刻度用較小的標(biāo)記;樁位控制時測量放樣后應(yīng)釘小樁,然后鉆白灰點(diǎn),垂直度是樁位控制的關(guān)鍵,因?yàn)榇怪倍扔绊憳兜某休d力。最好用吊錘球的方法控制垂直度;樁徑控制要求不小于設(shè)計(jì)直徑,要經(jīng)常檢查鉆頭,發(fā)現(xiàn)磨損超限時及時焊補(bǔ)。
3）水泥劑量的控制:為確保樁體水泥每米摻入量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求,每臺機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀,同時現(xiàn)場應(yīng)用比重計(jì)控制水泥漿稠度。最好做到一樁一配漿,一樁一清池。
4）確保攪拌樁施工的均勻性:如遇到硬土,攪拌機(jī)下沉速度過慢時,對于噴漿攪拌可采用沖水下沉,但在噴漿提升前必須將輸管中的存水排凈。其次水泥的供應(yīng)量必須連續(xù);一旦因故中斷,必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5m處,待恢復(fù)供漿后再攪拌提升,防止斷樁。還應(yīng)控制重復(fù)攪拌時的下沉速度和提升速度,以保證加固深度范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢琛?br />
5）水泥攪拌樁樁頭復(fù)攪的控制:當(dāng)鉆機(jī)反循環(huán)提鉆并噴漿升至工作基準(zhǔn)面以下30cm～50cm時,持噴30s水泥漿,目的是保證樁的上部密實(shí)度和強(qiáng)度,根據(jù)荷載的擴(kuò)散及傳遞原理,有必要加強(qiáng)水泥樁上部的密度和強(qiáng)度。
6）噴漿時間的控制: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)。
6、質(zhì)量檢驗(yàn)
6.1外觀鑒定
樁體圓勻,無縮頸和回陷現(xiàn)象;攪拌均勻,凝體無松散;群樁樁頂齊,間距均勻。
6.2檢驗(yàn)方法
1）水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。a.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)。b.觸探試驗(yàn)。
2）水泥攪拌樁成樁28d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度。
3）如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結(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,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。
4）對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、施工常見問題及處理
1）噴漿阻塞:原因可能是水泥受潮結(jié)塊或制漿池濾網(wǎng)破損或者是清漿不徹底。處理措施應(yīng)改善現(xiàn)場水泥存儲環(huán)境,及時清渣并時常檢查濾網(wǎng)的破損狀況。
2）噴漿不足:原因可能是輸漿管彎折、外壓、泄漏或輸漿管道過長,沿程壓力損失大。處理措施應(yīng)及時檢查、維護(hù)管道并選擇適當(dāng)?shù)奈恢瞄_挖制漿池。當(dāng)場地條件不具備時,可適當(dāng)調(diào)增泵送壓力。
3）進(jìn)尺受阻:原因可能是地下存有尚未清除的孤石、樹根或其他。處理措施應(yīng)停機(jī)排除障礙或移位。
4）速度失穩(wěn):原因可能是設(shè)備自身控制系統(tǒng)問題或機(jī)組人員操作不規(guī)范、不熟練,處理措施做到不合要求的設(shè)備不得進(jìn)場,制定完善明確的責(zé)任制并搞好崗前培訓(xùn)。
8、結(jié)語
總之，水泥攪拌樁作為基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量好壞直接影響到上部結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量，因此不僅要求我們嚴(yán)格按照施工工藝流程的步驟去做，還需要對整個施工過程進(jìn)行監(jiān)理，加大監(jiān)理控制力度，嚴(yán)格各施工參數(shù)、施工工藝及施工工序，保證樁的質(zhì)量，解決軟基問題。
