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關鍵詞:SMW工法 三軸攪拌樁
一、對SMW工法三軸攪拌樁施工工藝的認識:
SMW是Soil Mixing Wall的縮寫, SMW工法1976年在日本問世,是日本一家中型企業--成辛工業株式會社所擁有和開發的一項專利,現該施工方法廣泛應用于沿海地區地下連續墻和深基坑止水帷幕。
該工法是以多軸型鉆掘攪拌機在現場向一定深度進行鉆掘,同時在鉆頭處噴出水泥系強化劑而與地基土反復混合攪拌,在各施工單元之間則采取重疊搭接施工,然后在水泥土混合體未結硬前插入H型鋼或鋼板作為其應力補強材,至水泥結硬,便形成一道具有一定強度和剛度的、連續完整的、無接縫的地下墻體。
SMW工法最常用的是三軸型鉆掘攪拌機,其中鉆桿有用于粘性土及用于砂礫土和基巖之分,此外還研制了其他一些機型,用于城市空間受限制的場合深基坑施工,基坑離建筑物較近或海底筑墻,或軟弱地基加固、城市高架橋下施工等。
二、SMW工法三軸攪拌樁施工方法:
(一)、施工工藝流程圖如下:
(二)、SMW工法施工順序:
1、施工測量放樣:施工前,先根據設計圖紙和業主提供的坐標基準點,計算出圍護中心線角點坐標(或轉角點坐標),利用測量儀器精確放樣出圍護中心線,并進行坐標數據復核,準確定位主體建筑物及SMW工法樁的位置,保證主體建筑物的斷面尺寸及位置。
2、導溝開挖:確定是否有障礙物及做鉆掘泥水溝,障礙物清理因該工法要求連續施工,故在施工前應對圍護施工區域地下障礙物及管線進行清理或移位,以保證施工順利進行。在三軸攪拌樁施工過程中會涌出大量的置換土,為了保證樁機的安全移位和施工現場的整潔,需要使用挖機在攪拌樁樁位上預先開挖溝槽。根據放樣出的水泥土攪拌樁圍護中心線,用0.4m3小挖掘機沿圍護中心線平行方向開掘工作溝槽,根據本工程攪拌樁直徑,取槽寬及深度。場地遇有地下障礙物時,利用鎬頭機將地下障礙物破除干凈,如破除后產生過大的空洞,則需回填壓實,重新開挖溝槽。開挖溝槽余土應及時處理,以保證工法正常施工,并達到文明施工工地要求。
3、設置導架與孔位放樣:在垂直溝槽方向放置兩根定位型鋼,規格為200×200,長度2.5m,再在平行溝槽方向放置兩根定位型鋼規格為300×300,長約8~12m,轉角處H型鋼采取與圍護結構中心線成45°插入,H型鋼定位采用H型鋼定位卡。由現場技術員根據設計圖紙和測量控制點放出樁位,樁位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三軸攪拌機樁徑為850mm,軸心距為600mm,攪拌樁搭接250mm。三軸攪拌樁采用套打一孔工藝,因此樁心距為1200mm。在溝槽兩側定位型鋼以1200mm為間距,用紅色油漆做好標記,保證攪拌樁每次準確定位。
三、SMW工法三軸攪拌樁的主要特點:
1、施工不擾動鄰近土體,不會產生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設施移位、或者對基坑周邊建筑物影響較小等的危害。
2、鉆桿具有螺旋推進翼與攪拌翼相間設置的特點,隨著鉆掘和攪拌反復進行,可使水泥系強化劑與土得到充分攪拌,而且墻體全長無接縫,從而使它可比傳統的連續墻具有更可靠的止水性,其滲透系數K可達10-7cm/s。止水效果比其它工藝較佳。
3、它可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土、粒徑10CM以上卵石及單軸抗壓強度60MPa以下的巖層應用。通常運用于粘性土、粉土、砂土、砂礫土等地基。
4、可成墻厚度550~1300mm,常用厚度600mm;據查資料成墻最大深度目前為65m,視地質條件尚可施工至更深。通常運用于5 m至30m的深基坑施工。
5、所需工期較其他工法為短,在一般地質條件下,每一臺班可成墻70~80m2。
6、開挖廢置土方外運量遠比其他工法為少。不需要或者放設較小的邊坡開挖線。
四、 SMW工法三軸攪拌樁的優點:
1、SMW工法與傳統的深層攪拌樁工法的區別在于深層攪拌是采用傳統的雙軸攪拌鉆機,施工時水泥漿注入充填在原土間隙中,而新型三軸攪拌鉆機則在充填水泥漿時加入高壓空氣,同時鉆機對水泥土進行充分攪拌,并換出大量原狀土,保證了水泥漿注入質量及增強了水泥土的成樁墻質量。
2、由于采用的設備不同,新型的三軸鉆機成樁體強度及樁身均勻性明顯優于傳統的雙軸鉆機,樁體的垂直性、樁與樁的平行性和搭接型程度都十分良好,保證了優良可靠的防水性能,同時也有利于型鋼的準確插入和更好的回收利用。
3、與傳統的重力壩基坑圍護方法相比,具有占地面積小,開挖深度大,施工進度快,可靠性強等許多優點。
4、與目前經常采用的地下連續墻和鉆孔灌注樁等施工方法相比主要有以下特性:(1)擋水性強、(2)對周圍地基影響小、(3)多用途(能適應各種地層)(4)工期短、(5)型鋼可回收再利用、(6)造價低。
五、 SMW工法三軸攪拌樁的缺點:
1、型鋼拔出再回收時,型鋼拔出速度較慢,占用時間較長。
關鍵詞:水泥攪拌樁;施工技術;質量控制理論
引言
多向水泥攪拌樁是用于加固飽和和軟黏土的一種方法,它利用水泥及其他固化摻合料作為固化劑,通過特制的攪拌機械,在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。目前,國內工程建設項目在多向水泥攪拌樁存在一些常見的道路病害,像樁體強度不合格、樁體強度不均勻、樁長不足、樁徑不足,樁底端未進入持力層等現象。這些質量病害大多數是由施工工藝和過程控制質量控制引起的,加上處理范圍廣,地質變化差異大等特點,其施工技術受到外在自然環境的影響較大。因此如何提高水泥攪拌樁施工質量對建設項目都有重大意義。
1、做好多向水泥攪拌樁施工前的準備工作
在多向水泥攪拌樁施工前,施工組應當要仔細閱讀施工方案和設計文件,對工程各地段的水文地質情況要詳細了解掌握,設計方案應該有具有高素質、實際經驗豐富的的科技人員來完成,保證整個方案的科學性、合理性、經濟性和環保性。對施工過程中的技術重點和難點要重點勘察,明確各個工序的銜接關系,做好督查工作并及時發現問題、處理問題,根據有關程序提出修改意見和報請變更設計。施工前對施工段落地表水水質復檢,核查段落內地下管線以及采集工點土樣做室內配比試驗并測定各個水泥土塊的齡期,不同水泥摻合量,不同外加劑的抗壓強度等的施工參數。對施工工序要科學合理銜接,使施工有條不紊地進行。除此之外,對施工的相關技術人員要進行嚴格的崗前技能培訓,組織一批有豐富經驗和實踐技能的人員進行施工作業,對作業人員也要進行合理地調配,用一套系統的管理方案來管理人員的分配與分工,最大限度地使資源與人員得到合理優化配置。
2、優化多向攪拌樁施T技術
2.1 試樁方案及總結
通過設計文件及驗收標準的要求并結合現場實際,便于質量控制和優化施工組織,在正式大范圍施工前先進行成樁性工藝試驗,其試驗結果對大范圍路基施工的施工組織設計有重要的指導意義,它可以充分地利用人力、物力、財力,控制施工成本、降低返工率。以達到以下目的:
(1)確定灰漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間。
(2)確定攪拌下沉、提升速度和重復攪拌下沉、提升速度。
(3)確定工作壓力。
(4)確定針對本工程的施工質量檢驗標準評價依據。
(5)檢驗施工設備及選定的施工工藝。
(6)樁身質量檢測。進行樁身完整性檢測、樁身強度檢測,確定無側限抗壓強度是否可以達到設計強度,為優化施工參數和水泥摻入量、水灰比提供依據。
(7)進行單樁承載力檢測。驗算樁側摩阻力、樁端阻力,了解樁的承載性能。
(8)復合地基承載力試驗。獲得不同樁長攪拌樁復合地基的承載力和沉降量數據;評價不同方案的加固效果,為確定工程施工方案和質量控制標準提供依據。
2.2 保證施工過程各工序質量
多向水泥樁施工中,依據試樁總結成果,嚴格落實,“兩噴四攪”施工工藝流程:整平原地面一樁位放樣一樁機就位一檢驗樁機調平機體一鉆進攪拌并噴漿至設計深度一提鉆并攪拌至停灰面一鉆進攪拌并噴漿至設計深度一提鉆并攪拌至停灰面一樁頭復攪一樁機移位;其中鉆機就位確保樁位及攪拌軸垂直度復核技術要求,在鉆進過程中下鉆速度及噴漿速度均嚴格按照總結要求進行作業,若遇到當遇較硬土質下沉困難時,可采用慢速增加樁機自重的方法處理,在帶漿攪拌提升中將加固材料與土體拌和均勻,直至預定的停漿面;第二次噴漿下沉要對樁頭進行復攪,保證樁頭攪拌的均勻性,單樁施工完成。拌制漿液罐數、水泥和外加劑用量及泵送漿液的時間等應有專人記錄,噴漿量及攪拌深度必須采用監測儀器自動記錄。當樁周土成層土時,應對軟弱土層增加攪拌次數或增加水泥摻量。攪拌頭如被軟黏土包裹時,應及時清除。攪拌頭的直徑應定期復核檢查,其磨耗量不得大于10mm。
3、做好過程中各個工序的質量控制工作
施工中攪拌樁各個工序的技術參數控制直接影響到整體施工質量,施工前嚴格控制原材料的檢驗檢測并仔細檢查機械設備、電氣設備、閥門的密封性和可靠性。鉆機必須配有計量裝置及深度檢測標尺。漿液嚴格按預定的配比拌制,漿液拌制好后加篩過濾,以免漿液內結塊,損壞壓漿泵,阻塞管道。漿體拌制完畢后,按照技術標準要求,檢查漿體密度,要求漿體密度不小于1.65g/cm3。泵送漿液前,管路應保持潮濕,以利輸漿。現場拌制漿液,應有專人記錄水泥用量,并記錄泵送開始及結束時間。控制攪拌機鉆進和提升速度、供漿與停漿時間,控制下鉆速度、噴漿高程和停漿面。開始噴漿后,通過自動噴漿記錄儀精密控制噴漿數量,兩次噴漿之和不少于設計用漿量。每根樁施工完畢,及時打印噴漿量等記錄,并由現場旁站人員簽認。連續供漿,拌和均勻,一旦因故停漿,為防止斷樁,使攪拌機下沉至停漿面以下1.0m,待恢復供漿后再噴漿提升。如因故超過3h,為防止漿液硬結堵管,應先拆卸輸漿管路,清洗后備用。并在排除故障后,在原樁位旁邊補樁處理。鉆頭提升至地面以下1m后宜用慢速;當噴漿口即將出地面時,應停止提升,噴漿攪拌數秒,以保證樁頭均勻密實。鉆進過程中,遇有阻力過大、鉆進太慢時,應增加攪拌機自重,或啟動加壓裝置加壓、邊輸入漿液邊攪拌鉆進。
4、充分利用現代先進監測手段進行跟蹤控制
現代施工質量檢驗檢測方法是水泥攪拌樁施工質量管理工作的關鍵環節,各項檢驗監測數據直接反應施工的質量成敗關鍵,從而明確檢驗手段,監測標準。并在施工過程中按預定的質量控制點進行質量控制與管理,從而達到預防質量問題發生的目的,多向水泥攪拌樁加固效果檢驗在試樁后進行,對樁位、尺寸、無側限抗壓強度、復合地基承載力等采用取芯、開挖等方法進行檢驗。成樁后3d,可用輕型動力觸探檢查每米樁身的均勻性。檢驗數量為施工總樁數的1%,且不少于3根。成樁7d后,采用淺部開挖樁頭(深度宜超過停漿面下0.5m)目測檢查攪拌的均勻性,量測成樁直徑。檢查量為總樁數的5%。成樁28d后用雙管單動取樣器鉆全樁取芯樣作無側限抗壓強度試驗,取芯從樁頂下1.0m開始,檢測樁身無側限抗壓強度,無側限抗壓強度不小于1.13MPa。攪拌樁在標準養護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值不小于1.8MPa。根據施工質量情況,經觸探檢驗對樁身強度有懷疑時,可選取一定數量的樁體進行開挖,檢查加固柱體的外觀質量、搭接質量和整體性。樁體的無側限抗壓強度應不小于設計值,樁長、樁身均勻性良好。復合地基承載力試驗。采用承重梁加配重反力裝置,用千斤頂配合高壓油泵施加反力的方法加載。試驗后獲得復合地基的承載力和沉降量數據。
如通過對泉州某鐵路工程項目進行考察和分析,了解在施工建設時采用了哪些質量控制方法。該鐵路支線是港口鐵路重點建設項目,是泉州港“三縱一橫”港口鐵路支線布局中“三縱”的重要組成。根據試樁檢測情況,采用水泥用量為50kg/m,粉煤灰用量10kg/m,漿體比重不小于1.65g/cm3,水灰比0.58的配比參數進行DK33+293-DK33+530段多向水泥攪拌樁的施工。后續施工中擬采取的各項施q-q-藝參數如下:第一次攪拌鉆進速度:V≤0.8m/min,提升速度V≤0.8m/min;復攪下鉆V≤0.8m/min;提升速度v≤O.8m/min;攪拌鉆進噴漿時管道壓力:P≥0.8MPa;復攪提升噴漿時泵送壓力以保證不被土體堵塞噴漿管道即可,一般控制在0.2MPa≤P≤0.4MPa;并要求到達設計的持力層時電流量不小于60A。
關鍵詞:水泥攪拌樁;現場施工;管理控制
中圖分類號: TU721+.2 文獻標識碼: A 文章編號:
隨著國內高速公路不斷的建設,高速公路工程管理的不斷完善,對于工程施工質量的檢驗標準也不斷的提高,水泥攪拌樁工程普遍用于高速公路、機場、高層建筑的地基處理加固工程。雖然施工工藝已相對成熟和完善,但隨著管理者對水泥攪拌樁不斷深入的認識,使得其施工質量越來越令人擔心,讓人總覺得其施工質量十分難于控制。雖然施工單位、監理單位及業主單位在水泥攪拌樁的施工工程中已經下了非常大的監管力度,但最終大多數收效甚微,本文通過多年的軟基施工管理經驗,總結出了一些結論,希望能與大家共同探討。
一、施工前準備工作
1、施工機械的和電腦記錄儀的選配
1、1目前用于水泥攪拌樁施工的機械主要有兩種:一種是武漢產的PH-5、PH-7粉漿兩用型樁機,此樁機最大施工深度一般為18米以下,其施工轉速與下鉆的速度成正比例關系,由于其施工底盤高度的限制,當用于水泥攪拌樁施工時最多只能配置4個攪拌刀片,其行走部分采用液壓腿,十分靈活,工作效率相對較高,適用于施工樁長較短,土質為砂性土、亞粘土、淤泥質亞粘土的段落,當土質為純淤泥時,建議不采用。一種是上海和宜興產的STB-1型專用水泥攪拌樁樁機,其行走部分采用軸管,移動起來比較困難,每次移動都需要枕木鋪墊調平樁機,垂直度控制起來也較麻煩。其下鉆速度主要靠卷揚機的轉速來控制,當遇到局部硬層時只能靠加大動力頭重量和增加豎向破土刀片來穿透它。為增加水泥攪拌樁的均勻程度,當遇到土質較差的段落時可視情況將鉆桿上的刀片增加至6~8個。適用于所有土層水泥攪拌樁的施工。
1、2 電腦記錄儀的選配從施工資料的規范化角度考慮,電腦讓每一根樁的施工資料清晰完整,給人一種安全的寄托。但從現場施工控制的角度上來考慮,電腦只不過是一個擺設罷了,它讓領導安心,實際上目前市場上的水泥攪拌樁部分電腦產品它除了能增加操作人員的施工難度以外,其他根本是一無是處。但如果真要讓電腦起到一部分的控制作用,那就要注意選配電腦了。①首先要求電腦內的時間必須為北京時間,由廠家統一設定,不允許有自行調整的功能;②電腦必須取消存儲功能,施工過程中采用實時打印,當下一根開始時上一根的資料自動消失;③深度計經檢查準確無誤;④電腦經檢查符合要求后由項目部統一貼封條,不可私動。
2、施工場地及其他準備
2、1 施工場地一定要平整,且在一側要開挖排水邊溝,保證雨季場地不積水,給樁機組創造一個好的施工環境。
2、2 對于溝塘回填的路段,回填土每層填厚不得大于50cm,壓實度不得小于70%,且不大于85%,以保證水泥攪拌樁的成樁效果。
2、3 建好水泥庫,水泥庫凈面積不得小于42平方米,同時最大庫存量不得小于80噸,確保水泥的檢驗周期及防止雨季由于水泥進場困難而導致停工的情況。
2、4 在樁機的井架上準確畫出每米的深度標示線,在鉆頭落地的情況下準確標示出“零”起點的位置。
二、施工技術控制
1、確定持力層必須準確,樁體一般最多以進入持力層50cm為宜,不宜過深,否則將會產生三個方面的危害:①由于底部壓力過大,水泥漿無法滲入,底部無法成樁,最終導致樁長不足②由于底部一般多為粘土或亞粘土,土質過硬,帶漿下鉆困難或無法下鉆,土體無法拌碎。當不帶漿下鉆時,土體由于無法拌碎多會導致糊鉆的情況,土體與鉆頭形成一個圓柱體形狀,造成積壓樁內土體,發生掉樁頭或樁內水泥漿外溢的情況。③水泥攪拌樁施工一般多為下鉆噴漿,如果進入持力層過深,為防止下鉆堵管只能一直噴漿,但由于底部下鉆速度其慢無比,導致底部水泥漿用量嚴重過多,造成水泥漿順著鉆桿溢出地面,且直接縮短了樁體的施工時間。
2、為保證樁體攪拌均勻,樁機鉆頭應焊接至少6個橫向攪拌刀片,且在每個橫向刀片上焊接1~2個豎向攪拌刀片,同時保證樁體的豎向攪拌效果,豎向攪拌刀片長度>5cm,寬度≥2cm。
3、在樁機井架的正面和側面一定要吊掛垂球,垂球重量不小于2kg,防止施工時樁機傾斜,最終導致檢測時樁體無法檢測到底,到時候樁體質量固然再好也是惘然。
4、為了保證水泥漿的配合比滿足要求、每根樁所使用的的水泥漿量均勻充足,且考慮方便現場施工人員的操作和旁站人員的監督。若所施工的樁長皆為統一長度,可將單根樁所需的水泥漿一次拌制或分兩次拌制完成;當樁長較短時也可一次拌制2~3根樁所需的水泥漿,使用時可在水泥漿罐的罐壁上焊接出每根樁需用水泥漿的深度刻度線。
5、當施工過程中發現地層某深度出現硬層時,可根據地質情況進行相應的處理:①當此段硬層小于50cm時,若下鉆相對比較容易,可稍稍放大回漿量,短時間內穿透此硬層。若下鉆比較困難,不得任其緩慢鉆進,一方面要及時增大回漿量,另一方面要在動力頭上加大配重,并在最下面的兩個橫向攪拌刀片上焊接鋒利的破土刀片,使其能夠迅速穿透此段硬土層。②當此段硬層大于50cm時,可將此土層作為持力層,無須繼續深入。防止此段土層難于拌碎,水泥漿深入困難,最終造成此處出現斷樁或造成樁體整體不合格的情況。
6、為確保樁體噴漿和攪拌的均勻性,針對上海和宜興產的STB-1類形的樁機施工時必須限定每延米的施工時間,一般每延米的施工時間控制在≥4分鐘/每米,此施工時間是指在正常施工情況下,當地質較復雜時,應適當增加施工時間。
關鍵詞:路基;水泥攪拌樁;軟土
Abstract: cement mixing pile in soft soil subgrade treatment is a kind of effective measures, has the construction period is short, pollution-free, cost low characteristic. In this paper, the cement mixing pile were reviewed in this paper, the construction process are analyzed, and the application of cement mixing pile quality control and the treatment for common problems explanations.
Keywords: subgrade; Cement mixing pile; Soft soil
中圖分類號:U213.1文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
一、水泥攪拌樁概述
(一)水泥攪拌樁
在軟弱地基上進行建筑工程時,由于施工技術或工程造價方面的原因,傳統的施工方法,如挖除置換(人工挖孔樁)、樁基穿越(鉆孔樁、靜壓樁)、人工加固(換土墊層)等措施,已不能適應日益復雜的工程需要。最佳的處理方法是對軟土進行就地加固,最大限度地利用原狀土的承載力或其他力學性能,水泥攪拌樁法即是這樣一種原位加固方法。
(二)水泥攪拌樁施工原理
水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑,是軟基處理的一種有效形式,利用攪拌樁機將水泥噴入土體并充分攪拌,使水泥與土發生一系列物理化學反應,使軟土硬結而提高基礎強度。軟土基礎經處理后,加固效果顯著,可很快投入使用。適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土土質。
(三)水泥攪拌樁分類
水泥攪拌樁按材料噴射狀態可分為濕法和干法兩種。濕法以水泥漿為主,攪拌均勻,易于復攪,水泥土硬化時間較長;干法以水泥干粉為主,水泥土硬化時間較短,能提高樁間的強度。但攪拌均勻性欠佳,很難全程復攪。水泥攪拌樁按主要使用的施做方法分為單軸、雙軸和三軸攪拌樁。
(四)水泥攪拌樁優點
與其他施工方法相比較,水泥攪拌樁法具有施工工期短、無公害、成本低等特點。這種施工方法在施工過程中無振動、無噪聲、無地面隆起,不排污、不污染環境,對相鄰建筑物不產生有害影響,具有較好的綜合經濟效益和社會效益。
在城市軟土路基處理中,水泥攪拌樁比換土法更具有優勢。在城市軟土路基處理中如果采用換土法將面臨兩大困難:一是土源困難,二是棄土(淤泥)處理困難。
由于水泥攪拌樁具有能有效減少總沉降量、能承受較大的加荷速率、抗側向變形能力強、可大大縮短施工期等優點,目前在高速公路建設與鐵路建設領域應用得較為廣泛。
施工工藝
(一)工藝流程
地上地下清障、地面整平測定樁位攪拌樁機定位調平攪拌樁頭下沉至設計深度配制水泥漿反向旋轉攪拌提升鉆頭至預定的停漿面重復攪拌噴漿下沉至設計加固深度噴漿提升攪拌至預定的停漿面再次攪拌下沉至設計加固深度提升攪拌至預定的停漿面關閉攪拌機、清洗、清理鉆具移至下一根樁位
(二)施工要點
1、施工準備及測量放樣
(1)場地清理:施工前,應按技術規范要求進行場地清理。清理后的場地應整平,方可進行下道工序施工。
(2)布樁圖:開工前,根據施工設計圖按各分段里程畫出布樁圖。布樁圖上應標明線路中心、里程、路基底寬線、每個樁應編號、量出設計樁長。
(3)測量放樣:對設計單位移交的導線點,水準點,施工前會同甲方和監理工程師進行復核,確認無誤后使用。測量人員按施工設計圖,進行攪拌樁樁位、原地面標高、孔口標高等有關測量放樣工作,測量放樣記錄及布樁圖等,應報請甲方和監理工程師復核抽查,并填寫測量放樣報驗單,經甲方和監理工程師審查簽認。
2、材料:攪拌樁施工采用加固料為水泥,其質量、規格應符合設計要求,并具有出廠質保單及出廠試驗報告,確保在有效期內使用,嚴禁使用過期、受潮、結塊、變質的劣質水泥。運到工地的加固料(水泥),應對水泥質量進行抽樣檢驗,檢驗合格后方可使用。
3、水泥土強度試驗:施工前應詳細了解各施工現場的地質情況,選取有代表性的土層位置,鉆孔取出一定數量的試樣土進行必要的軟土物理性質、含水量、有機質含量試驗和水泥土配合比強度試驗,以驗證軟土的性質和設計的水泥土(攪拌樁)強度能否達到要求。
4、工藝試樁
根據設計圖紙要求選擇有代表性的地段進行試驗工作,試樁數量要求不少于3根,工藝性試驗成樁后在試驗樁豎向全長鉆芯取樣,檢查樁身水泥土密實度、強度,通過工藝性試樁,確定標準施工工藝參數,用以指導大面積施工。
(1)通過工藝性試樁,確定滿足設計要求的漿液配合比。
(2)通過工藝性試樁,確定滿足設計水泥用量的最佳參數及鉆進速度、提升速度、噴漿壓力等。
(3)通過工藝性試樁,檢驗選定的施工設備和施工工藝是否滿足要求。
(4)通過工藝性試樁,檢校復合地基承載力和樁長是否滿足要求。
5、水泥攪拌樁開鉆之前,首先用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象,待水排盡后方可下鉆。
6、為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求,在攪拌機平臺機匕懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。
7、為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求,每臺機械均應配備電腦記錄儀,并應配備打印設備。同時現場應配備水泥漿比重測定儀,以備隨時檢測水泥漿水灰比是否滿足設計要求。
8、第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔,以便保證樁體的垂直度及保護鉆頭,復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應不少于40min,噴漿壓力不小于0.4MPa。
9、為保證水泥攪拌樁樁底、樁頂及樁身質量,第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30s,攪拌頭繼續旋轉且連續噴漿,余漿在上提過程中全部噴人樁體,且在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30s。
10、施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應連續作業,不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。儲漿罐內的儲漿量應不小于―根樁的用量另加50kg。
11、施工中發現噴漿量不足,應進行整樁復攪,復噴的噴漿量不小于沒汁用量。如停電、機械故障原因,噴漿中斷時應及時記錄中斷深度。在12h內采取補噴處理措施,并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm,超過12h應采取補樁措施。
三、質量控制措施
(一)水泥儲備
在水泥攪拌樁開工前,施工現場應儲備足量的水泥,同時在施工過程中應根據實際施工進度隨時檢查水泥的儲備量,及時補充,保證施工的連續性。
注意土層的變化
攪拌樁施工場地的土層情況有時與工程地質報告有所出入,既定的工藝不一定適合整個場地情況,因此應作好相應的變化措施。
泵送量
攪拌機施工用的灰漿泵雖是定量泵,但泵的新舊程度、漿液的稠度以及輸漿管長度與高度都會使泵送量略有變化,為使每根樁所用的固化劑總噴漿時間不變,在施工過程中應根據泵送量的變化調整漿液的水灰比。如泵送量增大時,略增大水灰比;泵送量減少時,略降低水灰比,雖然水灰比對樁身強度會有影響,但相對于其它因素來看是微小的。
攪拌工藝的選擇
可通過復噴復攪的方法達到樁身強度為可變參數的方法。攪拌次數以1次噴漿2次攪拌或2次噴漿4次攪拌為宜,最后1次提升攪拌宜采用慢速提升。當噴漿口到達樁頂標高時,宜停止提升,攪拌數秒,以保證樁頭的均勻密實。根據施工經驗的積累和總結,控制攪拌樁施工質量的指標主要為:水泥摻人量、提升速度、噴漿的均勻性和連續性,以及施工機械性能。
四、常見問題及處理方法
(一)當遇有下沉困難、電流值高、電機跳閘等情況時,其原因是電壓低、土質硬,阻力大或遇有石塊等障礙物。此時采取調高電壓、適量沖水和挖除障礙物等方法處理。
(二)當土質粘性大、攪拌機自重不夠時,往往會導致攪拌機下沉不到設計深度,此時要增加攪拌機自重或設加壓裝置。
(三)當投料不準確、灰漿泵磨損漏漿、灰漿泵輸漿量偏差大時,會導致噴漿還未到設計高程時漿液已排空,針對這種情況要重新標定投料量、檢修灰漿泵、重新標定灰漿泵的輸漿量。
(四)當攪拌加水過量或輸漿管部分堵塞時,會導致剩漿過多,此時要采取重新標定用水量和清洗輸漿管的措施來解決。
(五)當輸漿管內有水泥結塊或噴漿口球閥間隙過小時,會導致輸漿管堵塞爆裂,此時要拆洗輸漿管并適當調節噴漿口球閥。
(六)當灰漿濃度過大或攪拌樁葉片角度不合適的時候,易導致鉆頭和混合土同時旋轉,這時應該重新標定水灰比并更換鉆頭或調整葉片角度。
結束語
隨著我國交通需求的增加,公路建設與鐵路建設飛速發展,建設過程中出現許多施工技術難點問題,軟土路基的處理即是其中一種。水泥攪拌樁技術是軟土路基處理的有效措施,在我國已經廣泛應用于公路與鐵路項目中,并且隨著高鐵技術的發展和高鐵項目的增多,該工藝也頻繁應用,甚至在涵洞施工的部分特殊路基處理中也有應用,因此本文總結了水泥攪拌樁技術在路基處理中的應用,希望對以后類似的水泥攪拌樁處理軟土路基的工程提供有力的參考價值。
參考文獻
[1]《公路軟土地基路基設計與施工技術規范》交通部JTJ017-96.
[2]陳冠雄,黃國宣,洪寶寧,等.廣東省高速公路軟基處理實用技術[M].北京:人民交通出版社,2005.
【關鍵詞】水利工程;水泥攪拌樁;質量的控制
0.前言
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。對于工程施工質量的檢驗標準也不斷的提高,水泥攪拌樁工程普遍用于高層建筑的地基處理加固工程。雖然施工工藝已相對成熟和完善,但隨著管理者對水泥攪拌樁不斷深入的認識,使得其施工質量越來越令人擔心,讓人總覺得其施工質量十分難于控制。雖然施工單位、監理單位及業主單位在水泥攪拌樁的施工工程中已經下了非常大的監管力度,但最終大多數收效甚微,檢測出的樁體實際施工質量不得不令人捏一把冷汗,更談不上什么優良率了。雖然經過一番大費周折的后方工作最終達到了自己的目的,但談到大規模的水泥攪拌樁施工時仍然心有余悸。那么怎樣才能做到心中有數呢?是不是有更好的方法去控制它呢?通過這些年的軟基施工管理,我總結出了一些經驗,希望能與大家共同探討。
1.施工準備
某工程采用的水泥攪拌樁施工攪拌機械為SBJ40型深層攪拌機,其最大加固深度為15~18m。配套設備及材料為:①HB6-3型柱塞式灰漿泵;②200L灰漿拌制機;③0.5m3灰漿集料斗;④普通離心泵(冷卻用);⑤電纜及膠管。水泥攪拌樁是采用深層攪拌機械,在地基深處利用水泥作為固化劑,與軟土強制攪拌混合,硬化后形成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。用水泥攪拌樁加固軟土地基,具有施工時無振動、無噪聲、無污染、攪拌時不會使地基側向擠出、對周圍原有建筑物影響較小等獨特的優點,常用于建(構)筑物的地基、高速公路、鐵道和機場場道、大面積堆場等的軟土地基加固;軟土層中的基坑開挖、管道開挖或河道開挖的邊幫支護和防止底部管涌、隆起;軟土地基基坑開挖和其他工程的防滲帷幕等,可以提高地基承載力和邊坡穩定性,減少工后沉降及不均勻沉降,防止滲漏,提高液化能力。
2.施工控制進度的幾個情況
退堤擴孔工程為城鎮堤防工程,涉及房屋拆遷、郵電線、高壓線、自來水管等問題,前期處理工作頭緒多、拖延時間長、難度大,致使可施工工作面少;攪拌樁施工區距居民樓較近,為避免施工噪聲對附近居民夜間休息的影響在夜間不施工,致使有效施工時間減少;水泥攪拌樁強度增長緩慢,上部工程施工前需經歷較長時間的等待,而該工程工期又短、時間緊,若不及時解決水泥攪拌樁的施工進度問題,必然會影響整個退堤擴孔工程的施工進度。
解決進度的控制措施:
為按期完成水泥攪拌樁的施工,一方面加快了對前期各方面問題的處理,另一方面采取了以下技術措施,保證水泥攪拌樁達到規定的強度要求,確保了施工按工期順利完成。
(1)增加施工機械。施工單位適時調整施工力量和施工強度,在具備條件的工作面,攪拌機從原先安排的4臺增加到6臺,提高了日完成樁數,加快了施工進度。
(2)提高水泥強度等級。選用P·O42.5水泥,使水泥攪拌樁強度提高了20%~30%,提高了早期強度。在每批水泥進場后,備樣進行水泥土強度試驗,符合要求后投入使用。成樁后3~7d內隨機抽檢35根攪拌樁進行輕型動力觸探(N10)試驗。試驗結果表明,水泥攪拌樁攪拌均勻性較好,強度較高, 7d齡期的N10比天然地基的N10高1倍以上,根據有關規范要求,樁身強度已經滿足設計要求。
3.施工中遇障礙物的處理
3.1障礙物情況
在大堤樁號0+153~0+221段的攪拌樁施工中,多次遇到木樁、磚墻等障礙物,無法繼續鉆進。
3.2處理措施
根據施工現場的實際情況,采取以下方法進行處理:
(1)障礙物距地面的高度≯2m時,挖除后重新進行攪拌施工,直到設計深度。
(2)當障礙物無法挖除或障礙物距地面的高度>2m時,以攪拌至無法下鉆為止,此后對該段混凝土擋墻底板采取增厚10cm的加強處理。
4.成樁質量的控制
為確保水泥攪拌樁加固效果,應特別注意施工中的成樁質量控制。水泥攪拌樁成樁質量的控制,主要在于原材料的質量控制、施工的工藝控制和施工記錄的控制。
4.1原材料質量控制
4.1.1水泥
水泥質量是關鍵。主要控制以下幾個環節:每批水泥用于施工之前,必須抽樣試驗合格后方可進場使用;進場水泥數量滿足施工進度的要求;不合格或過期、受潮、硬化、變質的水泥不得進場;在每批水泥進場后,備樣進行水泥土強度試驗。具體做法是:在施工現場取擬被加固土樣和拌和水,用塑料袋封裝運至現場試驗室,并用備樣水泥按確定的配合比用人工充分拌和,制成試塊并按規定養護,若7d齡期的水泥土試塊達到標準強度的30%以上,則該批水泥允許投入工程使用,否則不得使用。
水泥土試塊90d齡期無側限抗壓強度試驗共做了106組,最大值4.0MPa,最小值2.2MPa,平均為3.0MPa,高于設計要求的2.0MPa,滿足設計及規范要求。
4.1.2水
水質分析檢驗合格。
4.1.3制漿
按單樁長和試驗得出的每m樁長水泥用量計算出單樁水泥用量,嚴格按設計的水灰比進行制漿,在制漿罐中進行拌制,備好的漿液應不停地攪拌,使其均勻穩定,防止水泥漿發生離析。漿液倒入集料斗時加篩過濾,以免漿液結塊而損壞泵體。
4.2施工工藝控制
4.2.1保證垂直度
注意攪拌機的平整度并控制導向架對地面的垂直度,偏斜率≯1%。
4.2.2保證樁位準確度
采用經緯儀放出每塊擋墻底板上的各排樁位線,并用小竹樁標定出樁位中心。所測放的樁位軸線經復核后予以保護,樁位放樣誤差≯5cm。
4.2.3噴漿攪拌均勻,不允許出現斷樁
嚴格按試驗確定的參數控制水泥漿的噴出量、攪拌及提升的速度和次數,保證噴漿攪拌的均勻性和連續性。灰漿泵的出口壓力保持在0. 4~0.6MPa,使水泥漿自動連續噴入地基土層內,并且攪拌均勻。嚴格控制重復攪拌時的下沉和提升速度,保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌。水泥漿液的供應必須連續,一旦因故中斷,必須將攪拌頭下沉到停漿面以下0.5m處,待恢復供漿后再攪拌提升,以防斷樁。
4.3施工記錄控制
水泥攪拌樁成樁和噴漿施工由專人負責記錄,應如實記錄每m下沉量、提升時間、送漿時間、停漿時間以及施工樁長等參數。若施工中發現問題,應及時向監理工程師匯報,商定處理措施,并及時寫入施工記錄中。
5.成樁質量的檢測
5.1配合比及成樁試驗
根據JGJ79-2002《建筑地基處理技術設計規范》的規定,水泥土攪拌法用于處理泥炭土、有機質土、塑性指數Ip>25的黏土、地下水具有腐蝕性以及無工程經驗的地區時,必須通過現場試驗確定其適用性。因為只有先明確了水泥攪拌樁在該工程是否適用,才能為有效地加固地基提供前提保證。
在該工程中,通過對水泥土的室內配合比試驗,確定了所用水泥的摻入量、水灰比、水泥土強度的增長規律,推求出齡期與強度關系。根據室內配合比試驗確定的最佳參數,現場選定2個樁位進行了試樁,根據試樁情況及試樁檢測報告,確定了最終的施工方案和各項技術參數(見表1)。
5.2承載力試驗(現場載荷試驗)
根據JGJ79—2002《建筑地基處理技術設計規范》的規定,豎向承載水泥土攪拌樁地基竣工驗收時,承載力檢驗應采用復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。這是檢測水泥攪拌樁加固地基效果的最可靠的方法之一。
表2 水泥攪拌樁靜載試驗結果k
該工程復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗的結果均滿足設計及規范要求。其中靜載試驗共檢測16根樁,檢測結果均高于設計要求的125kN(見表2)。