深層水泥攪拌法在軟基加固中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：軟基處理,深層水泥攪拌樁,施工技術(shù)
引 言
通過(guò)工程實(shí)踐表明，深層水泥攪拌樁可有效地加固處理淤泥、淤泥質(zhì)土和軟粘土、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120 kPa的黏性土和粉土地層。在軟基處理中必須合理地采取施工技術(shù)以有效地確保軟基加固質(zhì)量，現(xiàn)通過(guò)實(shí)踐，筆者對(duì)深層水泥攪拌法加固軟基處理的施工技術(shù)進(jìn)行了探討分析。
1施工準(zhǔn)備技術(shù)
采用深層水泥攪拌法進(jìn)行加固軟基處理前必須先對(duì)場(chǎng)地清理，根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)踏勘，進(jìn)場(chǎng)后先清表及平整場(chǎng)地，清除樁位處地上、地下的一切障礙(包括石塊、樹(shù)根和垃圾等)，場(chǎng)地低洼時(shí)，回填粘性土至整平設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50cm。施工前應(yīng)先做好臨時(shí)排水設(shè)施，確保地表無(wú)積水。然后采用 GPS 精確放出控制樁位，用全站儀定出中線及邊線，根據(jù)設(shè)計(jì)樁位圖用鋼尺拉出每個(gè)水泥攪拌樁樁位，樁位中心打入木樁、竹簽等，用白灰標(biāo)明，防止樁位破壞。依設(shè)計(jì)要求樁位按正三角形布置，相鄰兩樁中心間距100 cm或110cm。
水泥攪拌樁施工前，應(yīng)采取工藝性試樁(每處工點(diǎn)的試驗(yàn)樁不少于3 根)，從而總結(jié)出成樁經(jīng)驗(yàn)及確定了各種操作技術(shù)參數(shù)，包括噴粉(漿)量、攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度、提升速度等施工參數(shù)，給大面積進(jìn)行水泥攪拌樁施工提供了技術(shù)保證。通過(guò)采取試樁，可確定灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間;確定攪拌下沉、提升速度和重復(fù)攪拌下沉、提升速度;確定灰漿稠度(水灰比);根據(jù)不同摻入比(58kg/m、59kg/m、60kg/m)確定技術(shù)參數(shù);確定針對(duì)本工程的施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)依據(jù);檢驗(yàn)施工設(shè)備及選定的施工工藝;根據(jù)單樁承載力試驗(yàn)確定施工摻入比。
水泥對(duì)于水泥攪拌樁來(lái)說(shuō)其實(shí)重要材料之一，這也是確保工程施工質(zhì)量的重要源頭。工程中對(duì)于進(jìn)場(chǎng)水泥必須經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格方能用于本工程施工，水泥堆放場(chǎng)地需平整且有利于排輸雨水，水泥堆放還必須做到下墊上蓋，地面距地面不小于30cm，防止水泥受潮結(jié)塊。
2施工技術(shù)
結(jié)合實(shí)踐，對(duì)于深層水泥攪拌法進(jìn)行軟基處理加固，其施工流程主要采取如下：定位→下沉鉆進(jìn)攪拌噴漿→提升噴漿攪拌→重復(fù)下沉噴漿攪拌→重復(fù)提升攪拌噴漿→清洗噴頭→移機(jī)→進(jìn)行下→根攪拌施工。
(1)樁機(jī)定位。根據(jù)確定的樁體位置，調(diào)整導(dǎo)軌垂直度，使鉆頭準(zhǔn)確落到樁位上，水平偏差不能超過(guò)50mm，并使攪拌軸保持垂直，偏差不得大于1.0%。在樁機(jī)定位過(guò)程中，必須檢查鉆桿長(zhǎng)度，鉆頭直徑，連接好輸漿管路，將樁機(jī)移到指定位置對(duì)好樁位，由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員檢查確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始開(kāi)機(jī)作業(yè)。
(2)制漿技術(shù)。水泥攪拌樁制漿必須嚴(yán)格控制水灰比，水灰比適宜控制在0.45～0.5范圍之間，具體的水泥攪拌樁配合比以試驗(yàn)室下發(fā)的配比為準(zhǔn)。水泥漿制備時(shí)，攪拌時(shí)間標(biāo)定不少于4～5min，連續(xù)制備水泥漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照水灰比同步進(jìn)行，配制好的漿液必須過(guò)篩，漿液不得有離析現(xiàn)象，泵送必須是連續(xù)的。應(yīng)適當(dāng)摻入外加劑，摻入的比例根據(jù)試驗(yàn)確定。
(3)送漿技術(shù)。泵送漿在泵出口壓力應(yīng)當(dāng)保持在4～6Mpa 之間(樁長(zhǎng)取高值，樁短取低值)，并且使攪拌提升速度和輸漿速度保持同步，即水泥漿噴出速度在40～60L/min 之間。
(4)鉆桿下沉鉆進(jìn)施工前應(yīng)當(dāng)標(biāo)定攪拌機(jī)械的灰漿輸送量。啟動(dòng)電機(jī)，放松起吊鋼絲繩，空壓機(jī)送風(fēng)，使鉆頭沿著導(dǎo)軌下沉鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度。鉆機(jī)正鉆速度控制在80r/min-135r/min 之間，下鉆進(jìn)尺速度控制在0.8m-1.0m/min注意鉆頭是否到達(dá)持力層，判別是否進(jìn)入持力層的方法可由鉆機(jī)鉆到最深實(shí)時(shí)下鉆速度和電流表的讀數(shù)來(lái)判別，當(dāng)遇到硬層時(shí)電流標(biāo)的讀數(shù)會(huì)發(fā)生突變。
(5)鉆桿提升，上提噴漿強(qiáng)制攪拌。通過(guò)開(kāi)啟灰漿泵等待漿液到達(dá)噴漿口，按照規(guī)定的提升速度、攪拌速度，邊噴、邊拌邊提升直到設(shè)計(jì)噴灰標(biāo)高。一般表層50cm 土層側(cè)向約束軟弱，成樁不利，因此停灰面應(yīng)在離地面50cm 處。應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度，同時(shí)在提升過(guò)程中始終保持送漿連續(xù)，中間不得間斷。如有間斷應(yīng)進(jìn)行處理。同時(shí)在輸漿管沖水下沉的部位應(yīng)略停加強(qiáng)攪拌噴漿。
(6)復(fù)攪。到達(dá)停灰口后，關(guān)閉灰漿泵，(為保證軟土和固化劑攪拌均勻)再次將攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)要求深度，再攪拌后提升到地面，即進(jìn)行整樁三次復(fù)攪工藝。
(7)清洗。通過(guò)向排空的集料斗注入適量清水，開(kāi)啟灰漿清洗管道中殘留的水泥漿，清洗攪拌鉆頭粘附的泥團(tuán)。然后樁機(jī)移位，再重復(fù)上述施工步驟，進(jìn)行下一根樁施工。
3施工質(zhì)量控制技術(shù)
3.1施工參數(shù)控制
對(duì)于水泥攪拌樁進(jìn)行軟基加固處理，其加固深度應(yīng)當(dāng)不得小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，樁體水泥摻入量不15～20%，并在施工中按照設(shè)計(jì)要求考慮地下水對(duì)水泥混凝土的腐蝕性。施工中采用有效的電腦自動(dòng)記錄儀，正確記錄各種參數(shù)并自動(dòng)打印輸出;樁號(hào)、日期、始打和結(jié)束時(shí)間、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、實(shí)際樁深、每延長(zhǎng)米的噴漿量及累計(jì)數(shù)量、攪拌深度等，確保攪拌樁的質(zhì)量。按照設(shè)計(jì)的樁位、樁長(zhǎng)、樁數(shù)、噴漿量、復(fù)攪長(zhǎng)度及試樁確定的參數(shù)進(jìn)行施工。樁頂標(biāo)高高出設(shè)計(jì)標(biāo)高不少于0.5m，采用人工鑿除樁應(yīng)頭。同時(shí)在施工中應(yīng)當(dāng)確保其相關(guān)施工參數(shù)在允許范圍內(nèi)，筆者結(jié)合實(shí)踐，總結(jié)了深層水泥攪拌樁施工的相關(guān)參數(shù)控制。
表1 攪拌樁施工允許偏差范圍
3.2 水泥攪拌樁施工中質(zhì)量控制技術(shù)
為了有效地提高深層水泥攪拌樁施工質(zhì)量，在其施工過(guò)程中必須對(duì)每個(gè)施工環(huán)節(jié)都采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制技術(shù)。
(1)施工前，適宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)攪拌樁進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，確定出各項(xiàng)施工參數(shù)，施工過(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及工藝要求進(jìn)行。當(dāng)樁周為成層土?xí)r，應(yīng)對(duì)相對(duì)軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。
(2)施工中適宜采用強(qiáng)度等級(jí)32.5R的普通硅酸鹽水泥,嚴(yán)格控制水泥摻入比(重量比)為15%。 每M水泥用量為：1800*15%*π·r²=76kg/m。水泥漿作為固化劑，漿體拌制后應(yīng)及時(shí)噴漿，防止發(fā)生漿液離折。
(3)噴漿的提升或正常速度適宜小于0.8 m/min，同時(shí)對(duì)于灰漿泵送壓力控制不得少于0.4 Mpa，并保證泵送流量恒定。相鄰樁噴漿施工時(shí)間間隔不得超過(guò)24h，施工時(shí)應(yīng)采用四次噴漿四次攪拌工藝，并確保攪拌均勻。攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度相互匹配，確保加固深度范圍內(nèi)土體的攪拌次數(shù)滿足規(guī)范要求。施工中始終保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤(pán)的水平和導(dǎo)向架的垂直，攪拌樁的垂直偏差不得超過(guò)1%，樁位的偏差不大于50mm，成樁直徑及樁長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求。
(4)制備好的漿液不得離析，不得停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，泵送必須連續(xù)�；覞{泵輸漿量，灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)噴漿口時(shí)間以及鉆頭起吊提升速度按試驗(yàn)標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行。對(duì)于施工中因故停漿時(shí)，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下500mm，待恢復(fù)供漿時(shí)再攪拌提升。施工停漿面應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm，待樁頂壓梁，施工時(shí)再將該多余部分鑿除。對(duì)于停機(jī)超過(guò)3小時(shí)情況，將輸漿管拆下，妥為清洗。噴漿攪拌提升的速度和攪拌次數(shù)符合設(shè)計(jì)及施工工藝要求，噴漿量及提升速度等由流量計(jì)控制并有專人記錄。
(5)當(dāng)攪拌樁樁頂接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)特別注意樁頭的施工質(zhì)量，樁頂1-1.5米范圍內(nèi)增加噴漿攪拌一次。同時(shí)攪拌自地面以下1m噴漿攪拌提升出地面時(shí)，宜應(yīng)慢速，當(dāng)噴漿口至樁頂標(biāo)高時(shí)，宜停止提升，攪拌10秒-20秒，以保證樁頭密實(shí)均勻。當(dāng)輸漿管有彎折、外壓或漏漿情況時(shí)要及時(shí)檢查、理順管道，清除外壓，發(fā)現(xiàn)漏漿點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漏，嚴(yán)重時(shí)停機(jī)換管當(dāng)輸漿管道過(guò)長(zhǎng)，沿程壓力損失增大時(shí)可使制漿池布置靠近樁位，以縮短送漿管道。當(dāng)場(chǎng)地條件不具備時(shí)，可適當(dāng)調(diào)增泵送壓。
(6)在樁與樁之間的搭接間隔施工不應(yīng)大于24h，如間隔時(shí)間太長(zhǎng)，搭接質(zhì)量無(wú)保證時(shí)，應(yīng)采取局部補(bǔ)樁或注漿措施。樁身插筋及插竹不得超過(guò)24h，必須做好每一根樁的時(shí)間記錄，深度記錄誤差應(yīng)不于10mm，時(shí)間記錄誤差小于5S。當(dāng)樁體28天齡期，其強(qiáng)度大于1.0 Mpa，水灰比不應(yīng)大于0.5。
結(jié) 語(yǔ)
本文通過(guò)結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)軟基采取深層水泥攪拌樁來(lái)加固處理，總結(jié)了深層水泥攪拌樁在軟基加固中的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，通過(guò)工程實(shí)踐表明，深層水泥攪拌樁在確保施工質(zhì)量的前提下，其處理軟基加固是可行，可為同類工程參考借鑒。
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