探討水泥攪拌樁在建筑工程軟基處理的應(yīng)用
摘要：水泥攪拌樁通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用。
關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁;建筑工程;軟基處理
1、水泥攪拌樁的類(lèi)型
水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法，根據(jù)水泥水化的化學(xué)機(jī)理，其施工工藝主要有兩種：一種稱(chēng)為，先在地面把水泥制成水泥漿，然后送至地下與地基土攪和，待其固化后，使地基土的物理力學(xué)性能得到加強(qiáng)：另一種，采用壓縮空氣把干燥，松散狀態(tài)的水泥粉直接送入地下與地基土拌和，利用地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng)后，再行固結(jié)，達(dá)到改良地基的目的。目前我國(guó)水泥攪拌樁施工較多采用“噴漿”工藝。
2、水泥攪拌樁的施工工藝流程及質(zhì)量控制
水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉質(zhì)土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用。
2.1 施工準(zhǔn)備
(1)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(包括大塊石、樹(shù)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。
(2)水泥攪拌樁應(yīng)采用合格的R32.5級(jí)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)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。
(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(kāi)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(kāi)鉆。
2.2 施工工藝流程樁位放樣一鉆機(jī)就位一檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)一正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度一打開(kāi)高壓注漿泵一反循環(huán)提鉆并噴水泥漿一至工作基準(zhǔn)面以下O.3m一重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度一反循環(huán)提鉆至地表一成樁結(jié)束一施工下一根樁。
3、施工控制
(1)水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。
(2)為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿(mǎn)足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。
(3)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(guò)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)。
(4)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
(5)水泥攪拌配合比：水灰比O.45～0.50、水泥摻量12%、每米摻灰量46.25kg、高效減水劑0.5%。
(6)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。每根樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)不少于40min，噴漿壓力不小于0.4MPa。
(7)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)在樁底部停留30s，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)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30s。
(8)在攪拌樁施工過(guò)程中采用“葉緣噴漿”的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣，當(dāng)漿液離開(kāi)葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和切削，漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。長(zhǎng)期使用證明，“葉緣噴漿”攪拌頭能較好地解決噴漿中的攪拌不均問(wèn)題。
(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(kāi)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50k 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。
(1O)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12h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)大于100cm，超過(guò)12h應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。
(11)現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫(xiě)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。
4、質(zhì)量檢驗(yàn)
4.1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)。
�、贆z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)。
�、谟|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(lái)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(mǎn)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(guò)4m。
(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(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)28d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，留一組試件做3個(gè)月齡期的無(wú)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1～15%。
(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(mǎn)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。
(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)。
(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28d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O.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。
4.2 外觀鑒定①樁體圓勻，無(wú)縮頸和回陷現(xiàn)象;② 攪拌均勻，凝體無(wú)松散;③ 群樁頂齊，間距均勻。
5、工程實(shí)例
2010年我參與了田灣核電擴(kuò)建工程某箱涵施工的管理工作，箱涵基礎(chǔ)主要采用了水泥攪拌樁復(fù)合加固地基處理的方法，地基深攪樁具體施工工藝要求及質(zhì)量控制如下：
5.1施工設(shè)計(jì)要求
(1)深攪樁樁徑600mm，樁間距1.20m，樁長(zhǎng)8.0m，正方形布樁。
(2)水泥攪拌樁采用P·C32.5級(jí)復(fù)合硅酸鹽水泥，水泥摻入量為15%，水灰比0.50。
(3)攪拌樁按兩噴四攪施工，升降速度v≤0.55m/mi(4)施工時(shí)應(yīng)做到樁體均勻。攪拌樁樁位偏差不應(yīng)大于50mm，樁身垂直度偏差不應(yīng)大于0.5%。
(5)處理后地基承載力不小于120KPa。
5. 2 施工布置根據(jù)工期要求，計(jì)劃進(jìn)1臺(tái)深攪樁機(jī)，深攪樁機(jī)型號(hào)為PH一5A型，平均每日能完成打樁約25～28根，計(jì)劃6d內(nèi)完成。
5. 3 施工工藝及質(zhì)量控制
(1)施工工藝
�、� 根據(jù)圖紙坐標(biāo)及方格網(wǎng)測(cè)放樁位，每根樁位用毛竹樁釘好。
�、跇稒C(jī)就位，樁機(jī)安裝必須水平、穩(wěn)固，機(jī)底必須用枕木墊平、墊實(shí)。機(jī)架正、側(cè)面和攪拌管必須垂直，攪拌頭對(duì)準(zhǔn)樁位，并用線錘測(cè)設(shè)樁架垂直度，符合要求后方可開(kāi)鉆。
�、蹟嚢柘鲁�、制漿：借深層攪拌機(jī)的自重，從實(shí)際樁頂至樁底以O(shè).5～1.0m/min的速度沿導(dǎo)向架邊旋轉(zhuǎn)邊切土下沉直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。
�、芩酀B入為15%，水灰比為0.5，攪拌時(shí)間大于90秒，攪出的水泥漿應(yīng)具有良好的和易性及流動(dòng)性，水泥為復(fù)合硅酸鹽32.5級(jí)，水泥進(jìn)場(chǎng)后必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用，制漿應(yīng)在旋噴前1h以?xún)?nèi)拌和均勻。嚴(yán)禁使用受潮結(jié)塊過(guò)期的水泥。水泥堆放點(diǎn)，采用底部石塊墊高，下部用塑料布及蓬布覆蓋的方法，保證水泥堆放現(xiàn)場(chǎng)地干燥、防潮、防雨。
(2)質(zhì)量控制
① 施工前，應(yīng)對(duì)全體管理人員和施工人員進(jìn)行一次全面的質(zhì)量、安全教育，認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)家有關(guān)規(guī)范規(guī)程，講明工程的重要性，了解設(shè)計(jì)圖紙和施工的重點(diǎn)，并進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)交底。做到分工負(fù)責(zé)、環(huán)環(huán)緊扣，各道工序必須經(jīng)建設(shè)單位、監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行施工。
②做到嚴(yán)格計(jì)量，每根樁所用水泥量、外加劑量應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，在開(kāi)鉆前，應(yīng)將本號(hào)樁的水泥用量算好，做好水泥及外加劑的計(jì)量工作，且必須有記錄，有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，攪拌桶上用紅油漆做好標(biāo)志，嚴(yán)格控制水灰比，不得任意加水。
�、� 認(rèn)真做好施工原始記錄和資料的收集整理工作�，F(xiàn)場(chǎng)記錄要求：
現(xiàn)場(chǎng)記錄必須由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，每班一人，做好每根樁的現(xiàn)場(chǎng)記錄，記錄必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，做到準(zhǔn)確、真實(shí)、規(guī)范，記錄上應(yīng)詳細(xì)記錄攪拌機(jī)每次下沉與提升的時(shí)間，以及噴漿與停漿的時(shí)間。
�、� 樁長(zhǎng)控制措施：開(kāi)鉆前應(yīng)在鉆桿上做出明顯標(biāo)志，以便施工時(shí)控制好樁長(zhǎng)以及空攪部分。
�、輼洞怪倍瓤刂拼胧簶稒C(jī)鉆架上分別設(shè)置線錘，現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)垂標(biāo)。偏差不應(yīng)超過(guò)0.5%。
6、結(jié)束語(yǔ)
水泥攪拌樁通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理軟土，處理效果顯著，處理后可很快投入使用，在建筑工程施工中確保工程質(zhì)量的前提下能夠降低施工成本、縮短了基礎(chǔ)處理施工工期，在工期緊、出于成本考慮不易進(jìn)行基坑大開(kāi)挖或基礎(chǔ)土質(zhì)換填，考慮使用水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的施工方案。
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