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【關(guān)鍵詞】水利工程;水泥攪拌樁;施工技術(shù)
隨著我國近年來水利施工條件和施工技術(shù)的快速發(fā)展,水泥攪拌樁在水利施工中的應(yīng)用范圍得到了廣泛的拓展。水泥攪拌樁不僅僅能夠應(yīng)用于復(fù)合地基的施工中,更是一種經(jīng)濟性較高的基坑圍護結(jié)構(gòu),并得到了廣泛的應(yīng)用。將施工環(huán)境、基坑施工與基坑圍護結(jié)構(gòu)共同作為一體化的整體施工和設(shè)計,在實際施工過程中,對工程施工方法和結(jié)構(gòu)進行嚴密協(xié)調(diào)控制,不僅僅能夠為基坑以及周圍環(huán)境的安全提供保證,而且能夠大大縮短工程施工周期,降低施工成本,本文對水泥攪拌樁技術(shù)在水利施工中的應(yīng)用優(yōu)勢和方法進行了總結(jié)分析,同時總結(jié)出了水利施工中水泥攪拌樁技術(shù)的應(yīng)用要點。
一、水泥攪拌樁技術(shù)介紹
1.技術(shù)概念介紹
水利工程施工過程中,水泥攪拌技術(shù)被廣泛應(yīng)用在復(fù)合地基的形成中,該技術(shù)是一種特殊的地基處理方法,樁間土和樁體之間能夠形成復(fù)合式的地基,進而有效降低地基變形的發(fā)生率,提高地基的承載能力。水泥攪拌樁應(yīng)用于地基處理過程中,在粉土、粘性土、淤泥質(zhì)土、加固淤泥和其他軟土等方面應(yīng)用都較為廣泛。水泥攪拌樁技術(shù)指的是以水泥材料為固化劑(粉煤灰、石灰粉、水泥粉或水泥漿),利用特定的深層攪拌設(shè)備,在鉆進的同時,向軟土中噴射霧狀粉體或漿液,就地將固化劑與軟土在地基深處強制攪拌,通過土體和固化劑之間的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng),保證地基土硬結(jié)構(gòu)達到一定強度、水穩(wěn)定性和整體性的加固體,以提高變形模量和地基強度,從而滿足地基加固要求的一種水泥土攪拌方法,該方法的主要適用于粉土和加固飽和粘性土等地基的施工。
2.技術(shù)優(yōu)勢介紹
與其他支護體系相比,水泥攪拌樁技術(shù)應(yīng)用于水利施工中,具有下述顯著的優(yōu)勢:第一,能夠添加各種添加劑以滿足各種施工條件的需要,從而有助于提高施工速度,縮短施工周期;第二,類重力式擋墻,開挖基坑無需進行坑外井點降水,且通常不需要支撐拉錨;第三,具有較好的隔水防滲性能,無需處理基坑內(nèi)外的水位差;第四,能夠充分利用地基土的原有自重;第五,同一墻體能夠同時設(shè)計為隔柵狀、壁狀和柱狀,同時能夠設(shè)計為變強度、變深度、變截面,對于持力層無過高要求;可設(shè)定大小不一的樁間距,并能夠插筋,對于橫向荷載具有較高的承受力。
二、水泥攪拌樁施工過程
1.施工前準備
(1)施工技術(shù)材料,主要包括施工場地水泥攪拌樁樁位設(shè)計圖、土工實驗報告、室內(nèi)配比試驗結(jié)果、控制點坐標(biāo)和位置的測量結(jié)果、高程數(shù)據(jù)表、建筑物平面布局圖以及工程地質(zhì)報告等相關(guān)材料。
(2)成樁試驗。試樁通常在5根以上。經(jīng)過試樁,能夠?qū)挝粫r間噴入量、噴氣壓力、攪拌速度、提升速度和鉆進速度等相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進行準確確定。
(3)依據(jù)施工設(shè)計圖,設(shè)計樁位平面布局圖,在施工場地確定每根水泥攪拌樁的具置,并進行標(biāo)記。
(4)平整場地。將施工場地內(nèi)阻礙成樁的腐泥、雜草、有機質(zhì)、樹根等軟質(zhì)雜物,以及石塊、混凝土塊等硬質(zhì)雜物清除,回填平整凹凸不平的施工地面。如果場地平整度不符合行走機械的要求,則可適當(dāng)鋪設(shè)碎石層和砂土層。
2.施工方法
現(xiàn)階段,在水利施工中應(yīng)用水泥攪拌樁技術(shù)通常使用四攪兩噴法施工、跳打法工序,具體施工方法為:第一,定位放線。依據(jù)測定的控制點,逐孔向施工方位測定水泥攪拌樁樁位,為了避免施工過程對樁位造成損壞,每次進行20個孔位的測放,以1d的施工量為標(biāo)準,使用竹簽釘入土中進行樁位的定位,樁孔間距的要符合施工設(shè)計標(biāo)準。第二,鉆機定位。水泥攪拌機達到設(shè)定樁位后,將測放點與中心管垂直對準,垂直偏斜度在1%以下,穩(wěn)定安放鉆機后,保持設(shè)備水平,鉆機主軸的垂直誤差在1%以內(nèi)。第三,預(yù)攪下沉。水泥攪拌機中的冷卻水正常循環(huán)后,將電機啟動,攪拌頭正常運轉(zhuǎn)后,將起吊鋼絲繩放松,保證攪拌機沿導(dǎo)向下沉的同時進行攪拌,使用電氣控制設(shè)備的電流監(jiān)測儀對下沉速度進行監(jiān)測。第四,灰漿配制輸送。水泥攪拌機下沉預(yù)攪過程中,依據(jù)預(yù)定的水灰比進行水泥漿攪拌;灰漿攪拌過程中,首先加水再加添加劑和水泥,灰漿攪拌時間每次在2分鐘以上,充分攪拌均勻水泥漿后,過濾水泥漿,將水泥硬塊完全剔除,后在集料斗中倒入灰漿進行壓漿。第五,提升噴漿攪拌。下沉攪拌機至預(yù)定深度后,將灰漿泵打開,在地基中壓入水泥,并連續(xù)30s在柱底進行攪拌,從而確保柱底部的質(zhì)量,然后依據(jù)試驗所設(shè)定的速度,在攪拌機提升的同時進行噴漿,保證充分拌合土體和漿液,超過樁頂高度約0.5cm后,噴漿停止,確保樁頭密實均勻,同時,全部排空集料斗中的灰漿。第六,重復(fù)下沉攪拌和提升。為保證漿液與軟土的充分均勻攪拌,再將水泥漿倒入集料斗內(nèi),并下沉攪拌機,達到預(yù)定深度后,攪拌機在攪拌的同時噴出漿液,并將其提升至地面。操作過程中要連續(xù)供應(yīng)水泥,若因故中斷,需下沉攪拌頭至停漿面下0.5cm,供漿恢復(fù)后繼續(xù)提升攪拌頭,以避免發(fā)生斷樁。第七,清洗。將適量的清水注入集料斗中,將灰漿泵開啟,徹底清除管道中殘留的水泥漿,同時洗凈攪拌頭上附著的軟土。
三、技術(shù)要點
1.施工前準確計算起吊機提升速度,灰漿經(jīng)過輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間,攪拌機灰漿泵輸漿量等相關(guān)的參數(shù),按照設(shè)計要求進行成樁試驗,以計算攪拌機配比參數(shù)等。
2.水泥攪拌機使用前應(yīng)進行調(diào)試,觀察輸料管通暢和樁機運轉(zhuǎn)情況,水泥攪拌機開始運轉(zhuǎn)前,整個管道都應(yīng)使用清水進行沖洗,以避免發(fā)生管道堵塞。
3.使用二噴四攪法進行水泥攪拌樁施工。首次下鉆時,為了防止管道堵塞,可以帶漿下鉆,噴漿量控制在總量的1/2以下,且避免帶水下鉆。首次提鉆和下鉆時要進行低檔操作,復(fù)攪時可高檔操作。每個樁的成樁時間應(yīng)在40min以上,噴漿壓力在0.4Mpa以上。
4.為了提高水泥攪拌機樁身、樁頂和樁端質(zhì)量,首次提鉆噴漿時要停留在柱底約30s,余漿上提時將其完全噴入樁體,并停留在柱頂約30s,保證柱身和水泥漿的充分拌合[5]。
5.根據(jù)施工工藝的設(shè)計要求確定攪拌機噴漿提升的次數(shù)和速度,并由專人對攪拌機上提和下沉的時間進行記錄,將記錄時間誤差控制在5s內(nèi),深度誤差控制在100mm以內(nèi)[6]。
四、結(jié)語
水泥攪拌樁應(yīng)用于水利施工中,可在軟土地基上應(yīng)用,因而技術(shù)方面更加成熟、可行,施工質(zhì)量有保證且更加可靠。這一施工方法不經(jīng)能夠滿足河涌整治和防洪工程的基本要求,有助于軟土基礎(chǔ)的加固,而且能夠極大地節(jié)省建設(shè)投資。另一方面,因水泥攪拌樁施工時無污染、無噪音、無振動,因而不會對周圍的環(huán)境和建筑造成較大的影響。所以,水泥攪拌樁在水利工程施工者具有較高的應(yīng)用價值。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】水泥土攪拌樁;施工工藝;優(yōu)化
水泥土攪拌樁作為淤泥土質(zhì)條件下基坑圍護的方法,目前在國內(nèi)很多地區(qū)尤其是上海地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)較為普遍。由于地下土質(zhì)情況較為復(fù)雜,因此設(shè)計在明確攪拌樁施工工藝時往往再加上一些施工限制,如水泥摻量、攪拌機提升速度等。但由于攪拌樁機性能的不同,實際施工時的情況往往與設(shè)計有一定的偏差,有必要對其進行優(yōu)化。
1、樁身傳力規(guī)律
深層水泥土攪拌樁復(fù)合地基的傳力規(guī)律與單樁傳力規(guī)律有較大不同,在研究水泥土攪拌樁復(fù)合地基的實際應(yīng)用中,水泥攪拌樁的傳力規(guī)律是首要解決的理論問題。在一些試驗中,實驗者選用多種樁.土模量比、基礎(chǔ)頂面作用相同豎向荷載,此時沿樁長分布的樁身軸力呈現(xiàn)一定規(guī)律:樁.土模量比越高,樁項反力越大,最大軸力出現(xiàn)在樁頂弘J;沿樁長分布水泥土樁側(cè)摩阻力也呈現(xiàn)一定規(guī)律,樁側(cè)摩阻力特點與沒有基礎(chǔ)時有較多差別,這是因為基礎(chǔ)制約了樁.土接觸面的相對移動,樁側(cè)摩阻力在樁身最上部約2倍樁徑深度范圍內(nèi)較小,樁頂處達到最小:而沒有基礎(chǔ)時最大摩阻力產(chǎn)生于樁身上部;沿樁長分布的樁一土接觸面相對滑移量規(guī)律與樁側(cè)摩阻力分布曲線相似,樁土接觸面相對滑移在樁頂處為零。目前普遍思想是認為樁.土接觸面的位移變形協(xié)調(diào)的,但事實證明樁.土接觸面的相對滑移還是存在的。從水泥土樁模型試驗的結(jié)果分析,盡管樁.土接觸面的相對滑移量很小,但要使樁側(cè)摩阻力發(fā)揮是不需要很大的相對滑移量的。
試驗結(jié)果同時表明,在樁頂至樁頂以下4m----6m的范圍是相對滑移主要發(fā)生的部位;樁.土模量比越大,相對滑移產(chǎn)生的深度越大,但幾乎很難超過7m。樁頂部分的樁.土接觸面相對滑移由于基礎(chǔ)承臺的存在而被限制了,樁身上部摩阻力受到了削弱了。
根據(jù)應(yīng)力傳遞特性分析可得出結(jié)論:
①樁身最大軸力發(fā)生在樁頂,樁頂下2m左右的范圍內(nèi)產(chǎn)生側(cè)阻力最大值;
②傳到樁端的荷載占樁頂荷載的比例較?。?/p>
③樁頂?shù)脚R界樁長的范圍是樁體的變形、軸力和側(cè)阻力主要集中的地方;
④水泥土攪拌樁的破壞主要發(fā)生在淺層。
2、攪拌樁設(shè)計概況
依據(jù)設(shè)計圖紙:攪拌樁數(shù)量共現(xiàn)場攪拌樁共4l65根,其中:9.5米1399根;8.8米228根;3.2米1656根;11.5米363根;l2.5米258 根;17.3米261根設(shè)計要求提升(下沉)速度不宜大于0.5米/分設(shè)計水泥摻量:13%
3、施工工藝
3.1 測量放樣、樣槽開挖
根據(jù)現(xiàn)場水準點、軸線放出樁位軸線,挖好泥漿槽,打好鋼筋定位樁,并請業(yè)主或監(jiān)理復(fù)核,妥善保護。
3.2 樁機定位
攪拌樁采用雙鉆頭施工,樁與樁的搭接為20cm:相鄰樁施] 時間間隔不得超過1 0小時,否則應(yīng)采取有效措施進行加強。深層攪拌樁移到指定樁位對中,中心偏差不得人于5 CIl,垂直度偏差不大丁l%,并確保安裝穩(wěn)固。
3.3 灰漿制備
在攪拌頭預(yù)攪下沉同時,嚴格按設(shè)計配合比制作灰漿,水灰比應(yīng)嚴格控制在0.5左右,施工時散裝水泥必須車車過磅,水用固定容器計量,計量準確,灰漿攪拌時間不得小于2分鐘,以使?jié){液充分拌合。
3.4 預(yù)攪下沉
樁機就位準備工作就緒,經(jīng)檢查符合要求后,啟動動力電機,利用鉆具自重緩慢平穩(wěn)預(yù)攪下沉,嚴格控制下沉速度以充分破碎土體,直至設(shè)計樁底標(biāo)高。
3.5 第一次注漿提升攪拌
攪拌頭至樁底設(shè)計標(biāo)高后,即刻上提20cm并開啟壓漿泵送漿,攪拌樁注漿采用二次提升攪拌二次完成,第一次為水泥用量的70%,攪拌頭在樁底原位攪20~30秒后,邊攪拌邊提升,直至設(shè)計樁頂標(biāo)高。
3.6 第二次攪拌下沉
注漿攪拌提升至設(shè)計樁頂標(biāo)高后停漿,即刻攪拌下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高,并控制好下沉速度。
3.7 第二次注漿攪拌提升
攪拌至設(shè)計樁底標(biāo)高后,送漿,第二次為水泥用量30%,原位送漿攪拌20~30秒后攪拌提升,注漿提升離設(shè)計樁頂標(biāo)高1m段內(nèi),減慢提升速度,且在樁頂原位注漿攪拌1 5~3 0秒,以確保樁頂質(zhì)量。
3.8 第三次攪拌下沉
注漿攪拌提升至設(shè)計樁頂標(biāo)高后停漿,即刻攪拌下沉至設(shè)計樁底標(biāo)高,并控制好下沉速度。
3.9 第三次攪拌提升
攪拌至設(shè)計樁底標(biāo)高后,原位攪拌20~3 0秒后攪拌提升,且在樁頂原位攪拌l 5~3 0秒,以確保樁頂質(zhì)量。
4、工藝優(yōu)化
4.1 優(yōu)化原因
根據(jù)工程設(shè)計情況,采用SJB一2型雙軸深層攪拌樁機,根據(jù)機械檔位情況和設(shè)計的提升速度,計算出單根攪拌樁的水泥摻量及施工時間如下:
以旌工中較為典型的1 1.5米樁長為例:
1)預(yù)攪下沉2 3mi n;
2)第一次噴漿提升2 3milq:(機械二檔)
3)第二次下沉攪拌2 3mi n;
4)第二次噴漿提升23min:(機械二檔)
5)第三次下沉攪拌2 3mi n;
6)第三次提升攪拌2 3 m i n。(機械二檔)
總用時:1 3 8milq。
依據(jù)上述設(shè)計施工時間計算得到的水泥摻量:
水泥摻量=(噴漿速度×噴漿時間x 1.5t/m 3×1/1.55)/(樁長×0.702ma/m×1.8t/ m3)=(60×10 0×46×1.5×1/1.5)/(11.5×0.702× 1.8)=19%
其中,噴漿速度為60×10I。m。/min,設(shè)計水灰比:0.5水泥漿密度:1.5t/m,水泥t密度:1.8t/ma 直徑700的水泥攪拌樁每米樁長體積為:0.702ma
由上可見,采用設(shè)計的攪拌、提升速度的參考值,不僅水泥用量大大超出設(shè)計底限值,而且施工時間過長,經(jīng)計算得總工期可達68天。
4.2 優(yōu)化過程
由于基坑土質(zhì)為淤泥質(zhì)土,土體可以在較短時間內(nèi)攪拌均勻,因而可以縮短不噴漿下沉的時問;為使水泥摻量接近設(shè)計規(guī)定的限值,考慮在保證第一次噴漿充足的條件下,適當(dāng)縮短第二次、第三次噴漿時問。在此思路下,經(jīng)現(xiàn)場多次試驗,總結(jié)出雙軸攪拌樁施工時間如下(以樁長11.5米為例):
1)預(yù)攪下沉1 2mi n;
2)第一次噴漿提升2 3mi n:(機械二檔)
3)第二次下沉攪拌8mi n;
4)第二次噴漿提升1 2mi n:(機械三檔)
對以上匯總數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,得到處理區(qū)內(nèi)外③層土的抗 峰值強度分別為:真空預(yù)壓處理區(qū)內(nèi)Cu=25.97kPa,統(tǒng)計變異系數(shù)為0.23;真空預(yù)壓處理區(qū)外Cu=19.15kPa,統(tǒng)計變異系數(shù)為0.22。可見,經(jīng)真空預(yù)壓處邢的區(qū)域,其土體抗剪強度要比處理區(qū)外大,大約要高35.6%,山此證明真預(yù)壓處理對土體抗剪強度的增K起到了一定的作用。
4.3 平板載荷試驗
試驗采用3m X 3m正方形剛性板(影響深度按6.0Ill考慮),最大加載160kPa。試驗成果表明,工后處理區(qū)內(nèi)地基容許承載力增長明顯(由工前60kPa增長至工后80kPa),且③層土區(qū)域內(nèi)外的各級荷載作用下的變形模量趨于一致,反映了該工法能有效地消
除地基未來運營的籌異沉降。
5、根據(jù)靜載荷試驗和數(shù)值模擬的結(jié)果,得到以下結(jié)論:
(1)墊層過厚不能夠有效提高復(fù)合地基承載力,反而增大沉降,因此,不能盲目增大墊層厚度。
(2)墊層的設(shè)置影響了荷載在土中的傳遞,由于墊層的調(diào)節(jié)作用,減小了樁土應(yīng)力比,增大了土體承擔(dān)的荷載,并且使荷載在土中傳遞的深度加深。
(3)墊層的設(shè)置對樁中應(yīng)力的傳遞深度幾乎沒有影響,但是墊層的調(diào)節(jié)作用,使得樁分擔(dān)的荷載比例減小,樁的沉降量減小。
關(guān)鍵詞:軟土地基;水泥土攪拌樁;施工工藝;檢測方法
中圖分類號:TU471.8文獻標(biāo)識碼:A文章編號:
引言:
珠海市金唐D路市政道路工程施工,由于路基場內(nèi)地基土層的軟土層主要為淤泥質(zhì)粉粘土、淤泥層,該兩軟土層場內(nèi)普遍分布,厚度較大,且均為軟弱土層,呈流塑狀態(tài)。水泥土攪拌樁處理軟土地基,即以水泥作為固化劑,利用深層攪拌機械將水泥與原位軟土進行強制攪拌、壓縮,并吸收周圍水分,經(jīng)過一系列物理化學(xué)作用生成一種特殊的具有較高強度、較好變形特征和水穩(wěn)性的混合柱狀體,它對提高軟土地基承載能力、減少地基的沉降量及保證高填土路基穩(wěn)定性具有明顯的效果,下面結(jié)合工程實際對水泥土攪拌樁的施工準備、施工工藝流程、設(shè)計參數(shù)及要求、施工控制、質(zhì)量檢驗等控制環(huán)節(jié)進行探討。
1.施工準備工作
1.1 軟基處理施工前,必須具備完整的地質(zhì)勘察資料及工程附近管線、建筑物、構(gòu)筑物和其他公共設(shè)施的構(gòu)造情況,必要時應(yīng)作施工勘察和調(diào)查以確保工程質(zhì)量及臨近建筑的安全。
1.2 攪拌樁施工單位必須具備相應(yīng)專業(yè)資質(zhì),施工隊伍應(yīng)專業(yè)性強、施工經(jīng)驗豐富、能夠處理突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
1.3 從事樁基檢測及見證試驗的單位,必須具備省級以上建設(shè)行政主管部門頒發(fā)的資質(zhì)證書,因軟基處理工程為隱蔽工程,工程檢測與質(zhì)量見證試驗的結(jié)果具有重要的影響,必須有權(quán)威性。1.4 技術(shù)準備
1.4.1 熟悉施工圖紙及設(shè)計說明和其他設(shè)計文件。
1.4.2 施工方案審核、批準已經(jīng)完成。
1.4.3 根據(jù)施工技術(shù)交底、安全交底進行各項施工準備。
1.4.4 施工前應(yīng)檢查水泥及外摻劑的質(zhì)量、樁位、攪拌機工作性能,各種計量設(shè)備(主要是水泥流量計及其他計量設(shè)備)完好程度。
1.4.5 放線前對各控制點進行復(fù)核后,按設(shè)計圖紙放線,準確定出各攪拌樁的位置;測量施工平臺的高程,放好樁位;攪拌樁樁位應(yīng)采用竹片或板條進行現(xiàn)場定位,點白灰定位,移動鉆機要準確對孔,對孔誤差不得大于50mm,并報監(jiān)理復(fù)核。根據(jù)需要改動原設(shè)計位置的,需取得設(shè)計、監(jiān)理等的同意后,方可執(zhí)行。
1.5 物資準備
1.5.1 水泥:采用新鮮水泥,出廠日期不得超過三個月。水泥攪拌樁應(yīng)采用合格普通硅酸鹽袋裝水泥,以便于計量。水灰比、水泥摻灰量、外加劑,滿足設(shè)計各項參數(shù)要求。
1.5.2 主要機具設(shè)備:深層攪拌機、起重機、水泥制配系統(tǒng)、導(dǎo)向設(shè)備及提升速度量測設(shè)備、發(fā)電機等。
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,應(yīng)通過試驗確定其適用性。應(yīng)注意冬季施工時低溫和雨季施工時雨水等外部環(huán)境因素對樁體成樁質(zhì)量的影響。
2.2深層攪拌樁施工是用攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和,攪拌次數(shù)越多,拌和越均勻,水泥土的強度也超高。但是攪拌次數(shù)越多,施工時間也越長,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、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、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 每個標(biāo)段的試樁不少于5根,且必須待試樁成功后方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗可采取7天后直接開挖取出,或至少14天后取芯,以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度,最后通過單樁承載力和復(fù)合地基承載力來檢驗是否達到設(shè)計效果。
3.各工序施工要點及控制方法
3.1 水泥攪拌樁工藝流程圖
3.2 水泥攪拌樁施工技術(shù)措施
本工程采用的機具為SP-5型深層單軸攪拌機,采用四噴四攪施工工藝。
SP-5型深層攪拌機械技術(shù)參數(shù)
對應(yīng)的設(shè)計要求:水泥攪拌樁樁徑D=500mm,最大加固深度為17.7m。
(1)測量放線
進行施工放樣測量,定出水泥攪拌樁樁位,樁平面偏差不大于50mm。每次測量均要閉合,按規(guī)范嚴格控制閉合誤差。
(2)定位
深層攪拌機到達指定樁位、對中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r,采用攪拌機的液壓平衡裝置使起吊設(shè)備保持水平。
(3)預(yù)攪下沉
待深層攪拌機的冷卻水循環(huán)正常后,啟動攪拌機電機,放松攪拌機吊索,使攪拌機沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉,下沉速度可由電機的電流監(jiān)測表控制。工作電流不應(yīng)大于70A,如果下沉速度太慢,可從輸漿系統(tǒng)補給清水以利鉆進。
(4)制備水泥漿
待深層攪拌機下沉到一定深度時,即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿,待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。
制備水泥漿的目的是,根據(jù)設(shè)計單位提供的水灰比和水泥摻入比這二個參數(shù),計算出:
1)每1m3水泥土加固體中應(yīng)注入的漿液體積量(m3)。
2)漿液的密度(g/cm3)。
例如,在我們這個工地中水灰比為0.5,水泥摻入比取20%,1 m3水泥土中耗用的水泥量為20%×1700Kg=340kg.
當(dāng)水和水泥的密度分別取1.0 g/cm3和3.0 g/cm3時,則1 m3水泥土中應(yīng)注入漿液量V為
V=0.34×0.5+(0.34/3.0)=0.28 m3
而漿液的密度ρ為
ρ=(0.17+0.34)/0.28=1.82 g/cm3
計算每米攪拌樁需要用水泥量,計算如下:
M=π*(0.5/2)2*1*1700*20%=66.67kg
(5)提升噴漿攪拌
深層攪拌機下沉到設(shè)計深度后,開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中,并且邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn),同時嚴格按照設(shè)計確定的提升速度(≤0.8m/min)提升深層攪拌機。
(6)重復(fù)上、下攪拌
深層攪拌機提升至設(shè)計深度的頂面標(biāo)高時,集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排空。為時軟土和水泥漿攪拌均勻,可再次將攪拌機邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中,至設(shè)計加固深度后再將攪拌機提升出地面。
(7)清洗
向集料斗中注入適量清水,開啟灰漿泵,清洗全部管路中殘存的水泥漿,直至基本干凈。并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。
(8)移位
將機移至下一樁位,重復(fù)上述步驟。
由于攪拌樁頂部與上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)(或承臺)接觸受力較大,因此通常還可以對樁頂1.0~1.5m范圍內(nèi)再增加一次噴漿,以提高其強度。
3.3 攪拌樁質(zhì)量檢驗
樁體施工完成后三個月后方可填筑路堤和施加其它荷載,要求90天樁體無側(cè)限抗壓強調(diào)≥1.0Mpa,單樁承載力達到120KN。
3.4 攪拌樁施工允許誤差:
3.5 水泥攪拌樁的施工控制措施
3.5.1 由專人負責(zé)水泥攪拌樁的施工,全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應(yīng)編號,應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機長、現(xiàn)場負責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責(zé)任到人。
3.5.2 水泥攪拌樁開鉆前,應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆。
3.5.3 為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求,在主機上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。
3.5.4 第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆,噴漿量應(yīng)小于總量的1/2,嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提升時一律采用低檔操作,復(fù)攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應(yīng)不小于70分鐘,噴漿壓力不小于0.4MPa。
3.5.5 為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量,第一次提鉆噴漿時應(yīng)在樁底部停留30秒,進行磨樁端,余漿上提過程中全部噴入樁體,且在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30秒。
3.5.6 施工時應(yīng)嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè),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(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁1m的用量加66.67kg。若儲漿量小于上述重量時,不得進行下一根樁的施工。
3.5.7 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)計用量。如遇停電、機械故障原因,噴漿中斷時應(yīng)及時記錄中斷深度。在12小時內(nèi)采取補噴處理措施,并將補噴情況填報于施工紀錄內(nèi)。補噴重疊段應(yīng)大于100cm,超過12小時應(yīng)采取補樁措施。
3.5.8 現(xiàn)場施工人員應(yīng)認真填寫施工原始記錄,記錄內(nèi)容應(yīng)包括:施工樁號、施工日期、天氣情況;噴漿深度、停漿標(biāo)高;灰漿泵壓力、管道壓力;鉆機轉(zhuǎn)速;鉆進速度、提升速度;漿液流量;每米噴漿量和外摻劑用量;復(fù)攪深度。
4.結(jié)語
軟基處理在城市建設(shè)中占據(jù)首要地位,軟基處理屬于隱蔽工程,一但被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋,便構(gòu)成隱患且不好檢查及補救,水泥攪拌樁是一種有效處理軟基的辦法,能夠減少軟土路基的不均勻沉降、減少路的側(cè)向位移和橋頭跳車等都有很顯著和效果。對水泥攪拌樁的研究,必須根據(jù)不同的地區(qū)的地質(zhì)條件和土質(zhì)成份,通過試驗的辦法來確定不同的配合比。通過對同一地區(qū)的總結(jié)和不同地區(qū)的對比,來不斷的積累和總結(jié)施工經(jīng)驗,那樣才能在以后的施工過程中快速運用起來,從而達到有效的應(yīng)用與推廣。
參考文獻:
[1]YBJ225-91 軟土地基深層攪拌加固技術(shù)規(guī)程.
[2]JTJ017-96 公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范.
關(guān)鍵詞 軟基處理;水泥攪拌樁;試樁總結(jié)
中圖分類號TU7 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2014)119-0203-03
0引言
水泥攪拌樁是利用專用的水下深層攪拌機,將預(yù)先制備好的水泥漿等材料注入水下地基土中,并與地基土就地強制攪拌均勻形成拌和土,利用水泥漿的水化及其與土粒的化學(xué)反應(yīng)獲得強度而使地基得到加固的方法。這種方法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土含水率高且地基承載力標(biāo)準值低于120MPa的粘性土等軟基加固,水泥攪拌樁加固軟土地基,具在在短期內(nèi)可獲取所需要的地基強度,加固后地基變形小,和施工無公害等優(yōu)點。取得滿足設(shè)計要求又經(jīng)濟可靠的施工配合比和確定便于現(xiàn)場實施的工藝控制參數(shù),有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量是我們在工藝試樁中探索的一個課題。
1 試樁布置形式及布置情況
在施工現(xiàn)場進行了15根水泥攪拌樁成樁工藝試驗,該試驗樁已按照既定方案順利完成。水泥攪拌樁布置形式為正三角形布置,樁間距為1.1m,攪拌樁直徑為0.5m,設(shè)計樁長為按10m控制,實際樁長根據(jù)水泥攪拌樁試樁記錄數(shù)據(jù)均為10m。
2 工程地質(zhì)情況
該工程地質(zhì)圖自上而下為:1)層素填土;2)層淤泥;3)層細砂;4)層中砂;5)層粉質(zhì)粘土;6)層淤泥質(zhì)粘土;7)層中砂;8)層粉質(zhì)粘土;9)層全風(fēng)化花崗巖。
3 試樁目的
1)確認每根攪拌樁水泥用量;2)根據(jù)不同配合比確定技術(shù)參數(shù);3)確定該地質(zhì)條件下,按室內(nèi)配合比在現(xiàn)場施工,水泥攪拌28的無側(cè)限抗壓強度、單樁承載力、復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計要求;4)取得經(jīng)濟可靠的、符合設(shè)計要求便于現(xiàn)場實施的工藝控制數(shù)據(jù),以便指導(dǎo)本段水泥攪拌樁大面積施工。
4 試樁施工工藝參數(shù)的確定
4.1摻灰率選定
根據(jù)設(shè)計要求,水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥,摻灰量為被加固土濕質(zhì)量的15%~20%;地下水具有侵蝕性時,采用水泥+粉煤灰,粉煤灰摻量為水泥質(zhì)量的20%。為選擇經(jīng)濟、可靠、合理的水泥漿配比,試樁按水泥漿配比試樁和水泥+粉煤灰試樁,試樁數(shù)量如下:
按水泥+粉煤灰配比試樁:水泥+粉煤灰總量摻比為15%、16%、17%、18%、19%的各試樁三根,其中水泥:粉煤灰=5:1,共15根。
在2013年10月19日,15根試樁已順利完成。
根據(jù)設(shè)計要求,樁身膠凝劑及采用水泥和粉煤灰,水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥,粉煤灰為II級或以上強度。再根據(jù)配合比室內(nèi)試驗結(jié)果,選擇摻灰量分別為15%、16%、17%、18%和19%的試樁(共15根)作為檢測對象,對其進行取芯觀測、無側(cè)限抗壓強度檢測、單樁承載力檢測、復(fù)合地基載荷檢測,從而確定所需配合比及各項參數(shù)。選定摻灰量為15%,每米試樁水泥用量為53.014kg,粉煤灰用量為10.603kg。
室內(nèi)具體摻量見下表:
現(xiàn)場試樁具體每米攪拌樁摻量見下表:
4.2水膠比
按設(shè)計要求,水膠比為0.45~0.55,再結(jié)合實際土質(zhì)的含水率較高,水膠比采用0.50。已知水比重為1,水泥比重為3.1,總重量÷總體積,即漿液比重為(1+0.50)÷(1÷3.1+0.50÷1)=1.824(kg/m3)
4.3噴漿量
每米噴漿量=(每米水泥用量+每米粉煤灰用量)×1.50÷1.842(L)。
試樁過程中噴漿速度為31.0L/min~52.5L/min。
計算各種配比每米噴漿量及實際試樁噴漿量如下表:
5 施工過程質(zhì)量控制
5.1鉆進速度與提升速度及鉆頭速度的控制
鉆進時根據(jù)地層條件合理使用檔位,提升時宜降低檔位,避免提升速度過快。注意控制攪拌機提升到地面以下1m時要減慢提升速度。鉆頭轉(zhuǎn)速控制在30r/min~200r/min。
5.2樁底打入持力層深度
在每臺樁機的鉆架畫上鉆進刻度線,每0.5m一道標(biāo)號標(biāo)號,同時以小票的數(shù)據(jù)來控制樁長。以樁長10m控制為準。停灰面高于樁頂50cm。
6 施工工藝
水泥攪拌樁試樁采用“兩噴四攪”施工工藝,詳見工藝流程圖。
水泥攪拌樁施工工藝流程圖
6.1鉆機就位
將鉆機安置在測設(shè)的樁位上,使鉆頭對準樁位,樁位允許偏差≤50mm,然后調(diào)整樁機的平整度和垂直度,垂直度允許偏差≤1%,以保證樁身垂直。
6.2制漿
根據(jù)施工前室內(nèi)配方試驗確定的最佳水泥用量、水膠比制漿,要求水要清潔、酸堿適中。漿液配制順序:先加入規(guī)定用水量,然后邊攪拌邊加入水泥和粉煤灰,并用比重計檢漿液比重,設(shè)計漿液比重為1.824kg/m3。最后放入二次攪拌桶內(nèi)進行二次攪拌。
6.3漿液加壓
采用高壓泵將漿液高壓管送至噴嘴。
6.4鉆進攪拌至設(shè)計深度后提升鉆頭、噴漿攪拌
鉆機就位后,開啟鉆機攪拌,直至鉆進至水泥攪拌樁設(shè)計深度。鉆進至設(shè)計深度后,鉆機反轉(zhuǎn),邊提升鉆頭,邊自下而上噴漿、攪拌,直至提升至樁頂。
6.5二次鉆進、攪拌至設(shè)計深度后提升、攪拌
鉆頭提升至樁頂后,二次下鉆,攪拌,直至鉆進至水泥攪拌設(shè)計深度。二次鉆進至設(shè)計深度后,將鉆機反轉(zhuǎn),提升鉆頭,邊提升鉆頭、邊攪拌。提升至地面以下1m時,宜減慢速度,當(dāng)噴漿口至樁頂標(biāo)高時,應(yīng)停止提升攪拌10~20s,以保證樁頭密實均勻。
6.6清洗、移位
灌漿完成后,提升鉆桿及鉆頭,向集料斗注入適量水,進行低壓射水,清洗管路中殘存的水泥漿。
在成樁過程中,因故停漿繼續(xù)施工時,必須重疊接樁,接樁長度不小于0.5m,若停機超過3h,應(yīng)在原樁位旁邊進行補樁處理。清洗結(jié)束后,把鉆機等設(shè)備移到新孔位上。
7 試樁成果
7.1水泥攪拌樁質(zhì)量檢驗
1)成樁7d后,采用淺層開挖1~3根樁頭目測檢查攪拌樁的均勻性、整體性及外觀質(zhì)量,并用實際周長1.63換算直徑的0.52m。開挖深度為停漿面以下0.5m;
2)成樁28d后,在2#、6#、7#、11#、14#樁共5根檢測樁徑方向1/4處、樁長范圍內(nèi)鉆孔取芯,觀察其完整性、均勻性,并對芯樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗。檢測結(jié)果:各樁實測樁長均滿足設(shè)計要求;樁身水泥土芯樣完整性類別均為II類;強度依次為1.56MPa、1.44MPa、1.85MPa、1.80MPa、2.25MPa,均大于設(shè)計1.2 MPa,檢測結(jié)論為合格。鉆芯后的空洞采用水泥砂漿灌注封閉。
8 水泥攪拌樁現(xiàn)場檢測情況
8.1樁頂1米以下成樁效果檢查
2013年11月17日,對水泥攪拌樁成樁情況進行現(xiàn)場外觀鑒定。
對試樁樁頂以下1m范圍內(nèi)進行開挖,可見樁體圓勻,無縮徑和回陷現(xiàn)象,布置形式、
樁間距以及直徑均符合要求,樁體符合設(shè)計和施工規(guī)范要求。實測樁徑0.52m,樁體皆完整連續(xù),無縮頸和回陷現(xiàn)象。
8.2成樁28天復(fù)合地基載荷試驗
2013年11月21日至23日,對水泥攪拌樁1#,5#、9#、10#、15#試樁進行復(fù)合地基載荷試驗。經(jīng)試驗5處試驗點最大測試荷載下地基沉降量均小于6.6mm,均未達到極限承載狀態(tài),因此該試驗點的復(fù)合地基承載力特征值為150 kPa,復(fù)合地基載荷試驗符合不小于150 kPa設(shè)計要求。復(fù)合地基承載力試驗結(jié)果如下表:
8.3 成樁28天單樁承載力試驗
2013年11月21日至24日在現(xiàn)場對水泥攪拌樁3#、4#、8#、12#、13#試樁進行單樁承載力試驗。測試加荷方式采用逐級加載法,5個測點的首次加載均為2級加載,每級荷載增量為25kN,最大測試荷載加至200kN。測試進展順利,未出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,且沒有明顯沉降增大現(xiàn)象。5個測試樁累計沉降分別為3.98mm、3.95mm、3.76mm、3.99mm、3.84mm(≤40 mm),均未達到極限承載狀態(tài)。單樁承載力均符合不小于200kN的設(shè)計要求。
單樁承載力試驗檢測結(jié)果如下表:
8.4 成樁28天樁身抽芯完整性檢查及無側(cè)限抗壓強度試驗
2013年11月17日,項目部及監(jiān)理單位在現(xiàn)場對2#、6#、7#、11#、14#樁進行抽芯對芯樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗,檢測結(jié)果如下表:
成樁28天樁身抽芯檢查及無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果。
9 結(jié)論
本次試樁采用SP-5型大扭矩打樁鉆機;施工工藝為“兩噴四攪”;施工參數(shù)依照試樁技術(shù)交底所列。施工流程為:鉆機就位制漿開啟鉆機、水泥漿泵鉆進攪拌邊提升鉆頭、邊噴漿攪拌再次鉆進、攪拌再次提升、攪拌清洗、移位。通過對水泥攪拌樁試樁的各項記錄和檢測數(shù)據(jù)分析得出:按照設(shè)計人員提供的基本數(shù)據(jù)和“兩噴四攪”施工工藝進行的水泥攪拌樁施工,其成樁后進行的無側(cè)限抗壓強度、單樁承載力、復(fù)合地基載荷三項主要指標(biāo)符合設(shè)計要求,達到了試樁目的,所取得的試驗數(shù)據(jù)真實可靠,可用于指導(dǎo)后續(xù)的正式施工,但以下幾項應(yīng)做重點控制:
1)噴漿量:噴漿量的控制不僅須控制每米水泥用量和漿液比重,還須控制鉆進提升速度與鉆頭鉆速的一致性,以免攪拌噴漿不均勻;
2)攪拌速度:根據(jù)本施工區(qū)域地質(zhì)狀況,具體施工時,施工單位應(yīng)保證鉆進提升速度均勻,提升速度控制在1.3 m/min~2.0m/min,保證每米噴漿量達到本試樁工藝要求;
3)膠凝材料:水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥,粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰;
4)配合比:鑒成于本次試樁成樁后的無側(cè)限抗壓強度、單樁承載力、復(fù)合地基載荷三項指標(biāo)均達到設(shè)計要求,確定施工漿配比為15%,即配合比為水泥:粉煤灰:水=1:0.20:0.611,每米水泥用量為53.015kg,每米粉煤灰用量為10.603kg;
5)每米噴漿量:后續(xù)施工時,施工單位應(yīng)經(jīng)常檢查試驗機每米噴漿量,并與設(shè)計每米噴漿量進行對比,偏差不可過大。設(shè)計每米噴漿量=(每米水泥用量+每米粉煤灰用量)×(1+0.50)÷1.842=(53.015+10.603)×(1+0.50)÷1.842=52.3L/m。(注:本次試樁的記錄表中顯示每米噴漿量為53.3L/m〉52.3L/m,符合設(shè)計要求);
6)噴漿壓力:試樁發(fā)現(xiàn),配比為15%的樁采用噴漿壓力為0.4 MPa。
關(guān)鍵詞:水泥土攪拌樁 施工過程 質(zhì)量控制 檢驗方法
中圖分類號:TU71 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-3973(2012)012-009-02
1概述
水泥土攪拌樁源于美國,20世紀50年代引入日本,我國從1977年開始引進此技術(shù)。水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟粘土地基的一種有效方法,是指運用水泥(或其他水泥類材料)作為固化劑,通過特殊的攪拌機械,將地基深處的原狀土體和固化劑(水泥類)強制拌和,固化劑和軟土體之間會發(fā)生一連串的物理、化學(xué)反應(yīng),從而使天然地基土結(jié)硬成具有一定整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體。由于其良好的經(jīng)濟效益和社會效益,該方法在地基處理、邊坡支護、防滲等巖土工程中得到廣泛的應(yīng)用。
水泥土攪拌樁施工量大、面廣,且是隱蔽工程,現(xiàn)有的水泥土攪拌樁施工機具無法自動、準確地控制水泥攪拌樁施工質(zhì)量。目前,市對水泥攪拌樁施工質(zhì)量檢驗評定及檢測方法等尚未有相應(yīng)的標(biāo)準規(guī)范。在實施中因其檢測方法及檢測數(shù)量主要是由地方質(zhì)量監(jiān)督部門、設(shè)計、業(yè)主等有關(guān)單位部門商討后確定,具有隨意性。而水泥土攪拌樁地基處理施工存在不可逆性,如若施工完成后存在質(zhì)量問題,對復(fù)合地基進行補強處理是復(fù)雜而不經(jīng)濟的。
因此,如何在水泥土攪拌樁施工過程中進行有效的質(zhì)量控制檢驗,是軟基處理工程沒有很好解決而迫切需要解決的問題。
2質(zhì)量控制檢驗方法
水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄,并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。質(zhì)量控制檢點是:(1)水泥質(zhì)量控制檢查:包括水泥質(zhì)量、水泥用量、水灰比和泥漿用量;(2)樁身質(zhì)量控制檢查:包括樁長、樁徑、樁位和垂直度;(3)加固土體的攪拌次數(shù)檢查:包括攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度;(4)停漿處理方法。
2.1水泥:水泥質(zhì)量、水泥用量、水灰比、泥漿用量
水泥質(zhì)量:提供與水泥廠家簽訂的進料合同,使用三聯(lián)式水泥進料驗收單(第一聯(lián)水泥廠家回執(zhí),第二聯(lián)交監(jiān)理組簽認并保管,第三聯(lián)承包人留存),否則,不予計量;采用取樣送檢的方法,每200t水泥做為一個批次,樣品數(shù)量12kg,檢測項目為標(biāo)準稠度用水量、安定性、凝結(jié)時間、抗折強度、抗壓強度和細度。
水泥用量:對每天的成樁根數(shù) 、水泥使用量 進行統(tǒng)計,再根據(jù)樁長 ,計算每米水泥用量m,計算公式如下:
(1)
水灰比:記錄每攪拌罐用水質(zhì)量 ,每罐水泥漿的水泥用量 ,計算水灰比e,公式如下:
泥漿用量:在噴漿管上安裝經(jīng)計量部門認證的流量表,每根樁打完后,記錄流量表度數(shù),根據(jù)記錄計算每根樁的噴漿量。
2.2樁身:樁長、樁徑、樁位和垂直度
樁長:開工前,鉆機調(diào)平,鉆桿調(diào)直,使鉆頭觸底,自鉆桿頂部下反一根樁長的距離,在鉆桿支架上設(shè)置標(biāo)記點。打樁過程中,當(dāng)鉆桿頂部到達標(biāo)記點位置時,鉆頭下沉至設(shè)計深度,施工樁長即達到設(shè)計要求。施工過程中,還可查看進尺深度測量儀查看進尺深度,確定樁深長度。
樁徑:對鉆頭回旋直徑進行測量,回旋直徑與設(shè)計樁徑的偏差≤10mm,可用于施工;成樁7d后,淺部開挖樁頭,測量成樁直徑。
樁位:在樁機一側(cè)橫向設(shè)置參照桿,位置與鉆頭平齊,參照桿上吊2個線墜,第一個線墜距離鉆頭一個排間距的距離,第二個線墜距離第一個線墜一個排間距的距離。將兩個線墜分別于對準第二排樁和第三排樁的第n個樁位,那么鉆頭則對準第一排樁的第n個樁位。因此,檢查時,只需查看兩個線墜是否分別于對準第二排樁和第三排樁的第n個樁位,就能夠知道鉆頭是否對準。
垂直度:在基坑的西側(cè)和南側(cè)各設(shè)置一臺全站儀,鉆頭對準樁位后,測量鉆桿在兩個相互垂直方向上的垂直度,如若傾斜,及時調(diào)整后在進行鉆孔下沉。
2.3加固土體攪拌次數(shù):攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度
攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度:設(shè)備進場時,必須配備經(jīng)過計量部門鑒定合格的電腦計量裝置,可以對攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度進行實施測定。
復(fù)攪次數(shù):根據(jù)設(shè)計要求,進行一定次數(shù)的重復(fù)攪拌,嚴格保證復(fù)攪次數(shù),保證施工質(zhì)量。
復(fù)攪深度:在鉆桿支架上標(biāo)記復(fù)攪深度位置,設(shè)置標(biāo)記點。復(fù)攪過程中,當(dāng)鉆桿下沉到記點位置時,復(fù)攪深度即達到設(shè)計要求。復(fù)攪過程中,還可查看進尺深度測量儀查看復(fù)攪深度。
根據(jù)規(guī)范要求,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)、提升速度應(yīng)相互匹配,以確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點均能經(jīng)過20次以上的攪拌。
為此,我們測量攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角,根據(jù)儀器記錄攪拌頭轉(zhuǎn)速和提升速度。加固土體的攪拌次數(shù)n可用下式進行檢驗計算:
(3)
2.4停漿處理方法
水泥漿液必須連續(xù)供應(yīng),一旦停漿,必須采取恰當(dāng)?shù)拇胧?,避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。在攪拌樁施工過程中,如因送漿管路堵塞或機械故障等原因中止噴漿,應(yīng)使鉆頭下鉆到停漿以下的50cm,第二次繼續(xù)噴漿時,搭接長度不得小于lm,以免斷樁;停機超過2小時,必須清洗輸漿管,避免泥漿凝固堵塞輸漿管。
3工程實踐
本文所述的各種檢驗方法應(yīng)用于燕郊地區(qū)某金屬制造有限公司多層廠房水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理工程的施工過程中,施工結(jié)束后,經(jīng)樁檢測實驗檢驗,成樁質(zhì)量優(yōu)異,順利通過驗收。
本工程為地上1~3層,采用筏板結(jié)構(gòu),地下一層。地基處理施工采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基加固方案,設(shè)計承載力≥150Kpa;施工參數(shù)如下:共布樁3600根,樁距1.20?.20m,樁徑500mm,有效樁長5.50m,保護樁長0.50m,樁端進入細砂層中約1.00m,面積置換率為0.139,單樁豎向承載力特征值為174.86KN,復(fù)合地基承載力特征值為150Kpa,樁身固化劑材料采用P.S.A 32.5礦渣硅酸鹽水泥,水泥摻入比aw=13%,水灰比為0.6,基礎(chǔ)底板下鋪設(shè)壓實厚度為20cm的碎石褥墊層,碎石材料粒徑為1.0cm~2.0cm。
施工過程中,采用上述檢驗方法,對進場水泥進行取樣送檢,保證水泥質(zhì)量;每天對水泥用量、泥漿用量進行統(tǒng)計,抽檢水灰比,確保水泥用量每延米56kg左右,水灰比在0.5:1~0.6:1之間;每天對樁長、樁位和垂直度進行抽檢,保證樁長偏差≤?00mm,樁位偏差
施工結(jié)束4周后,選取總數(shù)0.5%(19根)的樁位,進行單樁復(fù)合地基靜載試驗。試驗結(jié)果表明:19根樁的靜載試驗加載到300kPa時均未達到破壞狀態(tài),各樁實測承載力基本值均不小于150kPa,故水泥土攪拌樁復(fù)合地基工程承載力特征值不小于150kPa。成樁質(zhì)量優(yōu)異,得到質(zhì)量監(jiān)管部門、開發(fā)商和監(jiān)理方的一致好評,順利通過驗收。
4結(jié)論
本文對水泥土攪拌樁施工過程中的質(zhì)量控制方法進行了研究,主要結(jié)論有:
(1)對水泥土攪拌樁施工過程中的水泥(包括水泥質(zhì)量、水泥用量、水灰比、泥漿用量)、樁身(包括樁長、樁徑、樁位和垂直度)的檢查方法進行了總結(jié);
(2)對加固土體的攪拌次數(shù)n與攪拌頭翼片的枚數(shù)ny、攪拌頭翼片寬度b、翼片與攪拌軸的垂直夾角 、攪拌頭轉(zhuǎn)速nr、提升速度v的相互關(guān)系進行分析,根據(jù)規(guī)范要求給出了加固土體的攪拌次數(shù)n的檢驗計算公式:
(3)對停漿處理方法進行了闡述:停漿時,使鉆頭下鉆到停漿面50cm以下,停機超過2小時,必須清洗輸漿管,避免泥漿凝固堵塞輸漿管;
(4)本文所述的質(zhì)量控制檢驗方法應(yīng)用于水泥土攪拌樁施工的工程實踐,成樁質(zhì)量優(yōu)異,取得了良好的效果。
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關(guān)鍵詞:水泥攪拌樁;地基;施工技術(shù);分析
中圖分類號:TU74 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
0前言
眾所周知,我國之前的工程建設(shè)中,在利用水泥攪拌樁處理軟土地的時候一貫會遇到下面的問題:難以控制水泥用量攪拌不均勻?qū)е聫姸炔?,不能夠很好控制沉降量,甚至增?總體達不到施工的要求,影響加固的效果,只有不斷改善施工工藝,采取有效措施控制施工的質(zhì)量,才能達到加固的效果,并能夠承載強大的負荷、抗變壓和變形的能力、降低總沉降量、工期短是水泥攪拌樁具有的優(yōu)點,所以在道路的軟土地基工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
在工程施工中遇到軟土地基時,對地基的處理非常重要,因為軟土地基本身的承載能力較差,不僅要受到施工工藝;施工效應(yīng)。
1.工程概況
該工程軟土層厚度變化較大,最厚處可達9.7m,含腐殖質(zhì),有機物含量一般為5.3~7.7%,土質(zhì)疏松,多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層,具有天然含水率高、有機質(zhì)含量多、孔隙比大、壓縮性高、透水性差和承載力低等特性,工程性質(zhì)較差。
因基底持力層軟弱,天然地基難以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,每個結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)下均設(shè)水泥攪拌樁,樁徑60cm,樁長5m~7m不等,樁間距均為1.0m,正方形布置,結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)輪廓線以外設(shè)計有一排水泥攪拌樁,以形成復(fù)合地基承載,滿足結(jié)構(gòu)物持力要求。
2.水泥攪拌樁加固軟土地基技術(shù)原理
水泥攪拌樁加固軟上地基技術(shù)的基本原理是:以水泥作為軟弱地基上壤固化劑,采用深層攪拌機將水泥漿送到需加固的地基中,與欲加固上壤攪拌均勻,形成具有定強度的水泥上樁,通過樁體與周邊上壤共同作用,使水泥攪拌樁樁群區(qū)域形成具有整體性和具各足夠強度的復(fù)合地基.以達到提高地基承載能力的目的。
3.水泥攪拌樁的施工及技術(shù)要求
3.1水泥攪拌樁施工
①試驗:選擇幾個有代農(nóng)性的結(jié)構(gòu)物工點現(xiàn)場取土樣,連同施工實際所用的水泥、拌合水并送至試驗室,按擬訂的配方操作程序制作試塊(邊長為70.7mm的立方體),試塊成型后1-2天拆模,稱重后進行標(biāo)準養(yǎng)生,達到規(guī)定齡期后,稱重進行無側(cè)限抗壓強度試驗,其無側(cè)限抗壓強度小得小于1.OMpa(28d)
水泥攪拌樁施I.的水泥漿液配制采用P.042.5(普通硅酸鹽水泥),并按設(shè)計要求加入外加劑水泥摻量為被加固濕上質(zhì)量的12-20%,且甸延米樁長小少于60Kg,水灰比為1:0.45-1:0.55經(jīng)過室內(nèi)配比試驗,研究確定最釗配比,驗證設(shè)計參數(shù)的合理性,試驗技術(shù)方法與施工工藝
②鉆機就位施工:移動鉆機到指定樁位對中,鉆機就位要求對位偏差量不大于2cm,鉆桿保持與地面垂直,采用吊線錘檢查,偏差量控制在1%范圍內(nèi)。待鉆機精確對位后,開動鉆機鉆進距離原地面1m高度內(nèi),速度應(yīng)慢,防止鉆孔偏斜,待一切正常后,可按正常速度鉆進,控制在1.0m/分鐘之內(nèi),同時開動送灰泵進行送漿,鉆進達到設(shè)計深度,停止正鉆進及噴漿,然后進行反轉(zhuǎn)并提升鉆桿,以使土體和水泥漿進行充分的拌和。二次提升結(jié)束,鉆頭提升至設(shè)計?;颐鏁r,關(guān)閉送灰泵,慢速原位轉(zhuǎn)動2~3分鐘左右,排空鉆桿內(nèi)的灰,壓樁成型。為保證樁頭質(zhì)量,要求提升至設(shè)計樁頂高程位置時,料斗內(nèi)按設(shè)計用量拌制的水泥漿剛好用完。如發(fā)生故障停漿或鉆機停機情況時,應(yīng)馬上進行復(fù)攪復(fù)噴,攪拌頭下沉到停漿點以下1m,以防斷樁或缺漿。
③嚴格控制水泥漿的用量與質(zhì)量:嚴格控制施工灰漿用量和水灰比,施工過程中,需時刻注意送灰泵表及壓力表,并作詳細的記錄,以做到經(jīng)濟合理的用灰量。水泥在運輸和儲藏過程中,要注意防潮,在投入使用前,須經(jīng)過2.5mm篩,除去雜物及硬塊,以防堵管。水泥漿要現(xiàn)制現(xiàn)用,不得停放過久。制現(xiàn)用,不得停放過久。
④施工過程中,設(shè)專人實施全程跟蹤記錄,包括所打的每根樁的編號、深度、噴漿量、二次噴漿的用量及完成各工序的時間,并及時匯總,交工程部分析總結(jié)后,及時反饋給施工隊,進行參數(shù)改正和事故處理,做到信息化施工。
⑤控制攪拌均勻度和送灰量:嚴格按設(shè)計要求控制噴漿量及提升速度,以保證樁體內(nèi)每一深度均得到充分拌和。在送灰過程中不允許有斷灰的現(xiàn)象,應(yīng)有專人監(jiān)視送漿設(shè)備,防止集料斗中無灰,或管道堵塞。
⑥質(zhì)量控制:由于樁頭部分直接接觸上部構(gòu)筑物,會產(chǎn)生應(yīng)力集中,故在樁頂以下2.5m范圍內(nèi)應(yīng)降低提升速度,并按設(shè)計的要求在樁頂處原位攪拌1分鐘,以利提高樁頂強度。成樁過程中因故停工,第二次噴漿必須重疊接樁,且搭接長度不得小于1m,并做相應(yīng)記錄。若停機超過半小時以上,必須先清洗管道。水泥攪拌樁頭50cm范圍內(nèi)由于施工時覆蓋力小,攪拌質(zhì)量差,應(yīng)予以鑿除。設(shè)計樁長為鑿除樁頭后的實際長度。
⑦質(zhì)量檢驗:水泥攪拌樁成樁7天須采用輕型動力觸探(N10)方法檢查樁身強度。觸探點的位置一般取樁徑1/4處,當(dāng)貫入100mm擊數(shù)N10小于10擊時,視為不合格,抽檢頻率100%。每座結(jié)構(gòu)物都要進行1處復(fù)合地基荷載試驗,試驗位置隨機選定,應(yīng)在成樁28天后的樁體上進行。復(fù)合地基承載力不小于150Kpa,安全系數(shù)K≥2。質(zhì)量檢測及驗收嚴格按YBT225-91 《軟土地基深層攪拌加固法技術(shù)規(guī)程》及設(shè)計要求執(zhí)行。對應(yīng)著水泥攪拌樁的施工的質(zhì)量調(diào)控的控制,對于樁位主要是針對其中的尺量進行調(diào)控的,對于允許的偏差主要在2cm-5cm,而且確定了樁位的垂直度進行整體性的調(diào)整與控制,有效地樁長主要是依據(jù)施工前鉆桿的長度進行控制的。樁身的強度主要是在設(shè)計上樁徑的1/4處。若是符合地基的承受的荷載主要也是在樁體上進行的。
3.2主要技術(shù)
①水泥攪拌樁采用“二噴四攪”工藝施工;②嚴格控制鉆頭下沉和提升速度,保證加固范圍內(nèi)每一深度都得到充分攪拌。 ③結(jié)合施工當(dāng)?shù)赝临|(zhì),反復(fù)試驗,確定最佳水灰比。 ④嚴格按成樁流程施工,避免漏打漏噴。
3.3施工效應(yīng)
①提高地基承載力:經(jīng)檢測水泥攪拌樁及上覆碎石形成的復(fù)合地基克服了軟基病害,提高了地基承載力,滿足結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)設(shè)計承載要求;②將軟土地基結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)施工濕施工變?yōu)楦墒┕?,改善施工了施工條件,減少施工難度,提高施工效率,加快了施工進度,從而減少成本投入,降低了工程造價。
【關(guān)鍵詞】基坑圍護體系 “SMW” 工法 基坑變形
1 工程概況
1.1 工程概況
天津市地鐵一號線洪湖里車站工程全長175.3m,結(jié)構(gòu)形式:南端單層框架結(jié)構(gòu)66m,北端雙層框架結(jié)構(gòu)109.3m。設(shè)四個出入口及南北風(fēng)道,車站主體基坑圍護體系采用鉆孔灌注樁加水泥土攪拌樁組合式排樁支護體系,出入口采用重力式攪拌樁擋土墻支護,三號出入口試用“SMW”工法施工。
1.2 地質(zhì)條件及地層情況
本段地層主要為第四系全新人工填土(Qh),上部陸相層(Qh3),第一海相層(Qh2),中上部陸相層(Qh)及更新統(tǒng)交互相堆積層(Qp)。巖性以粘土、粉質(zhì)粘土為主,土質(zhì)松軟、多呈軟塑、流塑狀,圍巖分類為1類,地下水埋藏淺且較豐富,地面以下1m處就有地下水。土層主要以粘土和粉質(zhì)粘土為主。
2 基坑圍護樁結(jié)構(gòu)的型式與內(nèi)力計算
2.1基坑圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計型式
基坑形式基本呈反“L”型,開挖深度平均4.5m,局部開挖深度7.5m,寬度8m,如圖1所示:
在基坑B—B斷面最深7.5m處,采用雙排φ650@450,深度為13m水泥土攪拌樁,插入型鋼H-488x 300@900長度12m作為受拉材料,A—A斷面4.5m深處及其他采用雙排φ700@500深度為9,5m的水泥土攪拌樁,插入9.5m長鋼軌@1000作為受拉材料,為增加圍護體系的整體性,在樁頂澆注一層端面尺寸500mmx 600mm的壓頂梁,單層支撐支護,局部較深處采用雙層支撐支護。
3.2 水泥土攪拌樁施工參數(shù)的設(shè)定
針對本場區(qū)的地層情況,經(jīng)試樁,特確定如下參數(shù)
水泥品種:普硅425#;水泥摻人比:20%;水灰比:插型鋼采用1.8、插鋼軌采用1.3;噴漿壓力:5MPa;水泥漿比重:1.3。
3.3 所用機械設(shè)備配置
φ650三軸攪拌樁機(PAS-120VAR)
1臺
SH50t履帶吊機(50t)
1臺
空氣壓縮機(6m3)
1臺
挖掘機(0.6m3)
1臺
履帶式吊機(25t)
1臺
及配套的注漿設(shè)備。
3.4 “SMW”工法水泥土攪拌樁的施工
3.4.1 “SMW”工法施工順序的確定
φ700雙軸攪拌樁機采用雙排同時成樁連續(xù)施工的辦法施工,φ650三軸攪拌樁我們采用單側(cè)擠壓式連接施工,如圖5所示: 施工第二排時,前排的攪拌樁強度已上來,兩排間距調(diào)為@650.
3.4.2 “SMW”工法水泥土攪拌樁的施工技術(shù)要求
(1)測量放線,開挖導(dǎo)溝;
圖5
(2)在開挖的工作溝糟兩側(cè)鋪設(shè)導(dǎo)向定位型鋼,按設(shè)計要求在導(dǎo)向定位型鋼上劃出鉆孔位置和插H型鋼或鋼軌的位置。嚴格控制鉆孔樁架的移動,確保鉆孔軸心就位不偏。嚴格控制下鉆,提升的速度和深度;
(3)鉆機在鉆孔和提升全過程中,保持螺桿勻速轉(zhuǎn)動,勻速下鉆,勻速提升,同時根據(jù)下鉆和提
升兩種不同的速度,確定下沉攪拌樁注漿速度1m/min,提升攪拌樁注漿2m/min,柚苠部2m處重復(fù)攪拌樁注漿速度1m/min,并采取高壓噴氣在孔內(nèi)使水泥土翻攪拌和,在樁底部分必須重復(fù)攪拌注漿,保證整樁攪拌充分、均勻,確保攪拌樁的成樁質(zhì)量;
(4)在鉆孔的水泥土充分攪拌均勻后,開始初凝硬化之前,采用履帶吊將定尺的H型鋼或鋼軌吊起,插入指定位置,依靠型鋼或鋼軌的自重下插到計劃規(guī)定的深度,嚴格控制型鋼的垂直度,嚴防錯位,插偏、扭歪。
4 基坑土方開挖及開挖施工過程中圍護系統(tǒng)的變形觀測
4.1 基坑土方開挖
基坑土方開挖,我們采取邊挖邊上撐的作業(yè)程序,在局部較深部位采用先撐后挖,嚴格控制基坑圍護體系的變形。
4.2 開挖施工過程中圍護系統(tǒng)的變形觀測
為保證基坑開挖過程安全有序地進行,對基坑圍護系統(tǒng)變形進行及時,有效地監(jiān)測和控制。我們在不同深度處的圍護樁上分別布設(shè)有樁體水平位移觀測管(測斜管)及型鋼或鋼軌上安裝應(yīng)變片,觀測基坑開挖過程中及基坑開挖結(jié)束時,型鋼和鋼軌的受力及變形情況,結(jié)果與計算值相符。
5“SMW”工法芯材的拔除
H型鋼或鋼軌一次性投資大,支護工程完畢后要將它們拔出再行使用,否則不很經(jīng)濟。H型鋼或鋼軌的拔出采用液壓拔樁機,由于水泥結(jié)硬后與H型鋼或鋼軌的粘結(jié)力大大增加,此外,H型鋼或鋼軌在基坑開挖后受側(cè)壁上壓力及水壓力的作用,往往有較大變形,使拔出受阻,型鋼或鋼軌在插入水泥土攪拌樁前,在型鋼或鋼軌的周身涂刷減摩劑,以減小水泥土與型鋼(鋼軌)的粘結(jié)力。
6實踐結(jié)論
6.1 擋水防滲性質(zhì)好,不必另設(shè)擋水帷幕
采用專用三軸攪拌機施工,兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合,中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌和,而且采用三軸攪拌機施工比單軸或雙軸攪拌機施工,更加有效地減少因接縫搭接不好而造成的止水效果不佳現(xiàn)象,而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉(zhuǎn),使原來已拌合的土體更加均勻,成樁直徑更加有效,成墻效果及止水性能更優(yōu)。
6.2 施工時基坑無噪聲,低震動,對周圍環(huán)境影響小符合環(huán)境保護要求
采用三軸攪拌機施工,由于機械的良好傳動性能及穩(wěn)定性,施工時基坑亡無噪聲,震動小,在現(xiàn)場施工時,由于施工現(xiàn)場離民房很近,基本上能做到只見其形,未聞其音,地表的震動很小,這樣就避免了“擾民”現(xiàn)象發(fā)生,尤其適合在市區(qū)施工?!癝MW”工法施工時,將要置換出一部分泥漿.24小時將硬化,由于施工前開挖溝槽,避免了泥漿的溢出,對周圍的影響小,符合環(huán)境保護要求。
6.3具有雙重功能
“SMW”工法水泥土攪拌樁具有承力及防滲雙重功能,“SMW”工法成樁由于是在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼或鋼軌或其它種類的受拉材料,型鋼作為支承側(cè)壁水土側(cè)壓力,水泥土攪拌樁作為防滲墻。
6.4 工期短
“SMW”工法水泥土攪拌樁,由于具有承力和防滲雙重功能,相對于灌注樁和水泥土攪拌樁組合式排樁體系或其它體系、工序減小,施工工期大大縮短,對于施工工期要求緊的工程,此法施工特別有效。
6.5費用低
相對其他的支護體系,工序減小,在工程主體結(jié)構(gòu)施工完畢后,型鋼能夠回收重復(fù)利用,減少工程造價。在6-10m的圍護結(jié)構(gòu)施工中與常規(guī)的灌注樁加水泥土攪拌樁支護體系相比,可降低造價約18%,與用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻施工方法相比,可降低造價約35%。
7 結(jié)束語
“SMW”工法的施工,在天津市地鐵基坑支護中,將發(fā)揮更加廣泛的作用,尤其是在基坑深度在6-10m范圍,周圍屬密集居民區(qū)的地區(qū)施工,文明施工要求高的地方。綜上所述優(yōu)點,相對于其他類型的支護體系,有其不可替代的作用,在未來的天津地鐵基坑支護施工前景廣闊。
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(江蘇天地房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 江蘇 儀征 211400)〖HJ*1/2〗
【摘 要】如今,隨著科學(xué)技術(shù)、生活水平的不斷進步,人們對房屋建筑工程的質(zhì)量提出了更為嚴格的要求,尤其是軟土地基,如果沒有嚴格按照規(guī)定及操作規(guī)程進行施工或施工方式欠佳,就會使工程質(zhì)量受到嚴重影響,文章中對房屋建筑工程軟土地基的特點進行了分析,并提出相應(yīng)的一些軟土地基處理措施。
關(guān)鍵詞 建筑工程;房屋;軟土地基;措施
Measures housing construction Soft analysis
Su Qing-yuan
(Jiangsu World Real Estate Development Co., Ltd Yizheng Jiangsu 211400)
【Abstract】Now, with science and technology, continuous improvement of living standards, people’s quality of housing construction projects proposed more stringent requirements, especially soft ground, if not strictly in accordance with the rules and procedures for construction or poor construction methods, it will make the quality of the project have been seriously affected, the article on housing construction soft soil characteristics were analyzed, and the corresponding number of soft soil treatment measures.
【Key words】Construction work;Housing;Soft;Measures
1. 軟土工程的特點
1.1 軟土主要指承載力低、壓縮性高、天然含水量大的一種軟塑到流塑狀態(tài)的飽和粘土,軟土通常分布在內(nèi)陸、沿海、平原以及山區(qū)的湖泊周邊等地區(qū)。軟土的天然孔隙比大于1.0,天然含水量也較高,當(dāng)軟土因生物化學(xué)作用而導(dǎo)致天然孔隙比大于1.5時稱為淤泥,當(dāng)軟土的天然孔隙比介于1.0與1.5之間時,稱為淤泥質(zhì)土。
1.2 軟土工程的性質(zhì)主要有以下幾點:
(1)觸變性。軟土沒有遭受破壞時,它具有固態(tài)的特征,如果軟土受到破壞或擾動,就會轉(zhuǎn)變成稀釋流動狀態(tài)。
(2)高壓縮性。軟土的壓縮系數(shù)很大,當(dāng)垂直壓力達到0.1兆帕?xí)r,大部分軟土?xí)l(fā)生壓縮變形,從而導(dǎo)致房屋建筑的沉降量較大。
(3)低透水性。由于軟土的透水能力很差,可以認為軟土是不透水的,所以軟土排水固結(jié)通常需要耗費很長的時間,有些房屋建筑工程的沉降延續(xù)時間甚至超過十年。
(4)不均勻性。高分散的與微細的顆粒組成軟土,使得軟土的土質(zhì)不均勻,如果平面上的房屋建筑荷載不均勻,就會導(dǎo)致房屋建筑產(chǎn)生很大的差異沉降,使房屋建筑出現(xiàn)裂縫。
(5)沉降速度快。隨著荷載的不斷增加,沉降速度也不斷增加,沉降速度最高可達2毫米/天。
(6)流變性。軟土在一定剪應(yīng)力的作用下,會發(fā)生緩慢的長期變形,導(dǎo)致軟土長期強度低于瞬時強度。
2. 常用的房屋建筑工程軟土地基的處理
在房屋建筑工程中,對軟土地基進行加固處理應(yīng)盡早采用堆載預(yù)壓的方法,這樣能夠使自然沉降慢慢達到平衡,該方法既經(jīng)濟合理,又操作簡單,但是由于工期進度的限制,自然沉降法很難被應(yīng)用。如果工程進度緊迫,在施工中還經(jīng)常采用深層石灰攪拌樁、砂墊層與砂石墊層換填、深層水泥攪拌樁等方法,對軟土地基進行加固處理。
2.1 深層石灰攪拌樁。
對塑性指標(biāo)高的軟土地基進行加固處理,可以采用深層石灰攪拌樁這一方法。在同等條件下,用石灰充當(dāng)固化劑對軟土地基進行加固處理,所起到的臨時加固效果通常要超過水泥。在房屋建筑工程中的軟土地基中,深層石灰攪拌樁通過把地基土和石灰強制攪拌混合,使石灰和地基土發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使起到穩(wěn)定地基土的作用,同時還能提高軟土地基的強度。該方法具有經(jīng)濟合理、技術(shù)簡單等特點,可以減少房屋建筑整體工程的工后沉降與軟土層沉降,同時還能使軟土層承載力得以提高,能夠有效加固房屋建筑工程的軟土地基。
(1)深層石灰攪拌樁的材料要求。
用于加固軟土地基的石灰必須是細磨的,在整個攪拌過程中,石灰的最大粒徑應(yīng)小于2毫米,這樣可以防止樁體中的石灰聚集。選取石灰應(yīng)盡量挑選純凈無雜質(zhì)的石灰,而且石灰中的氧化鎂與氧化鈣含量不應(yīng)低于8.5%,氧化鈣的含量最好在80%以上。石灰儲存期最好不要超過90天,石灰液性指數(shù)應(yīng)在70%以上(含70%)。
(2)深層石灰攪拌樁的施工準備。
當(dāng)工作場地的表層硬殼比較薄時,應(yīng)先鋪填砂石墊層,這樣施工機械在場內(nèi)就可以順利移動與施鉆。配置鉆機、攪拌鉆頭、空氣壓縮機以及粉體發(fā)送器等。通過室內(nèi)試驗與原位測試獲取地基土與灰土的化學(xué)指標(biāo)和物理力學(xué)性能指標(biāo),然后以最佳含灰量充當(dāng)設(shè)計摻灰量。對攪拌范圍進行確定與設(shè)置,然后選擇樁長、根數(shù)及截面。
(3)深層石灰攪拌樁的施工要點。
粉體攪拌法的施工順序為:樁體對位下鉆鉆進提升提升結(jié)束。按照房屋建筑結(jié)構(gòu)所要求的承載力,對樁的間距進行初步選定,然后確定出加固范圍內(nèi)的攪拌樁數(shù)量與每平方米內(nèi)的攪拌樁的所占面積。通常,攪拌樁的排列呈等邊三角形,有時也可以布置成四方形,樁距約為1米,樁徑在0.5米到1.5米之間??諌簷C壓力不必過高,風(fēng)量適宜即可,不必過大。桅桿與鉆機安裝在載體上,這樣可以有效防止飛粉污染,同時還能防止與雨水相遇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而濺傷施工人員的眼睛與皮膚,在施工過程中,施工人員必須配戴防護眼鏡。
2.2 砂墊層與砂石墊層換填。
目前,在房屋建筑工程的軟土地基處理措施中,砂墊層與砂石墊層換填這一方法應(yīng)用的比較廣泛。砂墊層與砂石墊層通過用壓實的砂墊層或石墊層來替換地基基礎(chǔ)下部的部分軟土層,從而使地基強度與承載力得到大幅提升,有效減少沉降量,能夠使軟土層加速排水固結(jié)。
(1)砂墊層與砂石墊層換填的材料要求。
砂墊層與砂石墊層最好采用質(zhì)地堅硬、級配良好的粗砂、中砂、碎石、石屑、砂礫或是其他的工業(yè)廢料粒來作為換填材料。有些地區(qū)可能缺少粗砂、中砂以及砂礫,這時可以采用細砂,同時還要摻入一定量的卵石或碎石,其摻量按照設(shè)計規(guī)定要求進行(含石量小于等于50%)。使用的砂石材料不能含有垃圾、草根等有機雜質(zhì)。用于排水固結(jié)軟土地基的材料,其含泥量最好不要超過30%,卵石與碎石的最大粒徑最好不要超過50毫米。
(2)砂墊層與砂石墊層換填的施工準備。
在施工前應(yīng)進行驗槽,把浮土清除干凈,基槽的邊坡要確保穩(wěn)定,草地與兩側(cè)如果有溝、井、孔洞等必須加以填實。
(3)砂墊層與砂石墊層換填的施工要點。
最好將砂墊層與砂石墊層底面鋪設(shè)在同一標(biāo)高上,若深度存在不同,施工程序為先深后淺。土面應(yīng)挖成斜坡或臺階搭接,注意對搭接處進行搗實。在分段施工時,接頭處必須作成斜坡,且每層斜坡都要錯開0.5米到1米之間,然后進行充分搗實。當(dāng)采用碎石墊層進行換填時,為了確保基坑底面表層軟土不會發(fā)生局部破壞,必須在基坑底部與四側(cè)鋪設(shè)一層砂,待砂層鋪設(shè)完畢后再鋪設(shè)碎石墊層。砂墊層與砂石墊層必須分層鋪墊,并分層壓實,其鋪設(shè)方法主要有以下幾種:平振法、水撼法、插振法、碾壓法及壓實法等。
平振法主要用平板式振搗器進行反復(fù)振搗,其振搗次數(shù)應(yīng)以簡易測定密實度達到合格水平為準,平板式振搗器在移動時,為了防止振搗面積出現(xiàn)不搭接的現(xiàn)象,每行必須搭接三分之一。每層的鋪設(shè)厚度通常在200毫米到250毫米之間,施工時的最優(yōu)含水量在15%到20%之間。在含泥量較大或細砂的沙鋪筑砂墊層中,最好不要使用該方法;插振法主要用插入式振搗器進行振搗,插入間距取決于振搗器的振幅大小。插入式振搗器不得插入下臥粘性土層,當(dāng)插入振搗完畢之后,應(yīng)用砂將插入振搗留下的孔洞填實。根據(jù)插入式振搗器插入深度來確定每層鋪設(shè)厚度,施工時的最優(yōu)含水量為達到飽和。
2.3 深層水泥攪拌樁。
深層水泥攪拌樁以水泥來充當(dāng)固化劑的主劑,利用深層攪拌機械把軟土與固化劑在地基深部就進行強制拌和,從而提高房屋建筑工程的軟土地基強度,使軟土硬結(jié)。深層水泥攪拌樁在處理淤泥質(zhì)土、淤泥、粉土和泥炭土效果明顯,是一種軟土地基處理的有效方法。
2.3.1 深層水泥攪拌樁的試樁。
在房屋建筑工程的施工過程中,采用深層水泥攪拌樁對軟土地基進行處理,首先要進行試樁,這樣能夠找到最佳的攪拌次數(shù),同時還能確定出泵送時間、攪拌機的提升速度、泵送壓力、水泥漿的配合比、復(fù)攪深度以及下鉆速度等參數(shù),這對水泥攪拌樁進行下一步大規(guī)模施工起到了一定的指導(dǎo)作用。試樁在每個標(biāo)段中必須要超過5根,而且在試樁成功之后水泥攪拌樁才可以正式施工。對試樁進行檢驗時,可在7天之后將試樁直接開挖取出或在兩周后取芯,看水泥攪拌樁是否攪拌均勻以及水泥土強度是否滿足設(shè)計要求。
2.3.2 深層水泥攪拌樁的施工準備。
事先將深層水泥攪拌樁的施工場地整平,將樁位處的地下、地上障礙物全部清除。若場地低洼可以回填粘土,注意不能回填雜土。另外,水泥攪拌樁必須采用合格的32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥,這樣計量方便,不易出錯。水泥攪拌樁的施工機械應(yīng)具備較高的穩(wěn)定性能,項目部經(jīng)理與監(jiān)理工程師應(yīng)在鉆機開鉆之前對其進行檢查驗收。
2.3.3 深層水泥攪拌樁的施工要點。
(1)深層水泥攪拌樁的施工工藝流程為:樁位放樣鉆機就位檢驗與調(diào)整鉆機正循環(huán)鉆進到設(shè)計深度打開高壓注漿泵反循環(huán)提鉆、同時噴水泥漿到工作基準面0.3米以下重復(fù)攪拌下鉆、同時噴水泥漿到設(shè)計深度反循環(huán)提鉆到地表成樁結(jié)束對下一根樁進行施工。
(2)深層水泥攪拌樁在開鉆前,必須用水對整個管道進行清洗,同時還要檢查管道是否存在堵塞現(xiàn)象,等水徹底排盡后才能下鉆。為了確保水泥攪拌樁的樁體垂直度能夠滿足規(guī)范要求,應(yīng)將一吊錘懸掛在主機上,通過控制吊錘和鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。
(3)對于成型的水泥攪拌樁,其質(zhì)量檢點主要有水泥漿拌制罐的數(shù)量、水泥用量、壓漿過程中有無斷漿現(xiàn)象出現(xiàn)、復(fù)攪次數(shù)以及噴漿攪拌的提升時間。水泥攪拌水灰比為0.45~0.50,水泥摻量為12%。
(4)深層水泥攪拌樁所采用的施工工藝為二噴四攪。在第一次下鉆時,為了避免堵管可以帶漿下鉆,但是不能帶水下鉆,下鉆時的噴漿量不得超過總量的一半。第一次下鉆與提鉆時必須采用抵擋操作,進行復(fù)攪時可以再提高一個檔位。正常成樁時間應(yīng)在40分鐘以上,噴漿壓力為0.4兆帕。
3. 結(jié)語
關(guān)鍵詞:深層攪拌樁地基加固工程施工工藝應(yīng)用
中圖分類號:TU47 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
前言
目前國外使用深層攪拌法加固的土質(zhì)有新吹填的超軟土、沉淀的粉土、沼澤地帶的泥炭土和淤泥質(zhì)土等,加固深度達到50-60m;國內(nèi)采用深層攪拌樁加固的土質(zhì)有淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土等,深度為20m左右。應(yīng)用該法處理地基可增加地基承載力,減小沉降。
1、工程概況
本文工程中主要涉及國信電廠新建堤及進、排水口工程,新建堤采用碾壓式均質(zhì)土堤,進、排水口為新建堤穿堤建筑物。該堤防加固工程級別Ⅱ,新建堤、進出水口等主要建筑物級別為2級。
2、工程地質(zhì)條件及整治方案確定
2.1工程地質(zhì)條件
根據(jù)勘察資料,深層攪拌樁穿過地層自上而下依次為:(1)第一層為地基持力層,該層為中、重粉質(zhì)壤土,含水量在33%左右,干密度14.3KN/m3,地基承載力100KPa,壓縮模量4.3MPa。(2)第二層為淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土,層厚約3.3m,含水量在37%左右,干密度13.6KPa,地基承載力80KPa,壓縮模量3.3MPa,該土層強度低,壓縮性大。(3)第三層為中粉質(zhì)壤土層,含水量在30%左右,干密度14.9KN/m3,地 基 承 載 力100KPa,壓 縮 模 量4.9MPa。土壤呈灰色、飽水、松散狀,水平方向局部相變?yōu)榧毶?,夾褐色淤泥質(zhì)粘土薄層及透鏡體,具弱透水性。(4)第四層為細砂夾壤土層,含水量25%左右,干密度15.7KN/m3,地基承載力100KPa,壓縮模量11.2MPa。土壤呈灰色、飽水、松散狀,局部稍密狀,以細砂為主,次為中砂及粗砂,少量粉細砂和淤泥質(zhì),具中等透水性。(5)第五層為中細砂層,允許承載力160KPa,壓縮模量120MPa,強度較高,壓縮性小。
2.2處理設(shè)計方案
針對新建堤及進、出水口工程的地質(zhì)條件,在進出水口翼墻、洞身以及洞身兩側(cè)新建堤下設(shè)計有水泥土攪拌樁,總共有960m3,樁徑為500mm,樁長8-10m兩種,共計528根,進、出水口洞身地基樁端持力層為第6層重粉質(zhì)壤土層,在滿足樁長條件下,插入第6層不小于1m,樁頂高有0.4m、0.9m、幾種標(biāo)高。
3、水泥深層攪拌樁加固施工
3.1施工設(shè)備
依據(jù)現(xiàn)場的實際情況,本次工程采用的主要機械設(shè)備是SJB-3型單頭深層攪拌機:攪拌軸頭數(shù)為2個,電機功率2×37KW,攪拌軸轉(zhuǎn)速42.6r/min,額定扭矩2×7880N.m,工作深度20m,液壓行走,移動就位方便。該集漿斗安放在攪拌樁機上便于控制,使用灰漿流量計觀測噴漿量,灰漿拌制機與樁機分離通過灰漿泵輸送到集漿斗,集中制漿利于文明施工,并且具有高效無污染、成本低等優(yōu)點,施工后可起到防滲防水擋土墻的作用。
3.2施工工藝
本次工程中深層攪拌樁的主要流程為:機具就位并調(diào)平送漿、下鉆鉆至樁底送漿、提升攪拌至樁頂送漿、復(fù)攪至樁底下一樁位。
(1)施工前要使用推土機將場地整平,采集工點各層土樣,并進行室內(nèi)配比試驗,測定各水泥土試塊不同水泥摻入量,以便尋求滿足設(shè)計要求的最佳水灰比、水泥摻入量。制漿站按照試驗確定的水灰比配制并拌制水泥漿。
(2)樁機就位并調(diào)平后用泵把配制好的水泥漿輸送到儲漿罐。
(3)從設(shè)計樁頂標(biāo)高處攪拌下沉,開啟輸漿泵少量送漿,至設(shè)計樁底標(biāo)高,然后攪拌提升,同時輸漿至設(shè)計樁頂樁高處后,重復(fù)上述工序一次,即四鉆四攪四噴。
(4)關(guān)閉輸漿泵,完成一個樁的施工;油壓調(diào)距向前移動、對準樁位、調(diào)平,重復(fù)(1)-(3)過程完成第二個樁施工。
(5)樁機向前水平移動對準樁位,重復(fù)上述步驟;成墻后水平接膜,回填土方隨后施工,直至施工結(jié)束。
3.3施工過程中的要點
(1)將建基面以上0.5m開挖整平,確保樁機穩(wěn)定工作。
(2)正式施工前依據(jù)規(guī)范進行同條件工藝性試樁2根,確定灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度等施工參數(shù)。
(3)每個工作班測量放樣樁位一次,在地面上用木樁定位,撒石灰粉標(biāo)定;備用發(fā)電機狀態(tài)良好處于待命狀態(tài),以免系統(tǒng)停電造成埋鉆或斷樁事故。
(4)每班檢查一次攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度以及攪拌軸的垂直夾角,確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點均能經(jīng)過20次以上的攪拌,嚴格控制樁徑和垂直度。
(5)停漿面要高于樁頂設(shè)計標(biāo)高500mm;開機攪拌前檢查樁機底盤的水平和導(dǎo)向架的垂直,攪拌樁的垂直偏差不得超過1%,樁位偏差不得大于50mm,并在樁機上設(shè)置定位卡。
(6)拌制水泥漿液的罐數(shù)、水泥和外加劑用量以及泵送漿液的時間等設(shè)專人記錄,噴漿量及攪拌深度采用國家計量部門認證的監(jiān)測儀器進行自動記錄。
(7)攪拌機噴漿提升速度和次數(shù)按試驗確定的工藝參數(shù)進行控制專人記錄,當(dāng)水泥漿液到達出漿面口噴漿攪拌30秒使水泥漿與樁端充分攪拌后,再開始提升攪拌頭。
(8)施工時如因故停漿,應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5m處,待恢復(fù)供漿時再噴漿攪拌提升,若停機超過三小時,拆卸輸漿管路,加以清洗。
4施工的技術(shù)要求
地基加固是一項隱蔽的工程,其加固質(zhì)量直接影響到上部結(jié)構(gòu)的安全,故每道工序、每個操作都需嚴格執(zhí)行規(guī)程,嚴格控制加固劑本身的質(zhì)量,嚴格控制水泥的質(zhì)量確保加固樁體強度和均勻性。
4.1施工技術(shù)要求
(1)施工前做好場地排水設(shè)施,使雨水或地表水及時排至場外,避免對施工產(chǎn)生不利影響。
(2)施工時嚴格按設(shè)計圖紙要求施工,注意樁頂、樁間高程控制,保證制樁質(zhì)量和長度;嚴格注意機械傳動部位,高壓部位、電路經(jīng)常檢查,保證正常工作狀態(tài)。
(3)鉆頭入土?xí)r應(yīng)采用1擋慢速鉆進,入土無障礙時,根據(jù)上層軟硬情況,可提高鉆進速度;鉆到設(shè)計高程時,應(yīng)在原位旋轉(zhuǎn)后變速上提,同時進行送粉做到鉆桿提升時邊噴粉邊攪拌、邊提升的連續(xù)作業(yè)法。
(4)施工時垂直偏差不得超過規(guī)范要求,制樁時不允許有斷漿現(xiàn)象,在樁頂高程處以下一定范圍內(nèi)復(fù)噴一次,鉆頭提升到設(shè)計樁頂高程時關(guān)閉噴粉機送粉閥,繼續(xù)制樁上提以保證樁頂部分的質(zhì)量。
(5)加料時應(yīng)控制好材料用量,做好記錄,施工時按實際用量做好記錄,加強水泥等原材料的檢驗,各種材料應(yīng)有出廠證明或檢驗單合格后方能使用。
4.2加固質(zhì)量檢查
(1)樁體外型檢測,加固7d后經(jīng)開挖觀測,應(yīng)在已經(jīng)完成的樁中抽不少于2%的樁進行成樁質(zhì)量檢驗。使用輕便觸探器鉆取樁身土樣,根據(jù)觸探擊數(shù)用對比法判斷樁身強度;對樁身強度有懷疑的工程采用巖芯鉆探取原狀加固土樣,直接測定樁的樁身強度。
(2)攪拌樁驗收時應(yīng)提供下列資料:施工材料檢驗、現(xiàn)場室內(nèi)試驗報告、施工參數(shù)和配方及工藝流程、施工記錄、施工質(zhì)量檢驗報告。
(3)對施工中存在問題或檢驗中出現(xiàn)樁位偏差過大、樁頭強度偏低及發(fā)現(xiàn)漏樁等質(zhì)量事故,必須進行修補,修補方案必須征得設(shè)計部門同意。
5總結(jié)
水泥土攪拌樁目前技術(shù)較為成熟,且成本低、施工簡便、質(zhì)量可靠,對地基無較大的振動、機械噪音較小,對軟土地基的處理效果顯著,并利用土的承載作用,使樁與地基同受力,從而提高地基土承載力并減少沉降,是加固飽和軟粘土地基的一種好方法。從本工程地基壓板試驗、竣工后的沉降觀測數(shù)據(jù),均進一步證實地基加固已取得預(yù)期效果。
參考文獻
[1]蔡宇.深層攪拌樁的應(yīng)用[J].山西建筑,2004,(7).