李海生

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司,山西臨汾 041000)

雙向雙軸水泥攪拌樁加固軟土地基施工技術(shù)

李海生

(中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司,山西臨汾 041000)

雙向雙軸水泥攪拌樁加固軟土地基,有效地保證了地基穩(wěn)固。通過(guò)漢宜鐵路工程實(shí)例,敘述了加固軟基的雙向雙軸水泥攪拌樁的作用原理,施工工藝、施工方法及實(shí)用價(jià)值。

軟土地基 雙向雙軸水泥攪拌樁 加固 施工

1 工程概況

漢宜鐵路DK131+810～DK132+320段路基基底表層為種植土、人工填土等,厚一般 0.3～0.5m,局部表層覆蓋素填土,雜填土,雜色,厚 0.5～1.2 m。其下為粉質(zhì)黏土,黏土,淺黃色 ～褐黃色,軟塑,厚 21～26.6m。夾細(xì)砂,淺灰色,稍密,飽和,厚 0.6～2.4m。其下為細(xì)砂,灰色,中密 ～密實(shí),飽和,厚 ＞20 m,局部夾粉質(zhì)黏土層,灰色,硬塑狀。為保證路基填筑施工質(zhì)量,設(shè)計(jì)采用多向水泥攪拌樁加固地基,樁徑 0.5 m,樁長(zhǎng) 9.94～15.65m,樁間距 1.3 m,呈正三角形布置。

2 施工原理

雙向雙軸攪拌樁利用水泥作為固化劑,采用由PH-5型粉噴樁機(jī)改進(jìn)的“雙向、雙軸水泥土攪拌樁機(jī)”,雙向、雙軸、多層葉片同時(shí)攪拌,邊鉆進(jìn)邊向松軟土中噴射漿液。在地基深處將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌后,水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng),使軟土固結(jié)改性,從而改善軟土地基物理力學(xué)性質(zhì),提高復(fù)合地基承載力。優(yōu)點(diǎn)是克服了常規(guī)水泥土攪拌樁施工中攪拌不均勻、漿液上冒的缺陷,樁身強(qiáng)度有較大提高。經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室配合比試樁,樁身 90 d水泥土樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá) 1.3 MPa以上。

施工利用現(xiàn)有的 PH-5型粉噴樁成樁機(jī)械作為機(jī)架,由位于鉆機(jī)底部操作臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng),通過(guò)外鉆桿傳遞動(dòng)力,再通過(guò)鉆桿頂部配備的專(zhuān)用傳動(dòng)箱,采用同心雙軸鉆桿。在內(nèi)鉆桿上設(shè)置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設(shè)置噴漿口,在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片,通過(guò)外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的壓漿作用和內(nèi)桿正向旋轉(zhuǎn)葉片同時(shí)攪拌水泥土,阻斷水泥漿上冒途徑。把水泥漿控制在最上、最下兩組葉片之間,保證水泥漿液在樁體中均勻分布,確保成樁質(zhì)量。

3 施工方法及工藝

施工工藝流程見(jiàn)圖 1。

圖1 雙向雙軸水泥攪拌樁施工工藝流程

3.1 施工準(zhǔn)備

1)施工前根據(jù)設(shè)計(jì)文件對(duì)路基范圍內(nèi)的管線(xiàn)進(jìn)行調(diào)查核實(shí)和遷改,對(duì)沒(méi)有遷改而施工中又可能對(duì)其造成影響的管線(xiàn),加強(qiáng)施工防護(hù)。

2)檢查注漿材料配比及高壓噴射設(shè)備性能。

3)根據(jù)設(shè)計(jì)樁位布置圖進(jìn)行樁位布設(shè)。

4)對(duì)基底進(jìn)行場(chǎng)地平整,做好排水系統(tǒng)。

3.2 施工步驟

1)定位：攪拌樁機(jī)就位、調(diào)平,鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位。

2)制備水泥漿：待攪拌樁機(jī)下沉到一定深度時(shí),即開(kāi)始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿。水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,水泥漿水灰比為 0.6,每方水泥漿水泥用量為1 071 kg。

3)鉆進(jìn)噴漿：待攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后,啟動(dòng)攪拌機(jī)電機(jī),使鉆桿沿導(dǎo)向架向下攪拌切土,同時(shí)開(kāi)啟送漿泵向土體噴水泥漿,此時(shí)雙軸上的葉片同時(shí)正反向旋轉(zhuǎn)攪拌直到設(shè)計(jì)深度。

4)攪拌、噴漿提升：攪拌機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后停止下沉,繼續(xù)攪拌 30 s,使樁端水泥土充分?jǐn)嚢杈鶆?。然后?yán)格按照設(shè)計(jì)確定的攪拌提升速度提升攪拌機(jī)直至預(yù)定的停漿面,此時(shí)噴漿目的是為了避免噴漿口被堵塞,同時(shí)雙向雙軸攪拌樁機(jī)鉆桿上葉片正反向旋轉(zhuǎn),繼續(xù)攪拌水泥土。

5)復(fù)攪復(fù)噴：為了攪拌充分和提高樁身水泥土強(qiáng)度,應(yīng)復(fù)攪復(fù)噴有效樁長(zhǎng)的樁身段。

6)清洗：向集料斗中注入適量清水,開(kāi)啟灰漿泵,清洗全部管路中殘存的水泥漿,直至干凈,并將粘附在攪拌頭的松軟土清理干凈。

7)移位：關(guān)閉攪拌機(jī),移動(dòng)至下一樁位。

3.3 施工參數(shù)選擇

下鉆鉆進(jìn)速度：鉆進(jìn)速度 0.6～1.0 m/min,轉(zhuǎn)速70～120 r/min;噴漿量不小于 30 L/m,下鉆噴漿量占總漿量的 90%以上。提升速度 0.8～1.5m/min,轉(zhuǎn)速80～130 r/min;噴漿量不大于 10 L/m,提鉆噴漿量占總漿量的 10%以下。漿噴壓力：0.4～0.6 MPa。

4 資源配置

設(shè)備：由 PH—5型粉噴樁機(jī)改進(jìn)的“雙向、雙軸水泥土攪拌樁機(jī)”、泥漿泵(額定最大工作壓力 ＜2.0 MPa)、高壓送漿管、制漿機(jī)、各項(xiàng)管路系統(tǒng)等。

人員：現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員 2人、現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員 2人、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)員 1人、測(cè)量員 4人。每臺(tái)班配備作業(yè)人員4人,其中指揮 1人、機(jī)手 1人、制漿 1人、泵工 1人。

材料：水泥采用葛洲壩水泥廠(chǎng) P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,水就近采用鄰近池塘、水渠中的淡水。均經(jīng)檢驗(yàn)合格。

5 質(zhì)量控制

1)水泥漿不得離析 水泥漿要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的配合比配置。為防止水泥漿發(fā)生離析,可在灰漿拌攪機(jī)中不斷攪動(dòng),待壓漿前緩慢倒入料斗中。

2)確保加固強(qiáng)度和均勻性 壓漿階段不得發(fā)生斷漿現(xiàn)象,輸漿管道不能發(fā)生堵塞。在成樁過(guò)程中因故停止,恢復(fù)供漿時(shí)在斷漿面上下重復(fù)搭接不小于0.5m噴漿攪拌施工。因故停機(jī)超過(guò) 3 h,拆卸管道清洗,并在原樁位旁邊補(bǔ)樁。

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)樁位、樁長(zhǎng)、樁數(shù)、噴漿量以及試驗(yàn)確定的參數(shù)施工,控制噴漿和攪拌提升速度。噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門(mén)認(rèn)證的,且處于檢定有效期內(nèi)的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。

3)保證垂直度：要注意攪拌樁機(jī)底盤(pán)的水平和導(dǎo)向架對(duì)地面的垂直度,攪拌樁的垂直偏差不得超過(guò)1.0%,樁位的偏差不得大于 5 cm;成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。

4)施工順序宜按從中間向外圍進(jìn)行,或由一邊推向另一邊的方式施工。水泥土攪拌樁施工完成 28d內(nèi)不得有任何機(jī)械在上面行走,待檢測(cè)合格后方可進(jìn)行上部路基施工。按設(shè)計(jì)要求埋設(shè)地面沉降、位移觀測(cè)設(shè)備并進(jìn)行觀測(cè)。

6 成樁效果質(zhì)量檢驗(yàn)

1)輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn) 成樁后 3 d內(nèi),采用輕型動(dòng)力觸探(N10)檢查樁頭每米樁身的均勻性和強(qiáng)度。

2)淺部開(kāi)挖樁頭質(zhì)量檢查 成樁 7d后,采用淺部開(kāi)挖樁頭(深度宜超過(guò)停漿面下 0.5m),目測(cè)檢查攪拌的均勻性,量測(cè)成樁直徑。

3)完整性、均勻性、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 試樁完成28d以后,選擇 2～3根樁于樁徑 1/4處、樁長(zhǎng)范圍內(nèi)垂直取芯,觀察其完整性、均勻性并拍攝照片,判斷成樁效果。每根樁在不同深度處,取 3組試驗(yàn)樣品作無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

4)單樁承載力檢測(cè) 試樁完成 28 d以后,在樁身強(qiáng)度滿(mǎn)足荷載試驗(yàn)條件時(shí),采用單樁載荷試驗(yàn),驗(yàn)證單樁承載力能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

雙向雙軸水泥攪拌樁適用于各種軟土地基加固,且加固后的地基整體強(qiáng)度高。

雙向雙軸水泥攪拌樁加固的特點(diǎn)是施工速度快,施工工期短,效率高,施工中無(wú)振動(dòng),無(wú)噪聲,無(wú)地面隆起,不排污,不擠土,不污染環(huán)境,施工工具簡(jiǎn)易,勞動(dòng)強(qiáng)度低,費(fèi)用低廉。

[1]龐拓.CFG樁基在武廣鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)軟基處理中的應(yīng)用[J].鐵道建筑,2008(8)：84-85.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10202—2002 鐵路路基施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社,2002.

U213.1+5

B

1003-1995(2010)02-0065-02

2009-07-20;

2009-10-16

李海生(1976— ),男,河北省遵化市人,工程師。

(責(zé)任審編 趙其文)