謝天基
(廣東省長大公路工程有限公司,廣東 揭陽 510620)
水泥攪拌法是用于加固飽和和軟黏土低地基的一種方法,它利用水泥作為固化劑,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(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。
水泥攪拌樁的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程,它與混凝土硬化機理不同,由于水泥摻量少,水泥是在具有一定活性介質(zhì)——土的圍繞下進行反應(yīng),硬化速度較慢,且作用復(fù)雜,水泥水解和水化生成各種水化合物后,有的又發(fā)生離子交換和團?;饔靡约澳卜磻?yīng),使水泥土土體強度大大提高。這種方法適用于軟弱地基的處理,對于淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土及飽和性土等軟土地基的處理效果顯著,處理后可以很快投入使用,施工速度快;在施工中無噪音、無振動,對環(huán)境無污染;投資省。為確保水泥攪拌樁的施工質(zhì)量符合設(shè)計要求,認真分析影響施工質(zhì)量的相關(guān)因素,并采取有效技術(shù)措施,全面控制其的施工過程,這是非常有必要的。水泥攪拌樁施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到地基加固的成效,從而進一步關(guān)系到上部主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此,對攪拌樁施工質(zhì)量必須作到事前控制、事中控制和事后檢測,進行嚴格監(jiān)理控制。
水泥攪拌樁復(fù)合地基主要由樁身、樁間土和褥墊層共同組成。水泥攪拌樁技術(shù)在運用之前主要要先確定水泥摻入量,樁徑、樁長、加固范圍、褥墊層等內(nèi)容。
水泥摻入量:水泥摻入量為擬加固土體重量的15%。水泥攪拌樁固化劑建議采用強度等級為32.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。
樁徑:根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)法規(guī)》JGJ79-2002以及成樁施工機械等因素確定,工程水泥攪拌樁直徑采用500mm為宜。
樁長:同樣根據(jù)《法規(guī)》,水泥攪拌樁的長度宜穿透軟弱土層道道承載力相對較高的土層。工程水泥攪拌樁有效樁長不小于9m。
加固范圍:根據(jù)《法規(guī)》,水泥攪拌樁可只在基礎(chǔ)平面范圍內(nèi)布樁。工程基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),水泥攪拌樁在條形基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)布樁。
褥墊層:根據(jù)《法規(guī)》,水泥攪拌樁復(fù)合地基應(yīng)用在基礎(chǔ)和樁之間設(shè)置褥墊層。褥墊層厚度取300mm,其材料選用中粗砂。
2.1 施工場地的選擇和平整
水泥攪拌樁技術(shù)主要適合處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土,素填土、泥性土,泥炭土,有機質(zhì)土和含水較高地基承載力標準值不大于120kpa的粘性土、粉土等軟土地基。
2.2 對攪拌機械在施工前的檢驗
水泥攪拌機施工機械在所有鉆機開機之前應(yīng)組織檢查驗收合格后方可開鉆,特別注意水泥攪拌樁管道是否有堵塞現(xiàn)象;水泥攪拌機施工機械必須保持好良好的穩(wěn)定性能;檢查水泥攪拌機施工前配電腦記錄儀器和打印設(shè)備是否安裝就序,以免不能隨時了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度,從而引起地基質(zhì)量不合要求。
2.3 試樁
根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況,在現(xiàn)場需要進行軟基處理的范圍內(nèi),在地表,中間和樁底位置各取出若干土質(zhì),進行比較。選取土質(zhì)最差材料用作施工配合材料,一般選取3-5組用作配合比的試驗,在配合比試驗時用各種土質(zhì)與幾種分量的水泥制成水泥、土混合料,制作成圓柱型試件后進行室內(nèi)標準養(yǎng)護。
選用的水泥要經(jīng)過檢驗合格才可使用,水泥用P032.5級及以上的普通硅酸鹽水泥為好,嚴禁使用礦渣水泥或火山灰水泥,水灰比宜采用0.45~0.50,另可加少量的石膏粉和減水劑,用量分別為水泥用量0.5%~1%為合適,以保證攪拌樁的質(zhì)量。在施工比配合完成后進行工藝性試樁,工藝性試樁可以采用二噴四攪的攪拌施工工藝,即第一次正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度后打開高壓注漿泵,接著反循環(huán)提鉆井噴水泥漿液,直至提升到工作基準面以下0.5米,第二次重復(fù)攪拌下鉆井噴水泥漿至設(shè)計深度,最后反循環(huán)提鉆至地表面。復(fù)攪的目的是使水泥漿和土體充分攪拌均勻。
2.4 制漿打樁
用小木樁定好制樁點,調(diào)平鉆機,保持鉆桿垂直度小于或等于1%。啟動攪拌鉆機,控制好鉆進速度,鉆進速度不應(yīng)大于1.2m/min;穿越粘土層時,鉆進速度不應(yīng)大于0.8m/min,在鉆進50m后,開動空壓機噴壓縮空氣,以防止鉆進時堵塞噴漿口,同時可以借助壓縮空氣減少負載扭矩,使鉆進順利。制漿時,應(yīng)按每根樁的需要,一次配足漿液,以保證每根樁的摻合比的穩(wěn)定性和漿量充足,每根樁的正常成樁時間不應(yīng)少于40min.噴漿壓力不小于0.5mpa。
3.1 派專人負責(zé)水泥攪拌樁的施工,對水泥攪拌樁實施全程監(jiān)控。
3.2 相關(guān)負責(zé)人重點檢查水泥用量、水泥攪拌機壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象,注意噴漿攪拌時間以及復(fù)攪次數(shù)是否正常。
3.3 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)。
3.4 施工過程中如果發(fā)現(xiàn)噴漿量不足,應(yīng)按要求整樁復(fù)攪。復(fù)噴的漿量不小于設(shè)計用量。
3.5 現(xiàn)場施工處應(yīng)配備施工記錄人員,對施工樁日期,天氣、噴漿深度、停漿標高、鉆機轉(zhuǎn)速,漿液流量、復(fù)攪深度等進行詳細記錄。
4.1 施工完成后3d內(nèi)的N10輕便觸探試驗,主要是目的是檢驗水泥攪拌樁樁身水泥漿液的分布均勻性,輕便觸探深度一般不大于4m,檢測頻率為施工總樁數(shù)的1%,且不少于三根。
4.2 施工完成28d后進行的水泥攪拌樁承載力(靜載)試驗,可采用復(fù)合地基承載力試驗和單樁承載力試驗。主要目的是檢驗水泥攪拌樁完成后地基的承載力是否得到提高,檢驗樁身否達到設(shè)計和規(guī)范要求,檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%~1.0%。且每項單體工程不應(yīng)少于3根。
4.3 經(jīng)輕便觸探和靜載試驗后對樁身質(zhì)量有懷疑時,在成樁28d后,用抽芯機對樁體進行抽取芯楊,主要目的是檢驗樁身的強度、完整性樁土攪拌均勻度及樁身長度。檢驗樁身強度是要求抽取芯樣送檢測機構(gòu)進行28d無側(cè)限抗壓強度試驗。檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%,且不少于3根。
水泥攪拌樁施工屬于隱蔽工程,如施工質(zhì)量不好,一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋,便構(gòu)成隱患且不好檢查及補救。因此,緊抓施工的各環(huán)節(jié),嚴格施工過程的管理非常重要。施工質(zhì)量的控制更是一項細致的技術(shù)工作。最好建立施工班組自檢互檢,技術(shù)負責(zé)人抽檢和配合監(jiān)理旁站監(jiān)督的質(zhì)量保證體系。由于樁身質(zhì)量主要受施工過程影響,因此,做好施工過程的工藝控制是保證成樁質(zhì)量的主要條件。通過上述我們可知,鉆桿的提升速度及現(xiàn)場漿液的配漿質(zhì)量是較為重要的兩大環(huán)節(jié),在施工中我們必須分清工藝流程中的控制重點,并做好這些質(zhì)量控制點的控制,水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量才會得到充分保障。
[1]舒鄂南.水泥粉噴樁在京珠高速公路湖北段軟基處理中的應(yīng)用研究 [D].武漢理工大學(xué);2003年.
[2]董平.砼芯水泥土攪拌樁荷載傳遞機理研究[D].中國科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所).2004年.