水泥攪拌樁施工及質量控制

孫永峽

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,成都,610091)

1 工程概況

本段水泥攪拌樁處理屬于新建漢宜高速鐵路荊州段,樁號為 DK217+262.9m～DK217+315m。水泥攪拌樁樁徑0.5m,樁長至硬底以下0.5m,且最小樁長不小于4m,樁間距1.1m,按等邊三角形布置,單樁及復合地基承載力分別為58.9kN、173kPa。

2 施工質量控制

2.1 施工準備

平整施工場地。該段原為稻田,地勢較平,清除樁位以上的雜草、種植土即可,四周做好排水溝,并挖一蓄水池及沉淀池。

建水泥庫。將平整場地的棄土整理成平臺,壓實并硬化,水泥用彩條布覆蓋,能保證庫存量,確保水泥的檢驗周期及防止雨季由于水泥進場困難而導致的停工情況。

在鉆頭落地的情況下,準確標示出鉆桿“零”起點的位置,然后在樁機的鉆桿上準確畫出每米的深度標示線,并在設計樁長處做醒目標志。

水泥攪拌樁施工機械必須具備良好穩定的性能,所有鉆機開鉆之前應組織檢查驗收,電腦記錄儀、壓力表、密度計等各種儀器儀表必須進行標定。

試樁是尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數,以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。

2.2 施工技術

2.2.1 工藝流程

樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

2.2.2 施工方法

①樁位放樣。測量放出樁位軸線和高程,基礎的軸線和高程的控制樁,應設置在不受打樁影響的地點,并應妥善加以保護。根據樁位布置圖布樁。

②鉆機就位。打樁機就位時,應對準樁位,機身垂直,保證施工時不發生傾斜。

③正循環鉆進至設計深度。為防止堵管,可帶漿下鉆,噴漿量應小于總量的1/2,嚴禁帶水下鉆。

④第一次提鉆噴漿。到達設計高程后,開啟漿泵將水泥漿壓入地基內,先原地空轉幾圈后,再邊噴漿邊提升攪拌,提升速度嚴格按試樁確定的速度提升。

⑤重復攪拌下沉和提升。為保證水泥漿和土攪拌均勻,將鉆機重復攪拌下沉,至設計高程后再提升攪拌。為保證樁頭受力后不損壞,在重復攪拌的過程中,可在樁頭1m的范圍內二次噴漿加固。

⑥成樁結束,移至下一樁位重復②至⑤步驟。

3 現場控制

安排專人負責水泥攪拌樁的施工,全過程旁站水泥攪拌樁施工。現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責任到人。水泥攪拌樁開鉆之前,用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象,待水排盡后才下鉆。

為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足要求,在主機上懸掛了一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。對每根成型的攪拌樁質量檢查,重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求,機械配備了電腦記錄儀,同時現場配備了水泥漿比重測定儀,以供監理工程師和項目經理部質檢人員隨時抽查水泥漿水灰比是否滿足設計要求。

水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時帶漿下鉆,避免堵管,噴漿量小于總量的1/2。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作,復攪時視情況提高檔位。每根樁的正常成樁時間不少于40min,噴漿壓力不小于0.4MPa。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量,第一次提鉆噴漿時在樁底部停留30s,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30s。

施工時嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應連續作業,儲漿罐內的儲漿不小于一根樁的用量加50kg。當施工中發現噴漿量不足,要求整樁復攪,復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因噴漿中斷時,及時記錄中斷深度,在12h內采取補噴處理措施,并將補噴情況填報施工記錄。補噴重疊段大于100cm,若超過12h采取補樁措施。

現場施工人員認真填寫施工原始記錄,記錄內容應包括:(1)施工樁號、施工日期、天氣情況;(2)噴漿深度、停漿標高;(3)灰漿泵壓力、管道壓力;(4)鉆機轉速;(5)鉆進速度、提升速度;(6)漿液流量;(7)每米噴漿量和外摻劑用量;(8)復攪深度。

4 質量檢驗

水泥攪拌樁成樁7d,可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。檢驗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 “結核”或未被攪勻的土團。

觸探試驗是根據現有的輕便觸探擊數(N10)與水泥土強度對比關系來分析,當樁身1d齡期的擊數N10大于15擊時,樁身強度已能滿足設計要求;或者7d齡期的擊數N10大于30擊時,樁身強度也能達到設計要求。輕便觸探的深度一般不超過4m。

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度。每根樁取出的芯樣由監理工程師現場指定相對均勻部位,送實驗室做 (3個一組)28d齡期的無側限抗壓強度試驗,留一組試件做三個月齡期的無側限抗壓實驗,以測定樁身強度。鉆孔取芯頻率為1%～1.5%。

如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%,則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求;如果不合格率大于10%小于20%時,則應在該段同等補樁;如果不合格率大于30%,則該段水泥攪拌樁為不合格。

對攪拌樁取芯后留下的空間,應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。

在特大橋橋臺或軟土層深厚的地方,或對施工質量有懷疑時,可在成樁28d后,由監理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力。隨機抽查的樁數不宜少于樁數的0.2%,且不得少于3根。試驗用最大載荷量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。

5 施工質量分析

5.1 樁的質量評定

5.1.1 單樁評定Ⅰ類樁 (優良樁)。①樁長、樁徑滿足設計要求,整體噴漿均勻,無斷漿現象;②復攪段的樁芯完整且連續,呈柱狀,復攪段以下,能取出完整的柱狀芯樣;③樁身上、中、下段強度均滿足設計要求。所取芯樣的柱狀加塊片狀取芯率大于80%。

5.1.2 單樁評定Ⅱ類樁 (合格樁)。①樁長達到設計要求,整樁噴漿局部不均勻,但無斷漿現象;②復攪段的芯樣大部分完整,呈現柱狀,可制成等高試件做無側限抗壓強度試驗,局部松散呈塊片狀;復攪段以下,能取出芯樣,芯樣不完整,呈可塑狀;③復攪段強度滿足設計要求,復攪段以下有一定的強度;所取芯樣的柱狀加塊片狀取芯率大于65%;當取芯率小于65%時,標貫擊數須大于設計要求。

5.1.3 單樁評定Ⅲ類樁 (不合格樁)。①樁長達不到設計要求;②樁體噴漿不均勻,有斷漿現象,復攪段的芯樣松散無粘聚,大部分呈塊片狀,不能制成等高試件;③復攪段以下呈軟塑、流塑或取不出芯樣,所取芯樣的柱狀加塊片狀取芯率小于65%,且標貫擊數小于設計要求。

5.2 綜合評定

優良單樁評定均為Ⅱ類樁以上,其中I類樁占85%以上,且復合地基承載力滿足設計要求,其它指標合格。合格單樁評定均為II類樁以上,其中I類樁應占60%以上,且復合地基承載力滿足設計要求,其它指標合格。

5.3 外觀鑒定

樁體圓勻,無縮頸和回陷現象,攪拌均勻,凝體無松散。群樁樁頂齊,間距均勻。

6 結語

水泥攪拌樁施工方法適應于處理軟弱地基,對于淤泥質土、粉質粘土即飽和性土等軟土地基的處理效果顯著,工期比較合理,施工時低壓操作,安全可靠,少污染,無振動,無噪聲,對周圍環境及建筑物無不良影響。如增加軟土地基的承載力、減少軟土地基的壓縮量等指標,重點就是控制好水泥攪拌樁的施工質量。

軟基處理屬于隱蔽工程,一旦被路堤等構筑物所覆蓋,便構成隱患且不好檢查及補救。所以,必須根據不同地區的地質條件和土質成份,通過試驗的辦法來確定不同的配合比。對同一地區的總結和不同地區的對比,來不斷地積累和總結施工經驗,建立有效的施工及其質量監控體系,才能保證工程質量。