水泥攪拌樁施工技術(shù)

1、水泥攪拌樁施工技術(shù)劉江橋廊坊市交通咨詢監(jiān)理公司摘 要：通過一些工程實(shí)踐，從施工角度對(duì)水泥攪拌樁施工全過程進(jìn)行分析總結(jié)關(guān)鍵詞：水泥攪拌樁；施工；技術(shù)修建高等級(jí)公路時(shí)，地基的變形和路堤的穩(wěn)定是主要問題，水泥攪拌樁處理軟土地基，是目前較為成熟的軟土地基處理技術(shù)之一，該項(xiàng)技術(shù)在河北省沿海高速工程中，得到了廣泛應(yīng)用，作為該項(xiàng)工程的參與者，筆者僅就水泥攪拌樁的一些具體技術(shù)問題，和各位同行探討。1 水泥攪拌樁一般規(guī)定1.1 水泥攪拌樁適用于處理軟土或高含水量的軟弱土、粉性土。當(dāng)?shù)鼗翞橐韵峦临|(zhì)時(shí)應(yīng)慎用水泥攪拌樁： 天然含水量大于85%的淤泥。 塑性指數(shù)Ip大于25的粘土。 有機(jī)土、泥炭土或地下水具有侵蝕性時(shí)

2、。1.2 水泥攪拌樁分為噴粉水泥攪拌樁（干噴法施工）和噴漿水泥攪拌樁（濕噴法施工）兩種，干噴法所成的樁簡稱粉噴樁，濕噴法所成的樁簡稱漿噴樁。2 水泥攪拌樁施工2.1 施工前的準(zhǔn)備工作 施工前應(yīng)做好“三通一平”工作。當(dāng)場(chǎng)地不滿足施工機(jī)械行走的要求時(shí)，應(yīng)鋪，設(shè)砂礫墊層或灰土墊層。作好施工機(jī)械的保養(yǎng)檢查和計(jì)量設(shè)備的標(biāo)定工作。 施工前應(yīng)熟悉設(shè)計(jì)文件和工程地質(zhì)資料。施工量較大的工程尚需編制施工組織設(shè)計(jì)。 進(jìn)行水泥土配合比試驗(yàn)，以確定固化劑和外摻劑的數(shù)量。 為了掌握能滿足設(shè)計(jì)要求的各種技術(shù)參數(shù)，必須進(jìn)行工藝性試樁。2.2 施工工藝2.2.1粉噴樁的施工工藝 測(cè)量放線，按設(shè)計(jì)圖紙確定樁位，并置攪拌機(jī)于樁位處

3、。 啟動(dòng)鉆機(jī)，邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)，此時(shí)不噴粉，但必須送壓縮空氣，以防堵管。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止鉆進(jìn)。 開始噴粉，并啟動(dòng)鉆機(jī)鉆頭呈反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，邊提升邊噴粉攪拌（對(duì)于摻灰量較大的樁，可以采用二次噴粉方法），當(dāng)鉆頭提升至離地面3050cm 時(shí)，停止噴粉。 進(jìn)行復(fù)攪，復(fù)攪深度由試樁確定。 復(fù)攪并提升鉆頭到地面，完成一根樁的施工。 移動(dòng)鉆機(jī)，進(jìn)行下一根的施工。2.2.2 漿噴樁的施工工藝漿噴樁與粉噴樁的施工工藝基本相同，只是漿噴樁需制備水泥漿液，水灰比可按0.450.50控制，漿液施工質(zhì)量控制應(yīng)符合以下規(guī)定： 固化劑漿液應(yīng)嚴(yán)格按預(yù)定的配比拌制。制備好的漿液不得離析、不得停滯過長（時(shí)間不超過2h）；漿液到入料斗時(shí)

4、應(yīng)加篩過濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊，損壞泵體。 泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利輸漿?，F(xiàn)場(chǎng)拌制漿液?，F(xiàn)場(chǎng)拌制漿液，應(yīng)有專人記錄固化劑、外摻劑用量，并記錄泵送漿開始、結(jié)束時(shí)間。 根據(jù)成樁試驗(yàn)確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工。操作人員應(yīng)記錄每米下沉?xí)r間、提升時(shí)間，記錄送漿時(shí)間、停漿時(shí)間等有關(guān)參數(shù)的變化。 供漿必須連續(xù)，拌和必須均勻。3 室內(nèi)配合比試驗(yàn)水泥土配合比試驗(yàn)是水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)工作，是控制水泥攪拌成本和施工質(zhì)量的依據(jù)，每一項(xiàng)水泥攪拌樁工程正式施工前必須認(rèn)真進(jìn)行該項(xiàng)工作。3.1 試驗(yàn)?zāi)康?水泥土配合比試驗(yàn)的目的是認(rèn)識(shí)地基土的特點(diǎn)，通過水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)定，合理確定加固料和摻加料的品種和數(shù)量。3.2

5、 試料土的采集 在需要處理的軟弱土地基內(nèi)，用鉆探或開挖的方式，選取不少于3處代表性試樣，試樣為保持天然含水量的擾動(dòng)樣，試樣要求用塑料袋或其它密封容器包裝，保證天然含水量不至于流失。同時(shí)，必須采集部分原狀土，以滿足土的物理力學(xué)試 驗(yàn)要求。 3.3 試驗(yàn)項(xiàng)目3.3.1試料土進(jìn)行土的物理及力學(xué)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括：天然含水量、天然容重、比重、塑限、顆粒分析、有機(jī)質(zhì)含量、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等。3.3.2水泥試驗(yàn)將施工用的水泥取回樣品進(jìn)行試驗(yàn) 。水泥試驗(yàn)項(xiàng)目包括安定性試驗(yàn)、膠砂墻度試驗(yàn)、凝結(jié)時(shí)間和細(xì)度試驗(yàn)等。3.3.3水泥土試驗(yàn) 水泥土的摻灰量按下式計(jì)算： （3-1） 水泥土強(qiáng)度的齡期為7天、28天、90天。

6、 水泥土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)：以90天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度R90d 為準(zhǔn)。一般情況下，水泥土的7天、28天、90天強(qiáng)度之間有下列近似關(guān)系：qu(28d) 2.37 qu(7d)-0.19； （3-2）qu(90d) 1.14 qu(28d)+0.85 （3-3）3.4水泥土的試樣制備3.4.1 試模 水泥攪拌土配合比試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試模應(yīng)為h=510cm的圓試模。當(dāng)工地試驗(yàn) 室不具備條件時(shí)，允許用7.077.077.07cm的方試模。它們之間的關(guān)系式為： 圓試模的強(qiáng)度= 0.87 方試模的強(qiáng)度 （3-4）3.4.2 成型把在施工場(chǎng)地現(xiàn)取的原狀土及水泥運(yùn)至試驗(yàn)室，經(jīng)原材料試驗(yàn)后，按擬定的試驗(yàn)配方稱重后放入攪拌鍋內(nèi)，用

7、攪拌鏟人工拌和均勻，亦可戴著塑料手套拌和（為了保證攪拌均勻，允許摻加少量水）。然后在h=510cm的試膜內(nèi)裝入一半試料，擊振試模50下，緊接著填入其余試料再擊50下，最后將試塊表面刮平，蓋上塑料布，以防水分過速蒸發(fā)。試塊成型12天拆模，用油漆編號(hào)，稱重后放入養(yǎng)護(hù)室，分別進(jìn)行各齡期的養(yǎng)護(hù)，水泥土試件的制備數(shù)量要求每組試件不少于3個(gè)。3.4.3 養(yǎng)生養(yǎng)生室溫度202，濕度不低于95%，養(yǎng)生最后一天飽水24小時(shí)。在實(shí)際施工中，為了爭取時(shí)間，可采用60高溫養(yǎng)生的方法進(jìn)行水泥攪拌土配合比試驗(yàn)，高溫養(yǎng)生30h約相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生28d強(qiáng)度值；高溫養(yǎng)生96h約相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生90d強(qiáng)度值。3.5 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)

8、定3.5.1 水泥攪拌土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度一般采用小型壓力機(jī)測(cè)定，加載速率控制為12mm/min 。3.5.2 水泥攪拌土的破壞標(biāo)準(zhǔn)： 應(yīng)力突然減小； 試件裂紋開始發(fā)生。 3.6 試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容包括： 被加固土的采集地點(diǎn)、深度，采集方法，采集時(shí)間及室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)資料。 加固料、摻加料的生產(chǎn)廠家、自檢報(bào)告、出廠日期及質(zhì)量檢測(cè)資料。 水泥土的試驗(yàn)資料（包括圖表、曲線） 結(jié)論意見及說明。4 試樁水泥攪拌樁施工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行試樁，以確保大面積施工質(zhì)量。試樁試驗(yàn)要求達(dá)到以下目的： 掌握滿足設(shè)計(jì)噴漿量（由水泥摻量確定）的各種技術(shù)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時(shí)間

9、噴入量等。 掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施。 檢驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)所確定的水泥土配合比是否適用于現(xiàn)場(chǎng)。 檢測(cè)樁身的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。 檢驗(yàn)單樁允許承載力和復(fù)合地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求。 檢驗(yàn)加固劑分布的均勻性和有效加固長度能否符合設(shè)計(jì)要求。工藝性試驗(yàn)樁數(shù)量一般為3050根或根據(jù)需要確定，并應(yīng)提交試樁報(bào)告。5施工質(zhì)量檢驗(yàn)5.1 施工現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)檢查：項(xiàng)目包括樁徑、樁距、 樁長、垂直度及噴灰（噴漿）數(shù)量檢查。檢查方式采用現(xiàn)場(chǎng)開挖量測(cè)及檢查施工記錄，對(duì)于不合格的樁應(yīng)根據(jù)其位置和數(shù)量等具體情況，分別采取補(bǔ)樁或加強(qiáng)鄰樁等措施，檢查數(shù)量2%。5.2在成樁28天以后進(jìn)行鉆探取芯: 抽查頻率

10、為不大于2%，取芯位置：沿著樁徑2/5軸線處垂直鉆進(jìn)。5.3在成樁28天以后進(jìn)行載荷試驗(yàn)，測(cè)定單樁承載力和復(fù)合地基承載力。抽查頻率不大于0.2%,且一般不少于3根樁。4 資料分析 水泥攪拌樁是一種非均質(zhì)樁，它的橫斷面是一個(gè)四周強(qiáng)度大，中心水泥很少，甚至“中空”，這是由于水泥攪拌樁的施工機(jī)械和工藝決定了的，它就是一個(gè)外強(qiáng)內(nèi)弱的“蛋殼樁”。水泥攪拌樁的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是整個(gè)斷面的平均強(qiáng)度，鉆探取芯的位置如果恰在中軸線2/5處或稍偏外側(cè)，其強(qiáng)度必然較大，取芯位置如偏向中心，則強(qiáng)度會(huì)大大降低，鉆探時(shí)如果偏到樁外面，容易造成錯(cuò)誤結(jié)論。這也是水泥攪拌樁區(qū)別于其它樁類（例如鉆孔貫注樁）的特點(diǎn)。 所以，用鉆探取芯法檢

11、測(cè)水泥攪拌樁質(zhì)量，要進(jìn)行全面分析，否則有可能造成誤導(dǎo)。工程實(shí)踐表明，鉆探取芯法可以直觀地看出樁長、摻灰量等。但是也應(yīng)注意到鉆探取芯法容易出現(xiàn)的問題，當(dāng)出現(xiàn)兩種相反意見爭執(zhí)不下時(shí)，可以采取挖沉井的方法開挖個(gè)別樁（6m以內(nèi)）。5.水泥攪拌樁施工中經(jīng)常發(fā)生的問題及對(duì)策5.1 水泥攪拌樁的鉆進(jìn)速度與噴漿速度 水泥攪拌樁的正常鉆進(jìn)速度采用擋（1.47m/min）， 進(jìn)入硬土層用擋（0.8m/min）。鉆進(jìn)深度由電流值的大小來控制，正常鉆進(jìn)時(shí)電流值3040A，當(dāng)電流表讀數(shù)明顯上升或電流突變達(dá)到100A時(shí)說明已進(jìn)入硬土層。鉆進(jìn)過程中，送漿管道壓力控制在0.10.2Mpa范圍內(nèi)，噴漿時(shí)管道壓力 0.250.4

12、0 MPa。 一般情況下，噴漿提升采用擋速度（0.8m/min），假若采用70kg/m以上的大摻灰劑量時(shí)，應(yīng)采用二次噴漿。為了保證樁底的噴漿量，根據(jù)管道的送漿時(shí)間，在提升鉆具前，應(yīng)提前噴漿，不允許先提升鉆具，后噴漿。5.2關(guān)于粉噴樁的“堵管”問題 堵管是粉噴樁噴灰過程中出現(xiàn)的噴粉不暢和不噴粉的現(xiàn)象。堵管的原因有： 水泥過篩不細(xì)，造成的粗顆粒堵塞管路； 灰管壓力過小，造成水泥粉淤積或攪拌鉆頭的噴灰口被土塊堵塞； 孔內(nèi)壓力過大，造成噴灰管扭“麻花”。對(duì)以上問題采取以下方法解決： 水泥嚴(yán)格過篩； 適當(dāng)調(diào)高管道壓力；調(diào)整鉆進(jìn)速度。5.3 關(guān)于粉噴樁的“沉樁”問題 粉噴樁復(fù)攪結(jié)束，攪拌頭升離孔口的瞬間，

13、大塊泥團(tuán)從樁頭射向空中。緊接著水泥樁體向下“緊縮”，孔口留一圓柱體空洞，這一現(xiàn)象稱為“沉樁”。 “沉樁”深度一般為0.5m1.0m,最大可達(dá)2m。5.3.1沉樁原因分析 造成“沉樁”現(xiàn)象的地層原因是地基土天然含水量過大。實(shí)踐證明，水泥攪拌樁有一定的適用范圍，天然含水量大于85%的軟土路段應(yīng)慎用水泥攪拌樁。一般而言，隨著地基土天然含水量的增加，水泥攪拌樁的摻灰量也需增加。但是實(shí)際的地基土各個(gè)地層的含水量并不是均勻的，軟土有些部位的淤泥含水量可能很大，噴粉過程一般速度較均勻，這樣就有可能導(dǎo)致這些部位噴粉量不足。軟土中的高含水量淤泥結(jié)構(gòu)形式常為海綿狀或蜂窩狀，疏松多孔，經(jīng)擾動(dòng)后結(jié)構(gòu)破壞呈流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)

14、致樁體下沉。施工工藝和施工機(jī)械的一些問題也可能導(dǎo)致“沉樁”，具體如下： 孔底或某些部位噴粉量不足，底部噴粉不及時(shí)，甚至沒噴粉就提升鉆具，地基土被擾動(dòng)強(qiáng)度降低，有些施工單位考慮到樁頭部分要進(jìn)行抽檢，所以噴粉量有意識(shí)上超下欠，下部噴粉量不足，底部空氣壓力過大也可造成噴粉量不足。灰量不足起不到固化作用，側(cè)壁磨阻力又小，抵抗不了水泥土的重量，造成向下壓縮，導(dǎo)致樁體下沉。有些施工單位考慮到樁頭部分要進(jìn)行抽檢，所以噴粉量有意識(shí)上超下欠，下部噴粉量不足，底部空氣壓力過大也可造成噴粉量不足。 鉆進(jìn)或提升速度過快，噴灰壓力過大，使孔內(nèi)產(chǎn)生高壓氣團(tuán)，在噴粉上升的過程中攪拌頭處土體松動(dòng)，造成樁體部分土體被甩在外側(cè)，孔內(nèi)土體不足，導(dǎo)致樁體下沉。 設(shè)計(jì)或施工樁長不夠，沒有打入硬層，也是造成“沉樁”的原因。5.3.2 沉樁的預(yù)防措施 增大摻灰量； 減慢鉆進(jìn)和提升速度(宜采用0.8m/min)； 減小氣體流量和管道壓力（壓力宜控制0.25MPa）； 提前送灰?？紤]到送灰管道約60米，從開始噴粉到灰進(jìn)入孔底有一個(gè)時(shí)間差，所以鉆進(jìn)底部后，先噴粉12分鐘，然后再提升鉆具。 改進(jìn)鉆頭的形狀或尺寸。減小鉆頭鉆頭葉片的傾角，減小徑向推力，從而減小了對(duì)孔壁的擠壓作用。也有施工單位采取減小鉆頭直徑的方法，水泥攪拌樁正常的樁徑為50cm，如發(fā)生“沉樁”，可把鉆頭改為45