某鐵路CMS樁加固軟土地基技術(shù)總結(jié)

XX鐵路CMS樁加固軟土地基技術(shù)總結(jié)【內(nèi)容提要】CMS樁即水泥砂漿深攪樁，作為一種新興的軟土地基處理工藝，是目前高速鐵路客運(yùn)專線應(yīng)用比較為廣泛的路基軟基處理方式之一。本文通過XX鐵路XSGZQ-5標(biāo)DK224+178.99～DK224+260和DK224+540～DK224+610.07段路基CMS樁施工過程，歸納并總結(jié)了CMS樁的一些施工經(jīng)驗(yàn)，以便更好的指導(dǎo)生產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】CMS樁軟土地基處理水泥砂漿攪拌機(jī)1工程地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)要求我中鐵XX局集團(tuán)有限公司承建XX客專廣東段XSGZQ-5標(biāo)段起訖里程DK212+400～DK245+962.61，線路長度35.917km。DK224+178.99～DK224+610.071段路基全長431.08m，位于廣東省xx市xx鎮(zhèn)xx村，前接洞口1#大橋，后接洞口2#大橋，其中DK224+178.99～DK224+260和DK224+540～DK224+610.07段路基為軟土路基，設(shè)計(jì)采用CMS樁加固。該段路基所處地下5m～12m范圍地質(zhì)情況主要是淤泥質(zhì)粘土夾砂、軟塑狀淤泥質(zhì)土、粉砂、中粗砂等，土的含水量大、密實(shí)性差，呈現(xiàn)壓縮性和可塑狀態(tài)，屬于典型的軟土地基，地基承載能力很低。該段的CMS樁設(shè)計(jì)樁長為6.2m～11.8m，樁徑0.5m,樁間距1.2m,采用正三角形布置，入硬層1m～1.5m，處理后的復(fù)合地基承載力不小于150kPa,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3MPa。2CMS樁加固軟基的機(jī)理CMS樁是近年來發(fā)展起來的軟土地基處理技術(shù)，主要通過特制的深層攪拌機(jī)械在地層深部就地將軟土和水泥砂漿混合物強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。由于CMS樁加固過程中所用漿體增加了砂子，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，是水泥攪拌樁無法實(shí)現(xiàn)的；由于本身所用機(jī)械及材料的的普遍性，因此工程造價(jià)相對較低，與高壓旋噴樁、CFG樁、管樁相比較具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。CMS樁加固軟基的機(jī)理：攪拌機(jī)的鉆頭將原狀土攪松，在攪松過程中舍棄了小部分原土，再采用注漿的形式將水泥和砂子的混合物按照一定的比例與松散的原土在成孔范圍內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，形成的樁體為十分規(guī)則的圓柱體，柱體直徑與鉆頭直徑一致，依靠硬結(jié)軟土的高強(qiáng)度以及柱體與周圍土體的摩擦和土體形成復(fù)合地基承重。3CMS樁施工3.1.材料要求施工前應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度，按設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級號（一般為42.5級）配足水泥和中細(xì)砂。水泥應(yīng)具有出廠質(zhì)量合格證，并確保在有效期限內(nèi)使用，自出廠日期至使用完成日期不得超過3個(gè)月。嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊變硬的劣質(zhì)水泥。砂子以中砂或粉細(xì)砂為主，主要為防止噴嘴發(fā)生堵塞。3.2施工機(jī)械1）鉆機(jī)一般鉆頭直徑為500mm，能完成18m樁長的基架，單軸并具有正向鉆進(jìn)反轉(zhuǎn)提升的功能，提升力大，并能實(shí)現(xiàn)勻速變速提升和鉆進(jìn)，液壓步履式行走。常見的CMS樁施工機(jī)械是武漢產(chǎn)的PH-5、PH-7粉漿兩用型樁機(jī)，此樁機(jī)最大施工深度一般為18米以下，其施工轉(zhuǎn)速與下鉆的速度成正比例關(guān)系。該機(jī)器配置4個(gè)攪拌刀片，其行走部分采用液壓腿，工作效率相對較高，適用于施工樁長較短，土質(zhì)為淤泥土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、砂土的的路段。2）漿體發(fā)送器它是定時(shí)定量發(fā)送漿噴材料的設(shè)備，實(shí)際上常見的與CMS樁攪拌機(jī)相配套的電腦設(shè)備不能在施工中起到其真正的作用。如果能對其做以下改進(jìn)，對施工質(zhì)量還是能起到很好的控制作用：首先要求電腦內(nèi)的時(shí)間由廠家統(tǒng)一設(shè)定為北京時(shí)間，不允許有自行調(diào)整的功能；其二電腦必須取消存儲(chǔ)功能，施工過程中應(yīng)實(shí)時(shí)打??；其三深度計(jì)經(jīng)檢查準(zhǔn)確無誤；其四電腦經(jīng)檢查符合要求后由技術(shù)監(jiān)督部門統(tǒng)一貼封條，不可私動(dòng)。此目的主要是控制單樁施工時(shí)間、水泥砂漿噴入量、二次復(fù)攪、施工樁長的弄虛作假。3）空氣壓縮機(jī)它是漿體噴出的能源。根據(jù)地質(zhì)條件和加固深度來選擇空氣壓縮機(jī)的型號。鉆頭通過鉆頭葉片的攪拌作用，使粉土混合，鉆頭在反轉(zhuǎn)提升時(shí)，對樁中土體有壓密作用。3.3施工工藝工藝試樁不同地區(qū)具有不同的地質(zhì)條件，為了克服盲目性，確保CMS樁加固地基達(dá)到預(yù)期效果，大面積施工前必須進(jìn)行工藝性試樁，以掌握該場地的成樁經(jīng)驗(yàn)及各種操作技術(shù)參數(shù)，如配合比、鉆進(jìn)速度、提升速度、注漿壓力、噴漿量、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)等。工藝流程：CMS樁施工工藝流程見圖-1圖-1CMS樁施工工藝流程圖1）鉆機(jī)對位2）移動(dòng)鉆機(jī)，準(zhǔn)確對孔。對孔誤差不得大于50mm。3）利用支腿油缸調(diào)平鉆機(jī)，鉆機(jī)主軸垂直度誤差應(yīng)不大于1%。4）啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)，根據(jù)施工要求，以Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ檔逐級加速的順序，正轉(zhuǎn)預(yù)攪下沉。鉆至接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)用低速慢鉆，鉆機(jī)應(yīng)原位鉆動(dòng)1～2min。5）水泥砂漿的拌制。選用優(yōu)質(zhì)42.5普硅水泥，嚴(yán)格按照確定的配合比拌制水泥砂漿，一般需根據(jù)樁長，樁徑及一根樁的旋噴時(shí)間確定一次拌制水泥砂漿量，提前制作，并經(jīng)充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間少于15分鐘的不得使用，超過初凝時(shí)間的漿液也不得使用，水泥砂漿經(jīng)過兩道過濾網(wǎng)的過濾，以防噴嘴發(fā)生堵塞；抽入儲(chǔ)漿桶內(nèi)的水泥砂漿，要不停地?cái)嚢琛?）提升噴漿攪拌。在確認(rèn)加固料已噴至孔底時(shí)，按0.5m/min的速度反轉(zhuǎn)提升。當(dāng)提升到設(shè)計(jì)?；覙?biāo)高后，應(yīng)慢速原地?cái)嚢?～2min。7)重復(fù)攪拌。為保證攪拌均勻必須再次將攪拌頭下沉到樁頂以下6m深度（單樁長較小時(shí)，復(fù)攪至設(shè)計(jì)樁長2/3處，且不小于4m）。提升攪拌時(shí)，其速度控制在0.6～1.2m/min左右。8）提升噴漿過程中，須有自動(dòng)計(jì)量裝置。該裝置為控制和檢驗(yàn)攪拌樁質(zhì)量的關(guān)鍵。9）鉆具提升至地面后，鉆機(jī)移位對孔，按上述步驟進(jìn)行下一根樁的施工。3.3施工質(zhì)量控制要點(diǎn)1）根據(jù)施工實(shí)踐，攪拌樁實(shí)際施工樁長應(yīng)由以下兩個(gè)方面進(jìn)行控制：一是根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件中地質(zhì)勘察孔（或施工過程中的補(bǔ)堪孔）所勘探的深度；二是根據(jù)攪拌鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)電流的變化情況。一般情況下，當(dāng)鉆機(jī)以Ⅱ檔，即0.8m/min鉆進(jìn)過程中，鉆機(jī)電流表電流值達(dá)到75A以上時(shí)即可認(rèn)為達(dá)到了持力層。2）現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定復(fù)攪長度為樁頂以下6m，這是基于攪拌樁受力特性而定的。但對于天然含水量大于液限的地基土而言，樁間土承載力很低（一般只有50～60KPa），為了提高復(fù)合地基承載力，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，只有通過增加面積置換率和提高單樁承載力兩種途徑來解決。一般來講，面積置換率增加是有限的（一般控制20%，即：樁距1.0m左右），而單樁承載力提高則很明顯，因此，對高含水量地區(qū)復(fù)攪長度應(yīng)盡量加長。3.4質(zhì)量檢測攪拌樁施工質(zhì)量規(guī)定值或允許偏差見如下表-1：表-1攪拌樁施工質(zhì)量規(guī)定值或允許偏差項(xiàng)次檢查項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差差檢查方法和頻率1樁距（mm）±100抽查2%2樁徑（mm）不小于設(shè)計(jì)抽查2%3樁長（mm）不小于設(shè)計(jì)查施工記錄4豎直度（%）1.5查施工記錄5單樁噴粉量符合設(shè)計(jì)查施工記錄6強(qiáng)度（KPa）不小于設(shè)計(jì)抽查5%注：本表自中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-98）樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)在成樁28d后在樁體上部（樁頂以下0.5m、1.0m、1.5m）截取三段樁體進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，檢查頻率為2‰，每一工點(diǎn)不得少于3根。在保證取芯質(zhì)量的前提下，可用鉆探取芯進(jìn)行質(zhì)量檢查及進(jìn)行必要的室內(nèi)強(qiáng)度試驗(yàn)、單樁及復(fù)合地基載荷試驗(yàn)。4結(jié)語目前CMS樁作為一種新型的工藝，在以后的施工過程中會(huì)有廣闊的發(fā)展空間，其復(fù)合地基工程質(zhì)量的穩(wěn)定性與可靠性，在施工過程中還有待提高。CMS樁施工作為隱蔽隱蔽