水泥攪拌樁施工工法

水泥攪拌樁施工工法一、 前言水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，使用特制的深層攪拌機械，對地基深層的軟土、軟弱土進行攪拌使之與加固劑混合后起化學(xué)物理反應(yīng)，對軟土或軟弱土地基進行加固的一種方法。使地基通過固化處理達到提高地基的承載能力，減少地基沉降的目的。如何有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量，確保軟基處理的效果是我們在工程實踐中探索的一個課題。本文通過哈大客運專線TJ-2標段軟土地基采用水泥攪拌樁加固地基的施工應(yīng)用，總結(jié)形成此工法。二、 特點㈠具有投資少、抗?jié)B效果好、地基加固效果明顯等優(yōu)點。㈡該工法施工簡便，施工過程較易控制，施工進度快，適合于地下水不發(fā)育的軟弱地基加固，適合大范圍推廣、大面積施工。三、 適用范圍深層水泥攪拌樁適用于處理淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土、粉黏土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應(yīng)通過試驗確定其適用性。冬季施工時應(yīng)注意低溫對處理效果的影響四、 工藝原理水泥加固土的原理是通過水泥水解、水化反應(yīng)所生成的水泥水化物與土顆粒發(fā)生離子交換、團粒化作用、碳酸反應(yīng)以及硬凝反應(yīng)等一系列物理一化學(xué)作用，形成具有一定強度和水穩(wěn)定性的水泥加固土。水泥加固土的強度取決于被加固土的性質(zhì)（含水量、有機質(zhì)及燒失量等）和加固所使用的水泥品種、標號、摻入量以及外加劑等。加固土的抗壓強度隨著水泥摻入量的增大而增大，工程常用的水泥摻入比為12%—17%，其強度標準值宜取試塊90天齡期的無側(cè)限抗壓強度，一般可達500—3000kPa。五、 工藝流程及操作要點㈠、施工工藝1、施工準備施工機械進場的便道應(yīng)暢通，供電設(shè)施應(yīng)齊全。在沒有外接電源的施工現(xiàn)場，應(yīng)配備柴油發(fā)電機。做好鉆機就位前的場地整理，采用人工配合推土機平整場地、清除雜物，地質(zhì)軟弱區(qū)要填筑平臺；有條件的地方，可用壓路機靜壓1?2遍。同時做好排水工作。施工機械進場后，應(yīng)對機械進行檢查維修和運轉(zhuǎn)調(diào)試，施工隊伍要合理配置場地；查明施工范圍內(nèi)的障礙物，地下有無大塊石及地下管線等，空中有無高壓電線等。所有障礙物應(yīng)事先清除或設(shè)立明顯標志避開，確保安全生產(chǎn)。對原材取樣進行漿液配合比試驗，確定漿液最佳配比及水泥用量。試樁：進行成樁工藝試驗，試樁不少于2根，確定各項施工技術(shù)參數(shù)，并對試樁采用鉆孔取芯進行樁身均勻性、強度等指標檢測，檢驗成樁效果，以指導(dǎo)后續(xù)水泥攪拌樁的施工。水泥攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、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(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。2、 原材料質(zhì)量控制水泥質(zhì)量是關(guān)鍵，所用水泥品種和質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求（P.O42.5普通硅酸鹽水泥）。水泥進場之后，必須抽樣做安定性、強度及凝結(jié)時間等指標試驗，合格后方可使用。進場水泥應(yīng)能滿足施工進度的要求，要有出廠合格證，不合格或過期、受潮、硬化、變質(zhì)的水泥拒絕進場使用，所用水泥都應(yīng)過篩。施工用水應(yīng)做水質(zhì)分析試驗，檢驗合格后方準使用。3、 施工放樣：首先用全站儀準確地放出施工段落的起始樁位及邊線位置，然后用鋼尺按設(shè)計要求的樁距，在施工范圍內(nèi)用小木棍標示出樁位（按正三角形布置）。用水準儀測量現(xiàn)場地面標高，確定樁頂標高。4、 樁機安裝就位：水泥攪拌樁樁機安裝完畢后，應(yīng)進行全面的檢查、調(diào)整。主要有以下五點：鉆頭直徑及鉆桿長度是否滿足設(shè)計要求；輸送水泥漿的導(dǎo)管是否漏漿或堵塞；水泥制漿罐和壓力泵是否能正常工作；發(fā)電機或外接電源是否和樁機電路接通；調(diào)整樁機機身的豎直度，步驟如下：調(diào)整機身兩邊的拉桿，使機身縱向豎直；調(diào)整機身下邊的四個帶液壓裝置的支撐腳，使機身橫向豎直；縱橫向都豎直后，鉆桿上的懸錘線就會指向中心刻度并緊靠在中心度盤處。5、 拌制、泵送漿液按試驗確定的水灰比（水和水泥按重量）精確計量，水灰比為0.5,水泥摻入配比為18%，換算成每米水泥攪拌樁摻水泥量為63.6kg/m。比重控制在1.80Kg/m3。在制漿罐中進行拌制，制漿前應(yīng)事先檢查制漿罐的尺寸，確定每次拌制水泥漿的用量，控制在整數(shù)位，據(jù)此確定每盤水泥漿液中水泥的用量，備好的漿液還應(yīng)不停地攪拌，使其均勻穩(wěn)定，不得離析或停置時間過長，超過2h的漿液應(yīng)降低標號使用；漿液倒入集料時應(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。泵送漿液過程中，泵壓應(yīng)控制在0.45MPa左右。拌和必須均勻，供漿必須連續(xù)。如遇到漿液硬結(jié)堵管，必須立即拆卸輸漿管道，清洗干凈。單樁水泥用量的控制：控制好水灰比：按單樁長和設(shè)計提供的每米水泥用量計算出單樁水泥用量，計算公式為：單樁水泥用量=每米水泥用量x樁長。嚴格按設(shè)計給出的水灰比進行制漿，不得隨意亂調(diào)水灰比；控制好輸漿泵：泵必須有足夠的壓力和持久穩(wěn)定的輸漿能力，壓漿時的壓力控制在0.45MPa。輸漿量必須與樁機的鉆進速度、攪拌速度及提升速度相匹配?？刂坪脴稒C的鉆進速度提升速度，正常的攪拌及提升速率應(yīng)控制在0.6?1m/min。確保單樁的水泥用量，樁身強度才有保證。6、樁機鉆進成樁攪拌下沉和噴拌提升樁機對位后，精調(diào)樁身豎直度，使攪拌軸保持垂直；啟動攪拌鉆機，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊向下鉆進。鉆進速度不大于1.0m/min，工作電流不大于額定值80-90A；判斷鉆頭是否達到持力層一般有兩種方法：一是在樁機駕駛室觀測電流的變化。鉆機開始鉆孔及在軟弱地層鉆孔時，電流表指針在80?90A，當鉆頭遇到持力層時，瞬間的電流將增大到120A以上。此時，應(yīng)判定鉆頭已達到持力層。二是在鉆機旁直觀觀察。當鉆頭到達持力層時，鉆桿上部的動力頭發(fā)生顫動和輕微的擺動，鉆機的動力明顯減弱，此時，可判定鉆頭已達到持力層。在鉆進過程中如果電機電流表值突然增大，電流值大于120A，且鉆桿上部的動力頭發(fā)生顫動和輕微的擺動，鉆機的動力明顯減弱，可判定鉆頭已達到持力層，同時將鉆進深度與設(shè)計深度進行比較，相差在0.5米以內(nèi)時，可確認已鉆進至設(shè)計深度，此時以較慢鉆速再鉆進不小于0.5米后鉆進結(jié)束。確認鉆進至持力層不小于0.5米后，鉆機在樁端攪拌噴漿30s后勻速攪拌提升，鉆頭呈反向邊旋轉(zhuǎn)、邊提升、邊噴漿，提升過程中始終保持送漿連續(xù)，中間不得間斷，使土體和水泥漿進行初步拌和。鉆機提升至樁頂標高以下1.0m時宜用慢速；當噴漿口提升至設(shè)計樁頂時，應(yīng)停止提升，攪拌20-30秒以保證樁頭均勻密實。施工時因故停漿，為防止斷樁和缺漿，應(yīng)使攪拌機下沉至停漿面以下0.5m處，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。重復(fù)攪拌下沉和提升攪拌鉆頭提升至樁頂，進行重復(fù)攪拌。重新開起鉆頭，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進、邊噴漿至設(shè)計要求復(fù)拌的深度后，再反向邊旋轉(zhuǎn)、邊噴漿、邊提升。使受到攪動的土塊被充分粉碎，土體和水泥漿能充分拌和均勻；每根樁均要進行復(fù)攪復(fù)噴。攪拌采用少量多次噴漿的方法，保證不少于3次攪拌噴漿，同時確保2次復(fù)拌。現(xiàn)場操作人員應(yīng)詳細填寫M漿體噴射攪拌樁施工記錄表工鉆機移位樁機移至下一樁位，重復(fù)進行上述步驟的施工順序。水泥攪拌樁工藝流程㈡、施工質(zhì)量控制要點1、 施工現(xiàn)場事先予以平整，不得回填雜填土或生活垃圾。施工前檢驗機具性能和施工工藝各項技術(shù)參數(shù)，并進行實際標定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時提供現(xiàn)場監(jiān)理工程師，以作為控制攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。2、 施工過程中嚴格按設(shè)計及工藝要求進行。成樁過程中，以三次至四次噴漿四次攪拌為宜，復(fù)攪時應(yīng)避免漿液上冒。3、 施工中始終保持攪拌樁機底盤的水平和導(dǎo)向架的垂直，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁位的偏差不大于50mm，成樁直徑及樁長滿足設(shè)計要求。4、 制備好的漿液不得離析，不得停放時間過長，泵送必須連續(xù)。5、 前臺操作與后臺供漿應(yīng)密切配合，前臺攪拌機噴漿提升的次數(shù)和速度與試驗樁已標定的施工工藝參數(shù)相吻合。6、 后臺供漿停機時，及時通知前臺以防止斷樁和缺漿。使攪拌樁機下沉至停漿點以下0.5m，待恢復(fù)供漿時再噴漿提升。停機后3小時，應(yīng)在原樁位旁進行補樁處理。并將輸漿管拆下，妥為清洗。噴漿攪拌提升的速度和攪拌次數(shù)符合設(shè)計及施工工藝要求，噴漿量及提升速度等由流量計控制并有專人記錄。7、 當攪拌樁樁頂接近設(shè)計標高時，應(yīng)特別注意樁頭的施工質(zhì)量，樁頂1一1.5米范圍內(nèi)增加噴漿攪拌一次。同時攪拌自地面以下1m噴漿攪拌提升出地面時，宜應(yīng)慢速，當噴漿口至樁頂標高時，宜停止提升，攪拌10--20秒，以保證樁頭密實均勻。8、 當輸漿管有彎折、外壓或漏漿情況時要及時檢查、理順管道，清除外壓，發(fā)現(xiàn)漏漿點應(yīng)進行補漏，嚴重時停機換管當輸漿管道過長，沿程壓力損失增大時可使制漿池布置靠近樁位，以縮短送漿管道。9、 當鉆進攪拌中遇到阻力較大，鉆進太慢，應(yīng)增加攪拌機自重，然后啟動加壓裝置加壓，或邊輸入漿液邊攪拌鉆進。10、 當?shù)乇頊囟鹊陀?度時，不得施工水泥攪拌樁。11、 隨時檢查施工記錄，評定成樁質(zhì)量，如有不合格樁或異常情況，應(yīng)及時采取補樁或其它處理措施的。12、 水泥攪拌樁成樁過程由現(xiàn)場值班人員指揮，樁機操作手和壓漿泵操作手密切配合，按照邊攪拌邊噴漿的原則，防止出現(xiàn)因噴漿口堵塞而出現(xiàn)只攪拌不噴漿。13、 水泥攪拌樁成樁后水泥攪拌樁未達設(shè)計強度前，樁頂以上沒有一米厚墊層情況下嚴禁大型機械進入施工區(qū)。14、 鉆機成孔和噴漿過程中，應(yīng)將廢棄的加固料及冒漿回收處理，防止污染環(huán)境六、 材料水泥采用不低于42.5級普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣水泥。對進場的同廠家、同品種、同規(guī)格、同批號的水泥以200T為一檢驗批，按有關(guān)的檢驗方法做膠砂強度、安定性、細度、凝結(jié)時間等項目試驗，符合標準時方可使用，受潮結(jié)塊的水泥不允許使用。施工用水要經(jīng)過化驗，合格后方可使用。七、 機具設(shè)備每個作業(yè)班組配置1臺PH-5A型水泥攪拌樁鉆機，1臺ZJ-50型壓漿泵，1臺JBR-2型水泥漿攪拌機，每臺水泥攪拌樁鉆機24小時運轉(zhuǎn)可完成水泥攪拌樁約260米。具體施工時根據(jù)工程量的大小及施工工期安排確定攪拌樁機、壓漿泵、水泥凈漿攪拌機數(shù)量。八、 勞動組織及安全㈠、勞動組織正常施工中每臺水泥攪拌樁鉆機配備操作人員3人，每臺壓漿泵、水泥凈漿攪拌機配置操作人員3人，每班配備現(xiàn)場管理人員1人，技術(shù)員1人，試驗員1人，電工1人，機械修理工1人。按全天兩班制，則每臺鉆機需配置施工作業(yè)人員16人。施工管理人員6人。㈡、安全注意事項1、 場地要平整，陡坡較大要打臺階施工；2、 雨天積水要及時抽排，避免積水浸軟路基面，防止鉆機慶翻事故；3、 電線電纜要架空布置，采取不要的絕緣措施，以免發(fā)生觸電事故；4、 佩帶必要的安全防護用品，如安全帽、絕緣鞋、防塵口罩等；5、 經(jīng)常對機械進行維護，加強保養(yǎng)，損壞的部件要及時更換，保證機械正常、安全運轉(zhuǎn)；6、 嚴格按照操作規(guī)程作業(yè)，施工操作人員要進行培訓(xùn)，取得合格證件后方可上崗作業(yè)。九、質(zhì)量要求本工法執(zhí)行的質(zhì)量標準為《客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》鐵建設(shè)【2005】160號設(shè)計參數(shù)：單樁豎向承載力163.62KN,復(fù)合地基承載力246.93Kpa?343.64KPa,28d立方體抗壓強度平均值2.5MPa。㈠、水泥攪拌樁施工的允許偏差、檢驗數(shù)量及檢驗方法見下表序號檢驗項目允許偏差施工單位檢驗數(shù)量檢驗方法1樁位（縱橫向）50mm按成樁總數(shù)的10%抽樣檢驗，且每檢驗批不少于5根經(jīng)緯儀或鋼尺丈量2樁身垂直度1% 經(jīng)緯儀或吊線測鉆桿傾斜度3樁體有效直徑不小于設(shè)計值 開挖50?100mm后鋼尺丈量㈡、水泥攪拌樁樁身完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強度應(yīng)滿足設(shè)計要求，施工單位抽樣檢驗頻率為總數(shù)的2%。，且不少于3根。監(jiān)理單位按施工單位抽樣數(shù)量的20%見證檢驗。施工完成后28d，在每根檢測樁樁徑方向1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀察其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣照片，取不同深度的3個試樣作無側(cè)限抗壓強度試驗。㈢、復(fù)合地基的承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求。檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2%。，且不少于3根，監(jiān)理單位見證檢驗，勘察設(shè)計單位現(xiàn)場確認，檢驗方法為平板荷載試驗。十、效益分析：㈠、施工過程中我們采取“四噴四攪”工藝，嚴格控制每次噴漿量，提高了水泥攪拌樁成樁質(zhì)量，水泥漿比重比設(shè)計降低了0.3?0.5kg/m3,節(jié)省了水泥用量，提高了經(jīng)濟效益。㈡、施工機械重量輕，短距離內(nèi)可以自己行走，轉(zhuǎn)場時間較短，就位時間短，能夠連續(xù)作業(yè)，一天兩班作業(yè)只需6人，有效的保證了施工進度；㈢、遵循環(huán)保理念，現(xiàn)場文明施工，作業(yè)環(huán)境得到極大改善，粉塵污染得到有效控制，達到國家及地方政府規(guī)定的環(huán)保要求。十一、應(yīng)用實例哈大鐵路客運專線TJ-2標段D1K509+215.25?D1K520+546.46段，路基工程長度7012.23米，水泥攪拌樁地基處理段落長3488.35米，樁長合計939447延米，地質(zhì)情況：上部為粉質(zhì)粘土，呈層狀分布于地表，具有中等壓縮性及凍脹性；下部為砂巖夾泥巖，呈層狀分布于粉質(zhì)粘土下部，為水泥攪拌樁的持力層。水泥攪拌樁設(shè)計樁長：3-10米；水泥