多方位立體攪拌樁施工技術(shù)及問(wèn)題探討-李輝

多方位立體攪拌樁施工技術(shù)及問(wèn)題探討中鐵十四局集團(tuán)隧道公司.李輝【內(nèi)容提要】本文詳細(xì)介紹了多方位立體攪拌樁的應(yīng)用方向及主要施工技術(shù)，根據(jù)實(shí)際施工情況對(duì)多方位立體攪拌樁的成果做了簡(jiǎn)要說(shuō)明，對(duì)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題做了詳細(xì)說(shuō)明，并給出了有效的解決方法，對(duì)今后類(lèi)似工程的施工起到借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】多方位立體攪拌樁，施工技術(shù)，問(wèn)題1多方位立體攪拌樁概述多方位立體攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種施工方法，采用水泥作為固化劑，利用特制的雙向攪拌機(jī)械，在地基下面將軟土和水泥固化劑進(jìn)行強(qiáng)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)反響，形成水泥土，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。樁機(jī)就位攪拌水泥漿漿液噴漿鉆進(jìn)攪拌下沉提升攪拌重復(fù)噴漿鉆進(jìn)攪拌重復(fù)攪拌提升成樁完畢、移位圖2-1多方位立體攪拌樁施工工藝流程樁機(jī)就位攪拌水泥漿漿液噴漿鉆進(jìn)攪拌下沉提升攪拌重復(fù)噴漿鉆進(jìn)攪拌重復(fù)攪拌提升成樁完畢、移位圖2-1多方位立體攪拌樁施工工藝流程圖2多方位立體攪拌樁施工工藝噴攪工藝采用“二噴四攪〞，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌。采用少量屢次噴漿的方法既可以防止土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。多方位立體攪拌樁施工工藝流程圖見(jiàn)圖2-1。樁機(jī)就位攪拌水泥漿漿液樁機(jī)就位攪拌水泥漿漿液噴漿鉆進(jìn)攪拌下沉提升攪拌重復(fù)噴漿鉆進(jìn)攪拌重復(fù)攪拌提升成樁完畢、移位樁機(jī)就位攪拌水泥漿漿液噴漿鉆進(jìn)攪拌下沉提升攪拌重復(fù)噴漿鉆進(jìn)攪拌重復(fù)攪拌提升成樁完畢、移位3多方位立體攪拌樁施工方法多方位立體攪拌樁在寧高城際軌道交通二期TA02標(biāo)段中工程量約12萬(wàn)延米，水泥采用不低于級(jí)水泥，水灰比為0.5-0.6之間，28天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于1.2MPa。多方位立體噴攪樁采用“二噴四攪〞施工方法，即下鉆攪拌噴漿，提升攪拌，再下鉆攪拌噴漿，再提升攪拌，完成成樁。攪拌機(jī)采用正反式旋轉(zhuǎn)雙向攪拌鉆頭，少量屢次噴漿的方法既可以防止土體堵住鉆頭處噴漿口，又保證了樁身的均勻性。3.1準(zhǔn)備工作〔1〕充分熟悉設(shè)計(jì)文件及施工圖紙，并詳細(xì)了解施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，以設(shè)計(jì)文件及施工圖紙、標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況編寫(xiě)技術(shù)交底?！?〕進(jìn)場(chǎng)后測(cè)量人員和技術(shù)人員共同進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)復(fù)測(cè)，并對(duì)樁位進(jìn)行精確測(cè)量。測(cè)量成果報(bào)監(jiān)理工程師審批?！?〕引進(jìn)有施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工及機(jī)械操作。〔4〕采用P.O42.5級(jí)并經(jīng)檢測(cè)合格后的水泥攪拌水泥漿?！?〕多方位立體攪拌樁樁機(jī)采用新型深層攪拌樁機(jī)，動(dòng)力頭采用雙向多方位動(dòng)力機(jī)箱，動(dòng)力機(jī)箱屬于東南大學(xué)專(zhuān)利，滿足設(shè)計(jì)要求。3.2攪拌機(jī)就位水泥攪拌樁樁機(jī)安裝就位后，應(yīng)進(jìn)行全面的檢查調(diào)整，主要有以下五點(diǎn)：〔1〕鉆頭直徑及鉆桿長(zhǎng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求；〔2〕輸漿管的導(dǎo)管是否堵塞；〔3〕壓漿泵是否能正常工作；〔4〕發(fā)電機(jī)或外接電源是否和樁機(jī)電路接通；〔5〕精確調(diào)整樁機(jī)機(jī)身的垂直度，清掃噴射口。施工中應(yīng)保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤(pán)的水平和導(dǎo)向架的豎直，攪拌樁的垂直偏差不得超過(guò)1%；樁位的偏差不得大于50mm；成樁直徑和樁長(zhǎng)不得小于設(shè)計(jì)值。3.3水泥漿攪拌水泥漿攪拌應(yīng)采用二次攪拌工藝〔正反方向攪拌頭〕，水泥漿攪拌順序?yàn)椋骸?〕漿液配比選定后向注漿池里面注入規(guī)定量的水；〔2〕邊攪拌邊注入水泥；〔3〕攪拌適中后放入二次攪拌桶里面進(jìn)行二次攪拌。〔4〕配置漿液時(shí)，水要清潔，咸緘適中。所使用水泥都應(yīng)過(guò)篩，制備好的漿液不得離析，泵送必須連續(xù)。拌制水泥漿液的罐數(shù)、水泥和外滲劑用量以及泵送漿液的時(shí)間等應(yīng)有專(zhuān)人記錄；噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門(mén)認(rèn)證的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行自動(dòng)記錄。3.4噴漿攪拌下沉將攪拌機(jī)用鋼絲繩吊掛在起重機(jī)上，用輸漿管將堵料出罐砂漿泵同深層攪拌機(jī)接通，待攪拌機(jī)冷卻水循環(huán)正常后，啟動(dòng)攪拌電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)架攪拌切土下沉。施工時(shí)速度控制在0.8～1.0m/min，攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)加固深度時(shí)，開(kāi)啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊旋轉(zhuǎn)30s后再提升攪拌。每米樁長(zhǎng)水泥用量不少于65kg，水灰比0.55，噴漿壓力0.2～0.5Mpa?！矘俄斪钚兜鬃畲蟆趁芮杏^測(cè)動(dòng)力頭工作負(fù)荷，控制電流指數(shù)不大于額定值，以防燒毀電機(jī)。如下沉速度過(guò)慢時(shí)，通過(guò)中心壓入少量稠漿使上體濕潤(rùn)，從而加快下沉速度。為了保證水泥漿攪拌樁樁底、樁頭的質(zhì)量，在樁底和樁頭均要用Ⅰ檔噴漿攪拌30s。噴射過(guò)程中經(jīng)常檢查漿液初凝時(shí)間噴漿壓力及旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)檢查記錄電流值做好原始記錄。3.5提升攪拌鉆進(jìn)到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)入持力層時(shí)電流表讀數(shù)I≥60A，在樁端50cm范圍用Ⅰ檔噴漿攪拌30s后，提升攪拌至樁頭，提升速度控制在≤30cm/min。3.6終孔攪拌樁加固深度終孔條件有三種情況：一是鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度，同時(shí)鉆機(jī)電流大小到達(dá)要求，可以結(jié)束鉆孔；二是鉆孔未到達(dá)設(shè)計(jì)要求，鉆機(jī)電流大小到達(dá)要求，報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)樁已穿透軟弱土層到達(dá)硬層以下深度滿足設(shè)計(jì)要求，此時(shí)可以結(jié)束鉆孔；三是鉆孔深度已到達(dá)設(shè)計(jì)要求，鉆機(jī)電流大小未到達(dá)要求，須繼續(xù)鉆孔到達(dá)硬層以下深度滿足設(shè)計(jì)要求后報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能終孔。攪拌樁必須穿透軟弱層至硬底，嵌入粉質(zhì)黏土〔硬塑〕不小于1m，樁體水泥摻入量符合設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)要求。記錄終孔時(shí)電流表讀數(shù)。多方位立體〔含雙向〕水泥土攪拌樁施工時(shí)，停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高300～500mm。在基底開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)將攪拌樁頂端施工質(zhì)量較差的樁段用人工挖除。3.7攪拌機(jī)移位提升攪拌結(jié)束后沖洗鉆桿、噴嘴，整個(gè)作業(yè)結(jié)束，將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位上后按上述步驟施工，進(jìn)行下一根樁的施工。攪拌樁施工時(shí)采用順打法施工。4攪拌樁檢測(cè)多方位立體攪拌樁成樁檢測(cè)采用28天取芯強(qiáng)度不小于1.2MPa，及復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，如圖2-1、圖2-2。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，多方位立體攪拌樁芯樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和單樁承載力及復(fù)合地基承載力均能滿足設(shè)計(jì)要求。為此，在保證工程質(zhì)量的前提下，考慮工程本錢(qián)的降低，確定C39-4樁作為推廣應(yīng)用樁，其施工參數(shù)如表2-1。表2-1試樁施工參數(shù)表樁號(hào)噴漿壓力MPa水泥用量kg/m下沉速度m/min提升速度m/min攪拌次數(shù)施工樁長(zhǎng)m單樁水泥用量kg開(kāi)鉆時(shí)間成樁時(shí)間C39-40.38670.70.845.04395.3799:5410:185多方位立體攪拌樁施工過(guò)程中存在問(wèn)題及解決方法5.1打樁過(guò)程中水泥漿外溢多方位立體攪拌樁施工過(guò)程中水泥漿局部外溢，使方案噴入的水泥漿總量減少，容易造成樁身內(nèi)部水泥漿過(guò)少，成樁質(zhì)量差。發(fā)生此種情況主要原因是土層變化，土層過(guò)粘，使噴漿管?chē)娙胪翆又械乃酀{延鉆桿向上冒出，影響成樁。遇到此種情況時(shí)，首先需保證水泥漿的配比，不能過(guò)稀，其次在發(fā)現(xiàn)水泥漿上冒時(shí)應(yīng)該停止注漿，加速攪拌，并不得下鉆，可以提升攪拌，待水泥漿不外冒時(shí)方可下鉆攪拌噴漿施工。5.2樁機(jī)攪拌下沉過(guò)慢多方位立體攪拌樁機(jī)在攪拌下沉過(guò)程中下沉速度過(guò)慢，造成樁身水泥漿存在量不均勻。發(fā)生此種情況的原因一是地層變化大，可能遇到硬土層，鉆頭的阻力加大，造成靠自重?zé)o法下鉆或下鉆過(guò)慢。此時(shí)可適量沖水，但因?yàn)闆_水會(huì)對(duì)成樁質(zhì)量造成一定的影響，所以必須嚴(yán)格控制沖水量；也可以更換鉆孔鉆頭，待通過(guò)硬土層后再使用多方位立體攪拌樁鉆頭。另一種原因是可能會(huì)遇到塊石、樹(shù)根等不明障礙物，鉆頭無(wú)法通過(guò)時(shí)可以采用人工或機(jī)械挖孔排除障礙物，但挖孔不得影響周?chē)臉?，挖的孔也要用土分層回填夯?shí)前方可繼續(xù)施工。第三種原因可能是地基土質(zhì)過(guò)粘，造成樁機(jī)自身自重下鉆困難，此時(shí)可以適當(dāng)增加配重來(lái)解決此問(wèn)題。5.3輸漿管爆裂或堵塞輸漿管爆裂或堵塞的主要原因是后場(chǎng)控制不嚴(yán)，水泥漿內(nèi)有雜物或水泥漿沉淀離析，造成輸漿管堵管，進(jìn)而使輸漿管爆裂，影響施工。預(yù)防此種情況的最主要方法是水泥漿入集料池前要用細(xì)篩過(guò)濾，水泥漿在集料池內(nèi)也要經(jīng)常攪拌，防止水泥漿沉淀。結(jié)塊的水泥或受潮的水泥不得使用。當(dāng)停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，一定要漿輸漿管拆掉沖洗，以防水泥凝結(jié)堵塞管路。5.4水泥漿與土攪拌不均勻多方位立體攪拌樁成樁后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)一種樁中心水泥漿多，四周水泥漿少。這種情況主要原因是注漿泵壓力較小或噴漿孔堵塞，水泥漿不能?chē)娚沓鰜?lái)或只能?chē)姵錾倭俊ｎA(yù)防此種情況發(fā)生的主要方法是輸送管路必須要定期沖洗，以防噴漿孔堵塞，另噴漿孔不應(yīng)太大，噴漿孔的位置應(yīng)符合要求。另一種是成樁后某一段水泥漿少，出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。主要原因在于攪拌下鉆度過(guò)快，下鉆拌噴漿的速度不協(xié)調(diào)，進(jìn)而造成下鉆而噴漿量少，出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象；或者是因?yàn)樵谙裸@過(guò)程中出現(xiàn)噴漿孔臨時(shí)堵塞使水泥漿噴射不出，而出現(xiàn)斷樁。出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)該調(diào)整下鉆速度與注漿機(jī)噴漿量相協(xié)調(diào)，噴漿管堵塞時(shí)應(yīng)拔出鉆頭舒通噴漿管后再下鉆施工，下鉆時(shí)應(yīng)該向下重疊50cm左右。5.5電流過(guò)高在施工過(guò)程中，突然發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)電流量過(guò)大，造成電機(jī)跳閘。主要原因是鉆機(jī)下沉攪拌時(shí)，鉆齒與水泥土圍抱成一團(tuán)，使鉆機(jī)下鉆阻力過(guò)大，電流量升高造成電機(jī)跳閘，進(jìn)而影響成樁質(zhì)量。發(fā)生此種情況時(shí)，應(yīng)停止下沉，適量噴漿原地空轉(zhuǎn)，再向上提升一段，待電流恢復(fù)正常后，再繼