李海生

(中鐵十二局集團第一工程有限公司,山西臨汾 041000)

雙向雙軸水泥攪拌樁加固軟土地基施工技術

李海生

(中鐵十二局集團第一工程有限公司,山西臨汾 041000)

雙向雙軸水泥攪拌樁加固軟土地基,有效地保證了地基穩(wěn)固。通過漢宜鐵路工程實例,敘述了加固軟基的雙向雙軸水泥攪拌樁的作用原理,施工工藝、施工方法及實用價值。

軟土地基 雙向雙軸水泥攪拌樁 加固 施工

1 工程概況

漢宜鐵路DK131+810～DK132+320段路基基底表層為種植土、人工填土等,厚一般 0.3～0.5m,局部表層覆蓋素填土,雜填土,雜色,厚 0.5～1.2 m。其下為粉質(zhì)黏土,黏土,淺黃色 ～褐黃色,軟塑,厚 21～26.6m。夾細砂,淺灰色,稍密,飽和,厚 0.6～2.4m。其下為細砂,灰色,中密 ～密實,飽和,厚 ＞20 m,局部夾粉質(zhì)黏土層,灰色,硬塑狀。為保證路基填筑施工質(zhì)量,設計采用多向水泥攪拌樁加固地基,樁徑 0.5 m,樁長 9.94～15.65m,樁間距 1.3 m,呈正三角形布置。

2 施工原理

雙向雙軸攪拌樁利用水泥作為固化劑,采用由PH-5型粉噴樁機改進的“雙向、雙軸水泥土攪拌樁機”,雙向、雙軸、多層葉片同時攪拌,邊鉆進邊向松軟土中噴射漿液。在地基深處將軟土和水泥強制攪拌后,水泥和軟土將產(chǎn)生一系列物理和化學反應,使軟土固結(jié)改性,從而改善軟土地基物理力學性質(zhì),提高復合地基承載力。優(yōu)點是克服了常規(guī)水泥土攪拌樁施工中攪拌不均勻、漿液上冒的缺陷,樁身強度有較大提高。經(jīng)室內(nèi)實驗室配合比試樁,樁身 90 d水泥土樁無側(cè)限抗壓強度可達 1.3 MPa以上。

施工利用現(xiàn)有的 PH-5型粉噴樁成樁機械作為機架,由位于鉆機底部操作臺的動力系統(tǒng),通過外鉆桿傳遞動力,再通過鉆桿頂部配備的專用傳動箱,采用同心雙軸鉆桿。在內(nèi)鉆桿上設置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設置噴漿口,在外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片,通過外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和內(nèi)桿正向旋轉(zhuǎn)葉片同時攪拌水泥土,阻斷水泥漿上冒途徑。把水泥漿控制在最上、最下兩組葉片之間,保證水泥漿液在樁體中均勻分布,確保成樁質(zhì)量。

3 施工方法及工藝

施工工藝流程見圖 1。

圖1 雙向雙軸水泥攪拌樁施工工藝流程

3.1 施工準備

1)施工前根據(jù)設計文件對路基范圍內(nèi)的管線進行調(diào)查核實和遷改,對沒有遷改而施工中又可能對其造成影響的管線,加強施工防護。

2)檢查注漿材料配比及高壓噴射設備性能。

3)根據(jù)設計樁位布置圖進行樁位布設。

4)對基底進行場地平整,做好排水系統(tǒng)。

3.2 施工步驟

1)定位：攪拌樁機就位、調(diào)平,鉆頭對準樁位。

2)制備水泥漿：待攪拌樁機下沉到一定深度時,即開始按設計確定的配合比拌制水泥漿。水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,水泥漿水灰比為 0.6,每方水泥漿水泥用量為1 071 kg。

3)鉆進噴漿：待攪拌機的冷卻水循環(huán)正常后,啟動攪拌機電機,使鉆桿沿導向架向下攪拌切土,同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿,此時雙軸上的葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌直到設計深度。

4)攪拌、噴漿提升：攪拌機下沉到達設計深度后停止下沉,繼續(xù)攪拌 30 s,使樁端水泥土充分攪拌均勻。然后嚴格按照設計確定的攪拌提升速度提升攪拌機直至預定的停漿面,此時噴漿目的是為了避免噴漿口被堵塞,同時雙向雙軸攪拌樁機鉆桿上葉片正反向旋轉(zhuǎn),繼續(xù)攪拌水泥土。

5)復攪復噴：為了攪拌充分和提高樁身水泥土強度,應復攪復噴有效樁長的樁身段。

6)清洗：向集料斗中注入適量清水,開啟灰漿泵,清洗全部管路中殘存的水泥漿,直至干凈,并將粘附在攪拌頭的松軟土清理干凈。

7)移位：關閉攪拌機,移動至下一樁位。

3.3 施工參數(shù)選擇

下鉆鉆進速度：鉆進速度 0.6～1.0 m/min,轉(zhuǎn)速70～120 r/min;噴漿量不小于 30 L/m,下鉆噴漿量占總漿量的 90%以上。提升速度 0.8～1.5m/min,轉(zhuǎn)速80～130 r/min;噴漿量不大于 10 L/m,提鉆噴漿量占總漿量的 10%以下。漿噴壓力：0.4～0.6 MPa。

4 資源配置

設備：由 PH—5型粉噴樁機改進的“雙向、雙軸水泥土攪拌樁機”、泥漿泵(額定最大工作壓力 ＜2.0 MPa)、高壓送漿管、制漿機、各項管路系統(tǒng)等。

人員：現(xiàn)場技術員 2人、現(xiàn)場施工管理人員 2人、現(xiàn)場試驗員 1人、測量員 4人。每臺班配備作業(yè)人員4人,其中指揮 1人、機手 1人、制漿 1人、泵工 1人。

材料：水泥采用葛洲壩水泥廠 P.O 42.5普通硅酸鹽水泥,水就近采用鄰近池塘、水渠中的淡水。均經(jīng)檢驗合格。

5 質(zhì)量控制

1)水泥漿不得離析 水泥漿要嚴格按設計的配合比配置。為防止水泥漿發(fā)生離析,可在灰漿拌攪機中不斷攪動,待壓漿前緩慢倒入料斗中。

2)確保加固強度和均勻性 壓漿階段不得發(fā)生斷漿現(xiàn)象,輸漿管道不能發(fā)生堵塞。在成樁過程中因故停止,恢復供漿時在斷漿面上下重復搭接不小于0.5m噴漿攪拌施工。因故停機超過 3 h,拆卸管道清洗,并在原樁位旁邊補樁。

嚴格按設計樁位、樁長、樁數(shù)、噴漿量以及試驗確定的參數(shù)施工,控制噴漿和攪拌提升速度。噴漿量及攪拌深度必須采用經(jīng)國家計量部門認證的,且處于檢定有效期內(nèi)的監(jiān)測儀器進行自動記錄。

3)保證垂直度：要注意攪拌樁機底盤的水平和導向架對地面的垂直度,攪拌樁的垂直偏差不得超過1.0%,樁位的偏差不得大于 5 cm;成樁直徑和樁長不得小于設計值。

4)施工順序宜按從中間向外圍進行,或由一邊推向另一邊的方式施工。水泥土攪拌樁施工完成 28d內(nèi)不得有任何機械在上面行走,待檢測合格后方可進行上部路基施工。按設計要求埋設地面沉降、位移觀測設備并進行觀測。

6 成樁效果質(zhì)量檢驗

1)輕型動力觸探檢驗 成樁后 3 d內(nèi),采用輕型動力觸探(N10)檢查樁頭每米樁身的均勻性和強度。

2)淺部開挖樁頭質(zhì)量檢查 成樁 7d后,采用淺部開挖樁頭(深度宜超過停漿面下 0.5m),目測檢查攪拌的均勻性,量測成樁直徑。

3)完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強度 試樁完成28d以后,選擇 2～3根樁于樁徑 1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直取芯,觀察其完整性、均勻性并拍攝照片,判斷成樁效果。每根樁在不同深度處,取 3組試驗樣品作無側(cè)限抗壓強度試驗。

4)單樁承載力檢測 試樁完成 28 d以后,在樁身強度滿足荷載試驗條件時,采用單樁載荷試驗,驗證單樁承載力能否滿足設計要求。

7 結(jié)語

雙向雙軸水泥攪拌樁適用于各種軟土地基加固,且加固后的地基整體強度高。

雙向雙軸水泥攪拌樁加固的特點是施工速度快,施工工期短,效率高,施工中無振動,無噪聲,無地面隆起,不排污,不擠土,不污染環(huán)境,施工工具簡易,勞動強度低,費用低廉。

[1]龐拓.CFG樁基在武廣鐵路客運專線軟基處理中的應用[J].鐵道建筑,2008(8)：84-85.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10202—2002 鐵路路基施工規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2002.

U213.1+5

B

1003-1995(2010)02-0065-02

2009-07-20;

2009-10-16

李海生(1976— ),男,河北省遵化市人,工程師。

(責任審編 趙其文)