(湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院長沙市410131)
某工程深層攪拌樁施工技術(shù)研究
張 靜
(湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院長沙市410131)
文章結(jié)合某工程深層攪拌樁施工實際案例,詳盡地介紹了施工布置、生產(chǎn)性試驗、施工準備、壓漿漿液、一般要求、施工工藝、質(zhì)量檢查與驗收??晒┩惞こ烫峁﹨⒖?、借鑒。
深層攪拌樁施工技術(shù)
深層攪拌樁是利用水泥作為固化劑,通過深層攪拌機械在地基將軟土或沙等和固化劑強制拌和,使軟基硬結(jié)而提高地基強度。適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。工程施工中常會遇到軟土地基,由于深層攪拌樁施工工期短、效率高并且不會造成地面隆起、不排污不擠土,施工中無振動無噪聲不污染環(huán)境,施工工藝簡單、費用低,近幾年應(yīng)用越來越廣泛。
2.1 工程概況
2.1.1 主要工程項目及布置
本工程深層水泥攪拌樁主要用于基坑支護及地基加固以及堤防加固,樁長(4.4~10.9)m,摻入水泥量為15%~18%。
2.1.2 主要工程量
本標段基坑支護、地基加固工程主要工程量見附表。
2.1.3 施工依據(jù)
(1)《通用硅酸鹽水泥》(GB 175-2007);
(2)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008);
(3)《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014);
(4)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2012);
(5)《水運工程測量質(zhì)量檢驗標準》(JTS258-2008)。
附表基坑支護、地基加固工程主要工程量表m3
2.2 深層攪拌樁施工
2.2.1 施工布置
(1)施工用水。每套設(shè)備配備1臺潛水泵自江內(nèi)抽水,并配備1個(3~5)m3的水箱,經(jīng)沉淀過濾后用于施工作業(yè)。
(2)施工供電。施工用電由施工總布置統(tǒng)一安排,采用專用電纜就近自電源接入點接取使用,每套深層攪拌施工設(shè)備的用電功率約50 kW。
(3)水泥制漿站。每套設(shè)備配備一個移動式水泥制漿站,制漿站采用腳手架鋼管搭設(shè),邊墻、房頂均用篷布圍蓋。制漿站占地約面積40 m2,建筑面積約30 m2,內(nèi)設(shè)水泥堆放平臺(采用腳手架鋼管搭建,離地高度約50 cm),平臺上鋪竹夾板或木板;設(shè)1臺ZJ-400高速制漿機、1臺1 m3攪拌桶和1臺BW250/50輸漿泵等設(shè)備。制漿站的具體布置地點根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定,以便于材料運輸和靠近工作面為原則,隨工作面的移動適時遷移。制漿站設(shè)一個約2 m3廢漿沉淀池,并設(shè)排水排污溝,廢漿經(jīng)排水排污溝進入沉淀池沉淀后,采用專用汽車把固相物棄至監(jiān)理人指定的地點。
2.2.2 生產(chǎn)性試驗
水泥土攪拌樁施工前根據(jù)設(shè)計按照監(jiān)理人指示進行工藝性試樁,數(shù)量不得少于2根,以檢驗施工參數(shù)和工藝。和確定灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌譏噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù),并根據(jù)設(shè)計要求通過工藝性成樁試驗確定施工工藝,并將試驗成果提交監(jiān)理人。
2.2.3 施工準備
(1)成孔和成樁設(shè)備安裝就位平整和穩(wěn)固,確保施工中不發(fā)生傾斜、移動;在樁架或樁管上應(yīng)設(shè)置用于施工中觀測深度和斜度的裝置。
(2)布置開挖排水溝和集水井,排水溝開挖截面一般控制為寬×深=400mm×500mm,積水井體積約(3~5)m3,溝井內(nèi)應(yīng)經(jīng)常清除沉積物,保持排水溝暢通。
(3)進行現(xiàn)場測量放錢,定出每一個樁位,并做出明顯標志、基錢、水準基點等,復(fù)核測量并妥善保護。
(4)樁基工程施工前,按施工圖紙的規(guī)定和監(jiān)理人的指示,進行成孔、成樁或成墻試驗,以檢驗施工參數(shù)和工藝,并將試驗成果報送監(jiān)理人。
(5)現(xiàn)場施工用的臨時設(shè)施,如供水、供電、道路、灰漿拌制工作棚、臨時房屋、工作臺以及材料庫等均建設(shè)完備。
(6)主要機具設(shè)備是否配備、機械組裝和試運轉(zhuǎn)是否完好。
①機具組裝:a、機具脫位;b、安裝水泥漿液制備系統(tǒng);c、管線連接:用壓力膠管連接灰漿泵出口與深層攪拌機的輸漿管進口。
②試運轉(zhuǎn):a、電網(wǎng)電壓保持在額定工作電壓,電機工作電流不得超過額定值;b、調(diào)整攪拌軸旋轉(zhuǎn)速度,不得超過設(shè)計規(guī)定值的l0%;c、輸送漿液管路和供水水路通暢;d、各種儀表應(yīng)能正確顯示、檢測數(shù)據(jù)準確。
③主要機具設(shè)備:擬采用天寶機械/SP-5A深層攪拌樁機進行深層攪拌樁的施工,電子稱自動稱量并顯示每米注漿量。另外用BW150型泥漿泵注漿,采用ZJ-400型高速攪拌機拌制水泥漿,用BW250/ 50型泥漿泵輸漿。并配備流量計、壓力表、配電裝置和壓力膠管、壓力膠管快速接頭等設(shè)備及水、漿流量與壓力的自動記錄儀及相應(yīng)的轉(zhuǎn)速、提升速度自動記錄儀。以上設(shè)備及時運達施工現(xiàn)場,施工前7天報告監(jiān)理人檢驗。
2.2.4 壓漿漿液
(1)深層攪拌壓漿用的漿液主要材料為水泥,水泥在使用前作質(zhì)量鑒定,攪拌水泥漿液所用的水符合混凝土拌合用水的標準。
(2)深層攪拌壓漿用的水泥漿液,可根據(jù)工程需要加入適量的外加劑及摻和料構(gòu)成復(fù)合漿液。所用外加劑和摻和料的數(shù)量通過試驗確定,選用前報監(jiān)理人員批準。
(3)應(yīng)按規(guī)定的水灰比配制水泥漿液,采用標號不低于P.O32.5普通硅酸鹽水泥,水泥平均摻入比堤防工程新江為18%,基坑圍護工程為15%,水泥新鮮無結(jié)塊。
(4)施工所用水泥漿液水灰比根據(jù)現(xiàn)場攪拌試驗確定,并報監(jiān)理人批準。
(5)所使用的水泥都應(yīng)過篩,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)、水泥和外摻劑用量以及泵送漿液的時間等應(yīng)有專人記錄;噴漿量及攪拌深度采用經(jīng)國家計量部門認證的監(jiān)測儀器進行自動記錄。
2.2.5 一般要求
(1)水泥攪拌樁施工現(xiàn)場事先應(yīng)予以平整,必須清除地上和地下的障礙物。遇有明浜、池塘及洼地時應(yīng)抽水和清淤,回填粘性土料并予以壓實,不得回填雜填土或生活垃圾。
(2)當(dāng)樁周為成層土?xí)r,對相對軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。
(3)攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度、與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度應(yīng)相互匹配,以確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點均能經(jīng)過20次以上的攪拌。
(4)豎向承載攪拌樁施工時,停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計標高(300~500)mm。在開挖基坑時,將攪拌樁頂端施工質(zhì)量較差的樁段用人工挖除。
(5)施工中保持攪拌樁機底盤的水平和導(dǎo)向架的豎直,攪拌樁的垂直偏差不得超過1%;樁位的偏差不得大于50mm;成樁直徑和樁長不得小于設(shè)計值。
2.2.6 深層攪拌樁施工
(1)預(yù)攪下沉。下沉前先用經(jīng)緯儀檢查樁架垂直度,垂直度誤差超過0.1%,應(yīng)對主機進行調(diào)整。設(shè)備應(yīng)安設(shè)測斜裝置,若機架傾斜大于0.3%,應(yīng)及時調(diào)平。接通泥漿泵與深層攪拌機,供冷卻水至深層攪拌機且冷卻循環(huán)正常,開啟攪拌機,放松鋼絲繩,使攪拌機借自重沿導(dǎo)向架攪拌下沉。為保證樁孔不偏斜,一般鉆進速度不應(yīng)大于0.8 m/min,土層較硬時,速度不大于0.6 m/min。攪拌機預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水,當(dāng)遇到硬上層下沉大慢時,方可適量沖水,但應(yīng)考慮沖水對樁身強度的影響。
(2)噴漿攪拌提升。深層攪拌機下沉到達設(shè)計深度,開啟泥漿泵,將水泥漿從攪拌頭中心管壓入地基中,邊噴邊攪,直至提出堤頂。施工停漿面高出樁頂設(shè)計標高0.5 m,當(dāng)水泥漿液到達出漿口后,噴漿攪拌30 s,在水泥漿與樁端土充分攪拌后,再開始提升攪拌頭。在墻體凝固后,將高出部分挖除。一般來說,供漿量以孔口微微翻漿為準。具體施工時每分鐘的供漿量又需根據(jù)提升速度的不同來確定,水灰比則根據(jù)每米需要的漿量及摻入比確定。具體選用的施工參數(shù)通過生產(chǎn)性試驗確定并報監(jiān)理工程師批準。采用電子秤稱量每米耗漿量,自動計量并顯示,避免人工測量產(chǎn)生的誤差。
(3)重復(fù)上下攪拌。為使軟土和水泥漿攪拌均勻,再次將攪拌機邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中至設(shè)計深度后,再攪拌提升出堤頂。根據(jù)工程實際,經(jīng)監(jiān)理工程師批準后,可留一部分水泥漿在重復(fù)攪拌提升時噴用。
(4)停機清洗。完成樁的噴射攪拌工作提升出地面后,停機利用清水沖洗管路及機具。
(5)單元成墻。深層攪拌按照上述程序完成Ⅰ序樁,深層攪拌機縱向平移,重復(fù)以上過程完成Ⅱ序樁,深層攪拌機再次縱移,重復(fù)以上過程完成Ⅲ序樁,并同時完成本單元墻施工。前后兩組樁相互套接,分三次成墻。
(6)施工時如因故停漿,將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5 m處,待恢復(fù)供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過3 h,先拆卸輸漿管路,并妥加清洗。
(7)壁狀加固時,相鄰樁的施工時間間隔不超過24 h。如問隔時間太長,與相鄰樁無法搭按時,采取局部補樁或注漿等補強措施。
2.2.7 質(zhì)量檢查和驗收
會同監(jiān)理人進行以下項目的質(zhì)量檢查和驗收,并將其檢查和驗收記錄提交監(jiān)理人。
(1)水泥攪拌樁施工前應(yīng)檢查的內(nèi)容。①樁位現(xiàn)場放樣成果檢查;②水泥及外摻擠質(zhì)量。
(2)水泥攪拌樁施工質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容:
①水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制貫穿在施工的全過程,并應(yīng)堅持全程施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄,并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。檢查重點是:水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。
②水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量檢驗可采用以下方法:a、成樁7 d后,采用淺部開挖樁頭(深度超過停漿面下0.5 m),目測檢查攪拌的均勻性,量測成樁直徑,檢查量為總樁數(shù)的5%。b、成樁后3 d內(nèi),用輕型動力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性。檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%,且不少于3根。c、豎向承載水泥上攪拌樁地基竣工驗收時,承載力檢驗采用復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。d、載荷試驗必須在樁身強度滿足試驗荷載條件時,并宜在成樁28 d后進行,檢驗數(shù)量為樁總數(shù)的0.5%~l%,且每項單體工程不應(yīng)少于3點。經(jīng)觸探和載荷試驗檢驗后對樁身質(zhì)量有懷疑時,在成樁28 d后,用雙管單動取樣器鉆取芯樣作抗壓強度檢驗,檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%,且不少于3根。e、對相鄰樁搭接要求嚴格的工程,在成樁15 d后,選取數(shù)根樁進行開挖,檢查搭接情況。f、基槽開挖后,檢驗樁位、樁數(shù)與樁頂質(zhì)量,如不符合設(shè)計要求,采取有效補強措施。
(3)水泥攪拌樁工程的完工驗收。水泥攪拌樁工程全部完工后,向監(jiān)理人申請完工驗收,并提交完工驗收資料:①水泥攪拌樁工程竣工圖和說明書;②水泥攪拌樁工程材料檢驗成果報告;③水泥攪拌樁工程載荷試驗、承載力試驗報告;④質(zhì)量檢查記錄和質(zhì)量事故處理報告;⑤監(jiān)理人要求提交的其它完工資料。
某工程深層攪拌樁施工案例驗證了其施工工期短、效率高并且不會造成地面隆起、不排污不擠土,施工中無振動無噪聲不污染環(huán)境,施工工藝簡單、費用低的特點為后面的類似工程提供了經(jīng)驗。
[1]張巧蘭.水泥深層攪拌樁的施工[J].山西建筑,2014,(11).
[2]陳延飛.深層攪拌樁施工技術(shù)在試驗水庫主壩防滲施工中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2016,(7).
[3]郭衛(wèi)東,李偉.水泥土深層攪拌樁施工技術(shù)在興隆閘基礎(chǔ)處理工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理,2013,(9).
2016-11-24)
張靜(1980-),女,吉林靖宇人,工學(xué)碩士,講師,工程師,目前從事水電職業(yè)技術(shù)教學(xué)工作,手機:15111060385。