江蘇地處長(zhǎng)江下游沖積平原,域內(nèi)水網(wǎng)發(fā)達(dá),河道縱橫,截止2016年,內(nèi)河航道里程24366公里,其中等級(jí)以上航道8709公里,占省域航道總里程的35.74%,近年來(lái),隨著江蘇經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,低碳、環(huán)保的水運(yùn)物流業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,為適應(yīng)日益增長(zhǎng)的水運(yùn)發(fā)展需求,我省陸續(xù)開(kāi)展了航道等級(jí)提升工程,先后開(kāi)展了蘇南運(yùn)河“四改三”、蘇北運(yùn)河“三改二”,蕪申運(yùn)河、錫溧槽河、連申線、通揚(yáng)線等航道改(擴(kuò))建工程。為了充分節(jié)約耕地,集約化使用土地,新建航道護(hù)岸基本采用了直立式擋墻結(jié)構(gòu),擋墻基礎(chǔ)的軟基處理方式較多地采用了水泥攪拌樁技術(shù)。但是,目前我省水運(yùn)工程護(hù)岸中軟基處理的實(shí)際效果不甚理想,按相關(guān)規(guī)范,其取芯率尚可,部分地段的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值還不能完全滿足規(guī)范要求(見(jiàn)下表,表中28d強(qiáng)度按下列公式推定)。
其中:fcu,t—第t天的實(shí)測(cè)強(qiáng)度(MPa)
fcu,28—28天的推定強(qiáng)度(MPa)
t — 攪拌樁齡期 (d)
連申線東臺(tái)段航道整治工程某合同段的試驗(yàn)樁,設(shè)計(jì)樁徑為50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.7 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(90d)>1.0MPa,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)分別為7m,摻量為50kg/m和55kg/m。
(表一)
連申線東臺(tái)段航道整治工程某合同段,設(shè)計(jì)樁徑為50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.7 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(90d)>1.0MPa,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)分別為7m、8m,摻量為50kg/m。
(表二)
蘇南運(yùn)河常州段某合同段水泥攪拌樁,設(shè)計(jì)樁徑為50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.84 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(90d)>1.2MPa,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)分別為7m和10m,摻量為41Kg/m。
(表三)
丹金溧漕河航道整治工程金壇段某合同段,設(shè)計(jì)樁徑為50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(3d)>0.3 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.7MPa,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為13m,摻量為54.8kg/m。
(表四)
丹金溧漕河航道整治工程金壇段某合同段,設(shè)計(jì)樁徑為50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(3d)>0.3 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.7MPa,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為10m,摻量為57kg/m。
(表五)
從以上檢測(cè)情況可以發(fā)現(xiàn),同樣水泥摻量,蘇北地區(qū)的整體強(qiáng)度高于蘇南地區(qū)(表一、四);同一地區(qū),不同的施工單位,樁身強(qiáng)度相差大(表一、二);同一地段,在水泥摻量相差不大的情況下,樁短的整體強(qiáng)度偏高(表四、五);水泥摻量低,強(qiáng)度很難滿足要求(表三)。經(jīng)過(guò)調(diào)研和分析,我們認(rèn)為形成以上差異的原因主要有以下幾方面。
配合比設(shè)計(jì)是攪拌樁成樁的基礎(chǔ)工作,決定攪拌樁的工作性、經(jīng)濟(jì)性和樁身強(qiáng)度,配合比試驗(yàn),包括水泥品種、水泥摻量和水灰比的確定;外加劑品種及摻量的確定;拌和土各齡期強(qiáng)度的試驗(yàn)等內(nèi)容,拌和土試驗(yàn)齡期可取7d、28d、90d,并繪制拌和土齡期與強(qiáng)度的關(guān)系曲線。具體是在現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行軟基處理的范圍內(nèi),在地表、中間和樁底位置各取出若干土質(zhì),進(jìn)行比較。選取土質(zhì)最差材料用作施工配合材料,一般選取3-5組用作配合比的試驗(yàn),在配合比試驗(yàn)時(shí)用各種土質(zhì)與幾組分量的水泥制成水泥、土混合料,制作成圓柱型試件后進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),當(dāng)拌和土試件養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的齡期時(shí),進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
以下是幾組配合比室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù):
蕪申線高溧段航道整治某合同段配合比試驗(yàn),設(shè)計(jì)樁徑50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(90天)≥1.2MPa,送樣土的天然含水量58%,土容重1660kg/m3(表六)。
楊林塘航道整治某合同段配合比試驗(yàn),設(shè)計(jì)樁徑50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)>0.8 MPa,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(90d)>1.2 MPa,送樣土的天然含水量58%,土容重1860kg/m3(表七)。
南通至洋口港區(qū)高速公路某合同段配合比試驗(yàn),設(shè)計(jì)樁徑50cm,設(shè)計(jì)強(qiáng)度(28d)≥0.8 MPa,送樣土的天然含水量32.6%,土容重1900kg/m3(表八)。
從室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),水泥土各齡期的強(qiáng)度均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且28天內(nèi)強(qiáng)度增長(zhǎng)較快。
從室內(nèi)試驗(yàn)配比過(guò)程來(lái)看,取到加固區(qū)各土層的原狀土非常重要。在有些處理深度較大的水運(yùn)工程中,深層土的含水率非常高,實(shí)際操作過(guò)程中,送樣單位很難取得這樣的原狀土,通常做法是取表層2~3米左右的土、風(fēng)干,按地勘單位提供的含水量進(jìn)行配置。帶來(lái)的問(wèn)題是土質(zhì)不符,往往地表層的土質(zhì)要好于底層,處理深度越深,差異越大;地勘單位提供的含水量偏差,從而導(dǎo)致配合比設(shè)計(jì)中水泥摻量少,而形成室內(nèi)配比的試件強(qiáng)度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體的情況差距較大(表三)。
(表六)
為保證水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量,施工中我們一般要求:
①水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前,應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆;
(表七)
(表八)
②第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆,噴漿量應(yīng)小于總量的1/2,嚴(yán)禁帶水下鉆,第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作,復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位,為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量,第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒,進(jìn)行磨樁端,余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體,且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭,停留時(shí)間為30秒,在施工過(guò)程中采用“葉緣噴漿”的攪拌頭,施工時(shí)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間,每根樁開(kāi)鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得中斷噴漿,嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè);
③重點(diǎn)檢查水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù);為了確保樁體每米水泥摻量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求,每臺(tái)機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀,同時(shí)配備水泥漿比重測(cè)定儀。以備質(zhì)檢人員隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求;
④儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg,若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí),不得進(jìn)行下一根樁的施工,施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足,應(yīng)按要求整樁復(fù)攪,復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量,如遇停電、機(jī)械故障原因,噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度,在12小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施,并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi),補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm,超過(guò)12小時(shí)應(yīng)采取補(bǔ)樁措施;
從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況來(lái)看,同一地段,不同的施工單位,嚴(yán)格按照施工操作規(guī)程施工的攪拌樁樁身質(zhì)量較好。
至于室內(nèi)試件強(qiáng)度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體強(qiáng)度的差異應(yīng)為:室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)用攪拌機(jī)械進(jìn)行攪拌,振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)密實(shí)成型,養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)等效果較好,因此較容易達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,而現(xiàn)場(chǎng)施工條件、復(fù)攪工藝等都與室內(nèi)條件有所不同,從而形成強(qiáng)度偏差。
對(duì)于樁身較短的質(zhì)量好的原因應(yīng)該是埋深淺,地基應(yīng)力小,同時(shí)漿液流經(jīng)途徑短,壓力損失小等原因所致。
首先,針對(duì)配合比設(shè)計(jì)中的問(wèn)題,在工程前期,設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物形式提出地基處理的技術(shù)參數(shù),加強(qiáng)與地質(zhì)勘測(cè)單位聯(lián)系,由地質(zhì)勘測(cè)單位在施工圖設(shè)計(jì)階段的勘察過(guò)程中提取原狀土送有資質(zhì)單位進(jìn)行施工配合比設(shè)計(jì),避免施工單位后期取土造成土質(zhì)、含水量不符的尷尬。
其次,根據(jù)室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)參數(shù),對(duì)我省的水泥攪拌樁水泥摻量建議大于50Kg/m,以保證軟基處理效果。
第三,現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),應(yīng)加強(qiáng)主要操作人員的技能考核,可采取從業(yè)年限考查、常見(jiàn)問(wèn)題處理答辯等方式進(jìn)行,確保施工操作規(guī)范、從業(yè)人員責(zé)任心強(qiáng)、施工原始記錄填寫(xiě)真實(shí),并嚴(yán)格監(jiān)理人員按規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)旁站并簽認(rèn)。
第四,針對(duì)蘇南地區(qū)水網(wǎng)密布區(qū)域,土質(zhì)變化復(fù)雜無(wú)序的情況,建議取原狀土鉆孔數(shù)為規(guī)范的雙倍。
第五,為保證深層攪拌樁的樁身質(zhì)量,建議灰漿泵增加變頻裝置,以保證樁體下部攪拌頭噴漿口的出口壓力,充分保證下部樁體的水泥含量。