1 水泥攪拌樁的概念及工作原理

深層水泥攪拌樁(濕法)是利用水泥作為固化劑的主劑,通過攪拌機械將配置好的水泥漿液注入地下,就地將水泥漿液與軟土強制拌和,使軟土硬結強度提高,同時地基產生“擠土”效應,從而提高整個地基強度。

2 工程概況

新建遷曹鐵路灤南—曹妃甸段工程LC2標段,施工范圍為DK25+000~DK48+583,共計23.583km。本標段設計深層攪拌樁共計343561根,合計3624427延長米。深層攪拌樁樁徑為50cm,按正三角形布置。攪拌樁樁長4m~17m不等。

該段鐵路位于唐海縣境內,地形平坦開闊,地勢北高南低,略向渤海灣傾斜,海拔0m~9.5m。本區地表多為稻田,地下水埋深一般小于1.0m,水量豐富,地下水受海水侵入影響埋深50m~80m以上為咸水區,該區淺層地下水及地表水對混凝土有侵蝕性。

3 前期試樁結果

前期,指揮部會同建設、設計、監理在DK35+100處進行了試樁。指揮部中心試驗室與外加劑廠商共同對水泥攪拌樁在施工現場實際打樁中,灰漿泵噴漿的工作性進行了試驗。通過對水灰比0.35,0.38,0.41,0.44,0.47,0.50等參數的試驗,只有0.47,0.50水灰比漿液滿足工作性能,0.44水灰比較為勉強,0.44水灰比噴漿時間過長會給灰漿泵造成損壞或堵塞泵嘴。充分考慮設計及規范與現場實際相結合,取0.46作為本標段的施工配合比。

4 工點試樁安排

不同地段具有不同的地質條件,為了克服盲目性,確保深層水泥攪拌樁加固地基收到預期的效果,在深層攪拌樁施工前每個工點必須進行工藝試樁,通過試樁:

1)提供滿足設計噴漿量的各種操作參數,以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。如管道壓力、灰罐壓力、鉆機提升速度、鉆進速度、攪拌速度等。2)驗證攪拌均勻程度及成樁直徑。3)確定該地質條件下,合理的工藝流程。4)確定進入持力層的判別方法。

每個標段的試樁不少于5根,且必須待試樁成功后方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗采取7d后直接開挖,或至少14d后取芯,以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。

5 水泥攪拌樁施工中的注意事項

1)水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的性能,所有鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。

2)施工工藝流程。樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

3)設計要求。設計樁長為平均長度(從鑿除30cm樁頭后算起),樁底應嵌入持力層50cm左右。判別是否進入持力層的方法可由鉆機最深時的下鉆速度和電流表的讀數來判別,這兩個參數在工藝試樁時由監理工程師確定。

4)施工控制。a.項目經理部指派專人負責水泥攪拌樁的施工,全過程監控水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均進行編號,將現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責任到人。b.水泥攪拌樁開鉆之前,應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象,待水排盡后方可下鉆。c.對每根成型的攪拌樁質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。d.為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求,每臺機械配備電腦記錄儀。同時現場應配備水泥漿比重測定儀,以備監理工程師和質檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設計要求。經試樁得出本工程水泥攪拌配合比:水灰比0.46、每米水泥摻量56.26kg、每米防腐外加劑摻量1.74kg。e.施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。

每根樁開鉆后應連續作業,不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。.f施工中發現噴漿量不足,應按監理工程師要求整樁復攪,復噴的噴漿量不小于設計用量。g.如遇停電、機械故障原因,噴漿中斷時應及時記錄中斷深度。在12h內采取補噴處理措施,并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm,超過12h應采取補樁措施。h.通過試樁發現,本標段地質情況為在地下4m~8m處為淤泥質粘土,該種土質成樁性較差,為保證此部分的成樁質量,在噴攪過程中對樁體可采取不均勻噴漿,淤泥質范圍可適當加大噴漿量和增加攪拌次數。增加噴漿量、復攪范圍及具體控制方法應會同現場監理工程師在現場制定。.i現場施工人員認真填寫施工原始記錄,記錄內容按TB10203-2003鐵路橋涵施工規范中附錄J的內容填寫。原始記錄交班時必須由鉆機手進行簽字確認。

6 水泥攪拌樁的質量檢驗

6.1 檢驗方法

1)輕型動力觸探試驗:本標段水泥攪拌樁采用輕型動力觸探檢測,觸探桿最大偏斜度不應超過2%,錘擊貫入必須連續進行,同時防止錘偏心、探桿傾斜和側向晃動,保持探桿垂直度,錘擊速率每分鐘保持15擊~30擊。當N10>100或貫入15cm錘擊數超過50擊時,即可停止試驗(觸探深度不大于4m)。抽檢數為成樁數的1%。為確保檢驗數的準確率,輕型動力觸探還應對樁間土進行觸探,將測得的數據與樁身進行對比,當樁身擊數大于原天然地基擊數的一倍以上,則樁身強度已能達到設計要求。

2)水泥攪拌樁無側限抗壓強度檢測:無側限抗壓試件的制作采取現場制作,試件制作所用的水泥土必須是自鉆機鉆頭帶上來的地下水泥土,試模采用標準水泥抗壓試模。每根樁制作試件不少于3組(每組3塊),一組同條件養護,兩組送試驗室標養做28d齡期的無側限抗壓強度和三個月齡期的無側限抗壓強度的試驗。檢查數為總數的2%。

3)復合地基承載力檢測:水泥攪拌樁施工完成28d后,由監理單位見證對攪拌樁地基進行平板荷載試驗。檢試頻率為總樁數的2‰。

6.2 外觀鑒定

1)樁體圓勻,無縮頸和回陷現象。2)攪拌均勻,樁體無松散。3)群樁樁頂整齊,間距均勻。4)水泥攪拌樁質量檢測

7 主要安全技術措施

1)深層攪拌機冷卻循環水在整個施工過程中不能中斷,應經常檢查進水和回水溫度,回水溫度不應過高。2)深層攪拌機的入土切削和提升攪拌,負載荷太大及電機工作電流超過額定值時,應減慢提升速度或補給清水,一旦發生卡鉆或停鉆現象,應切斷電源,將攪拌機強制提起之后,才能重啟動電機。3)深層攪拌機電網電壓低于380V應暫停施工,以保護電機。4)灰漿泵及輸漿管路。a.泵送水泥漿前管路應保持濕潤,以利輸漿。b.水泥漿內不得有硬結塊,以免吸入泵內損壞缸體,每日完工后,需徹底清洗一次,噴漿攪拌施工過程中,如果發生故障停機超過半小時宜拆卸管路,排除灰漿,妥為清洗。c.灰漿泵應定期拆開清洗,注意保持齒輪減速器內潤滑油清潔。

8 產品保護

深層攪拌樁施工完成后,不允許在其附近隨意堆放重物,不允許在樁頂上面通行重車,防止樁體變形。

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