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          深層水泥土攪拌樁的施工技術、流程與質量控制

          發布時間:
          2010-12-20 18:48
          [作  者]:馮明龍
          [摘  要]:當前水泥土攪拌樁為軟弱土地基處理的一種方法,具有施工方便、費用低廉、加固軟弱土厚度大的優點,在我國得到了廣泛的應用。本文為此從深層水泥土攪拌樁工程的安全和經濟角度出發,探討了深層水泥土攪拌樁的施工技術、流程與質量控制方法。
          [關鍵詞]:水泥土  攪拌樁  施工  質量控制
           
          水泥土攪拌法按照施工工藝,可將其分為漿液噴射法和粉體噴射法兩種,前者形成的加固體稱為深層攪拌樁,后者形成的加固體稱為粉噴樁。在機制上,水泥土攪拌法利用水泥作為固化劑主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,產生一系列物理化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。其所形成的加固體與樁間土共同承擔上部結構的荷載,從而提高地基的承載能力,減少沉降變形。不過在當前的應用中其有很多不完善的地方仍處在探討研究之中。
          1.深層水泥土攪拌樁的施工技術
          深層水泥土攪拌樁是利用水泥(或石灰)等材料作為固化劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制攪拌,使軟土硬結成具有整體性。水穩性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基土強度和增大變形模量。在大量的工程實踐中,初步形成了適應我國特色的施工工藝和設計理論,如深層攪拌法,粉體攪拌法,夯實水泥土樁法,高壓旋噴注漿法等方法。
          1.1深層攪拌法
          深層攪拌法是使用水泥漿作為固化劑的水泥土攪拌,簡稱濕噴。該工法就是首先轉動攪拌葉片使其邊切土邊靠自重下沉,待攪拌葉片下沉到預定深度時,泵入預先按一定比例配制的水泥漿液,同時邊提升邊回轉攪拌,使固化劑與地基土充分拌勻,形成柱狀加固體。根據需要,也可將加固柱體搭接排列,形成壁狀或塊狀加固體。
           1.2粉體攪拌法
          粉體攪拌法是使用干水泥粉作為固化劑的水泥土攪拌法,簡稱粉噴。該工法與漿噴不同的是攪拌葉片下沉時壓入空氣,待下沉到預定深度時,壓入水泥粉氣固兩相汽流,同時邊提升邊回轉攪拌,使固化劑與地基土充分拌合,形成柱狀加固體。
          1.3夯實水泥土樁法
          夯實水泥土樁法是先用機械或人工先掏成孔,再將孔外拌和好的水泥和土的混合料分層填入孔內分層夯實的方法。這里所說的土可以是原位土,也可以是外來土、砂或水泥系材料。
          1.4高壓旋噴注漿法
          高壓旋噴注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定深度后,以高壓設備使水泥漿液成為20~40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來,沖擊破壞土體,同使鉆桿以一定速度漸漸向上提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,漿液凝固后,在土體形成一個固結體,以達到改造土體的一種方法。
          2.深層水泥土攪拌樁的施工流程
          2.1攪拌機械就位、調平
          使用起重機懸吊深層攪拌機到達指定樁位,對中。施工中應保持攪拌機底盤水平和導向架垂直,攪拌樁端垂直度偏差不得超過1%;樁位放線定位偏差不得大于20mm。
          2.2預攪下沉
          啟動深層攪拌機電機,放松起重機鋼絲繩,使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉,下沉速度由電氣控制裝置的電流監測表控制,工作電流不應大于額定值。
          2.3制備固化劑漿液
          深層攪拌機預攪下沉的同時,后臺拌制固化劑漿液,待壓漿前將漿液倒入集料斗中。
          2.4噴漿攪拌提升
          深層攪拌機下沉到達設計深度后,開啟灰漿泵,待漿液到達噴漿口,再按設計確定的提升速度邊噴漿、邊提升深層攪拌機。
          2.5重復上、下攪拌
          深層攪拌機提升至設計頂面標高時,關閉灰漿泵,這時集料斗中水泥漿應正好排空。為使水泥漿和軟土充分攪拌,可再次將攪拌機邊旋轉邊沉入土中,至設計加固深度后再將攪拌機提升出地面。
          2.6移位
          重復上述操作,進行下一根樁的施工。
          3.深層水泥土攪拌樁施工中應注意的問題
          (1)施工前應確定攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經輸漿管到達攪拌頭噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數。
          (2)起吊設備要保持水平:在地面較為起伏時,一定要保持設備的水平,這樣才能保證施工的順利進行和樁身的質量。
          (3)施工時應保證連續性,因故停漿時,宜將攪拌頭下沉至停漿點以下一定深度,待恢復供漿后再噴漿提升;若停機超過3小時,為防止漿液硬結堵管,宜先拆卸輸漿管路,妥為清洗。預攪下沉時不宜沖水,當遇到較硬土層下沉太慢時,方可適量沖水,但應考慮沖水成樁,含水量的增加對樁身強度的影響。
          (4)攪拌頭噴漿提升的速度和次數必須符合施工工藝的要求,應有專人記錄攪拌頭每次下沉的深度和提升的時間。深度記錄誤差不得大于100mm,時間誤差不得大于5s。為保證樁端施工的質量,當漿液達到出漿口后,應噴漿攪拌30S,使漿液完全達到樁端。特別是設計中考慮樁端承載力時,這點尤為重要。
          (5)制好的水泥漿液不得離析,泵送要連續,攪拌的罐數、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄。在施工過程中還經常出現攪拌不均勻的情況,這類情況多數由于提鉆速度過快,葉片攪拌速度跟不上所致。這種情況的處理在工程中應加強管理,注意不能堵塞噴漿口,并控制提鉆速度。由于樁頂的應力較大,一般設計時樁頂1/3樁長進行復噴復攪。
          4.深層水泥攪拌樁施工質量控制與檢測
          水泥土攪拌法加固軟上地基的效果,通常通過施工前的試驗、施工過程質量控制和施工后的試驗、使用過程中監測來進行檢驗。
          4.1施工前的試驗
          采用水泥土攪拌樁加固軟土地基,在我國的使用不過20多年的時間,其加固機理,設計理論,施工工藝等均不是很完善:同時各地的地質條件、地基土的性質等均有差別。采用水泥土加固軟土前進行相關室內試驗、原位測試和施工工藝驗是必須的。
          4.2施工過程質量控制
          在預攪過程中,要使軟土完全預攪破碎,以利于同水泥漿均勻攪拌。在水泥漿攪拌時,要嚴格按設計的配合比配置,要預先篩除水泥中的結塊,同時要防止水泥漿發生離析,要在水泥漿攪拌機中充分攪動,在壓漿前才緩慢地倒入集料斗中。為確保加固的強度和連續性,在壓漿階段不允許發生斷漿現象,輸漿管道要保持暢通,不能發生堵塞現象:要嚴格按設計確定的數據,控制噴漿和攪拌提升速度:要控制重復攪拌時的下沉和提升速度,以保證加固范圍內每一深度均得到充分攪拌。為使攪拌樁垂直于地面,要保證起重機的平整度和導向架對地而的垂直。對于采用水泥土攪拌樁作為支護和隔水結構時,要確保壁狀加固體的連續性,原則上每一施工段宜連續施工,相鄰柱體施工間隔不得超過24小時。
          4.3成樁后的質量檢驗
          為保證水泥土攪拌樁的施工質量,首先應根據施工的原始記錄,查看是否符合規范,從源頭上確保施工的質量。開挖檢驗:根據工程設計要求,選取一定數量的樁體進行開挖,可以直接檢查加固樁體的外觀,從而對水泥漿與軟土的拌和狀態、均勻性、整體性有較感性的認識。鉆探取芯:通過在樁體中的鉆探取芯,可以直觀地看出水泥漿與軟土的拌和程度,樁長能否滿足設計要求等:同時通過鉆探采取水泥土試樣制成試件,與室內制作試塊進行強度比較,從而確認采用室內水泥土強度來推測復合地基承載力的可靠性。原位測試手段同樣對于水泥土樁體的均勻性也可通過標準貫入試驗或輕便釬探等動力觸探手段來檢查,同時通過標準貫入試驗也可檢查樁體的強度。
           4.4使用過程中的質量監測
          對正式采用水泥土攪拌樁加固軟土地基的工程投入使用后,要定期進行沉降、側向位移等的觀測是最直觀檢驗加固效果的檢驗。同時也是對設計施工的最終檢測。工程實踐中,對于非重要的水泥土攪拌樁工程,可采用標準貫入試驗進行檢測;對于重要的承受豎向荷載的水泥土攪拌樁復合地基工程,以靜載荷試驗方法進行檢測。
          5.結束語
          水泥土攪拌樁復合地基是諸多復合地基中具有代表性的一種,一般具有工期短、污染少、震動小、經濟效益顯著等特點,進行水泥土樁復合地基的理論和試驗研究對工程實踐具有重大的指導意義。
           
          參考文獻
          [1]《軟土地基深層攪拌加固法技術規程》YBJ225-91   冶金工業出版社   1991
          [2]《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002   中國建筑工業出版社   2002
          [3]《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008   中國建筑工業出版社   2008
          [4]《地基與基礎工程施工工藝標準》  中國建筑工業出版社   2003
          [5]王恩遠,吳邁合編    工程實用地基處理手冊  中國建材工業出版社   2005
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