摘要:水泥搅拌桩广泛应用在软弱土层地基加固处理中,其基本原理是利用水泥与土产生化学作用,从而提高地基承载力。本文介绍了水泥搅拌桩的现场施工技术,分析、探讨施工中需要解决的问题,对施工质量控制有一定作用。
关键词:水泥搅拌桩;施工技术;施工管理
1 引言
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂,通过深层搅拌机械,在地基深部将软土和固化剂拌和,使到软土硬结,从而提高地基强度。软土基础经处理后,加固效果显著,可有效提高承载力,该工艺广泛适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质等软弱土层。
水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主,搅拌均匀,易于复搅,但水泥土硬化时间较长;干法以水泥干粉为主,水泥土硬化时间较短,能提高桩间的强度,但搅拌均匀性欠佳,很难全程复搅。本文仅介绍湿法施工技术。
水泥搅拌桩已经大量应用到工程中去,为有效地控制水泥搅拌桩的施工质量,确保软基处理效果,撰写本文对指导施工有一定作用。
2 工程概况
鹤山市十一号街(鹤山大道-砚江河)工程,位于广东省鹤山市,道路等级为城市次干路,设计车速 40km/h,在路基桩号K0+500~K0+817.385 范围内,采用水泥搅拌复合地基处理。水泥搅拌桩按正三角形布置,桩间距1.5m。其中,K0+500~K0+616段水泥搅拌桩长15m,K0+616~K0+817.385段水泥搅拌桩长20m。水泥搅拌桩桩径为50cm,水泥掺入量为70kg/m,水灰比0.5,采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。水泥搅拌桩采用四搅四喷工艺施工,提升和下沉速度小于0.8m/min。
3 施工工艺及方法
3.1、整体施工顺序
施工准备→搅拌机具就位→制备水泥浆→预搅拌喷浆下沉→提升喷浆搅拌→重复上、下搅拌喷浆→清洗移位→下一桩施工。
3.2、施工准备
水泥搅拌桩施工主要使用的机械包括:深层单轴水泥搅拌桩机、灰浆搅拌机、灰浆泵、计量装置、比重计。
施工前,使用机械平整场地,清除桩位处地上、地下一切障碍,包括大块石、树根和生活垃圾等,场地低洼时应回填粘土,不得回填杂土,然后压路机压实至整平标高,为保证有效桩长,整平标高比桩顶标高高出30~50cm。同时,施工段的四周开挖50*50的排水沟,做好临时排水设施。
3.3、桩机就位
先根据桩位设计平面图进行测量放线,定出每一个桩位,然后用吊机将水泥搅拌桩机吊到指定位置,对准桩位,保持起吊架垂直,安装就位。
水泥搅拌桩机就位后,用水平仪抄平机架,通过底座支垫调节调整水平,安装塔身和钻杆,调整钻杆与地面垂直,用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,垂直度容许偏差不大于1%。在桩旁的机架侧面安装深度刻度盘,通过刻度盘控制钻进深度,并在操作台安装流量计,控制浆液流量。
3.4、配制水泥浆
桩机就位并调试正常运转后,开始按设计确定的配合比拌制水泥浆,将水及水泥放入搅拌桶中,并启动搅拌桶开始搅拌,配置好的浆液过筛后放入集浆池中,待浆液静止后,使用比重计测量水泥浆液比重,实测得水泥浆液比重为1.81kg/m3。
浆液制备过程中安排专职试验员现场监督施工,配置的浆液不得离析,供浆连续,并且记录泵送浆液时间。
每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。集浆池内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。
3.5、搅拌喷浆下沉及提升
(1)、搅拌下沉喷浆:启动搅拌机后缓慢放松起吊钢丝绳,使钻杆沿导向架边搅拌边切土下沉,下沉速度由电机电流监测表控制,保证工作电流不大于额定电流。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆施工过程中应严格控制搅拌时的下沉和提升速度,提升或下沉速度不得超过0.8m/min,以保证加固范围内每一次深度均得到充分搅拌。注浆压力保持在0.4~0.6 MPa,在硬地层应加大活塞频率增加压浆压力,软底层减小活塞频率减少压浆压力,保持每米设计压浆量,均匀压浆,钻到设计桩底,完成一搅一喷。
(2)、水泥搅拌桩喷浆搅拌下沉至设计深度后,停留30S后以匀速提升、喷浆,同时控制好提升速度,均匀喷浆,连续进行。当深层单搅拌轴机提升至地面以下1m时,应慢速提升和旋转,即将出地面时,应停止提升,喷浆搅拌10~20s,以保证桩头密实。
3.6、重复搅拌喷浆下沉及提升
重复搅拌:为使软土与水泥浆搅拌均匀,在喷浆完成后,再次将深层搅拌机喷浆下沉至设计要求深度,再边搅拌喷浆提升至地面,进行重复搅拌。复搅时离地面100cm段采用慢喷慢搅,避免浆液上冒。技术员检查计算水泥用量来判断桩的质量。
单搅拌轴机配置通过标定的流量计,施工时技术员随时检查施工记录,发现不合格桩或异常情况,及时采取补桩措施或汇报总工程师后一起参与处理。
成桩过程中,如因故停浆,继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3小时,应拆卸输浆管路,清洗干净,在原桩位旁边补桩。
3.7、清洗泵道
搅拌完成后,经现场技术员检查合格,向集料斗中注入清水,开启灰浆泵,清洗全部管道中残存的水泥浆,保持清洗干净。清洗后,将钻机移至下一个桩位重复施工,同时对桩头进行处理,达到设计要求。
3.8、移机
当钻杆提出地面,确认成桩符合设计要求后,移机继续下一根桩施工。桩长允许偏差不大于5cm,桩径允许偏差不大于2cm。
横向、纵向移机操作:把钻杆落位放好,机塔和底盘加固稳定,通过自身的调节底座和轨道,向前后左右伸缩,均能移动。
4 存在问题及改进措施
总体来说,在施工过程中仍然暴露出了一些问题,或者后续施工中可能出现的问题,需在水泥搅拌桩施工过程中加以改进,详细如下:
(1)、喷浆阻塞:原因是制浆池滤网破损,可能有少量颗粒物进入喷浆管导致堵塞,后面将管拔出,灰浆泵加压通水将颗粒物冲出。后期施工时应改善现场水泥存储环境及时清渣,并时常检查滤网的破损状况,及时更换破损的滤网。
(2)、钻进受阻:原因可能是地下存有以前人工回填的孤石或其它坚硬物体。处理措施:应停机排除障碍或移位,若移位还是不能打到设计桩长,应及时向总工程师和监理汇报,查明情况,并制定处理措施。
(3)、速度失稳:原因是机组人员操作不规范、不熟练。处理措施:做到操作手持证上岗,制定完善明确的责任制并搞好岗前培训,后期对操作不规范的操作人员清退出场。
(4)、喷浆不足:原因可能是输浆管泄漏或输浆管道过长,沿程压力损失大。处理措施:应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。当场地条件不具备时,可适当调增泵送压力。
(5)、桩机倾斜:主要原因是局部场地不平整,下雨天气使部分场地松软,导致桩机不均匀沉降,使机体和钻杆倾斜。大面积施工前应用平地机平整场地并压实,施工平台四周挖好排水沟,并在适当位置开挖集浆池,将返浆引入集浆池中及时抽走。施工班组应提前准备充足的方木,移机前先垫好方木,尽量较少机体倾斜。
(6)、断桩:成桩过程中,如因故停浆,继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3小时,应拆卸输浆管路,清洗干净,在原桩位旁边补桩。施工时技术员随时检查施工记录,发现不合格桩或异常情况,及时采取补桩措施或汇报总工程师及监理后一起参与处理。
(7)、冒浆严重:产生原因可能是粘土颗粒之间粘结力强,不易拌合均匀,搅拌过程中易产生抱钻;有些土层不是粘土,容易拌合均匀,但由于上复压力较大,持浆能力差,易冒浆。针对严重冒浆情况,应对不同土层选择合适的工艺。搅拌桩机沉入前,搅拌桩位要注水,使搅拌头湿润,地表为粘土时,可掺入适当砂子,改变土层粘度。也可适当提高钻速,减少冒浆。
5 结束语
水泥搅拌桩工艺是一种成熟、有效的处理软弱地基的施工技术,但在整个施工过程中,发现操作人员对于水泥用量和钻进速度一般疏于监控,因此,我们应对这两个方面加强监督,加强检验,方可保证施工质量。
论文作者:梁雄宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
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