水泥攪拌樁加固軟土地基施工技術研究

1、<p>　　水泥攪拌樁加固軟土地基施工技術研究</p><p>　　摘要：用水泥攪拌樁處理軟土地基是一個應用前景十分廣闊且具有重大經(jīng)濟意義的課題。本文的主要研究內(nèi)容包括： </p><p>　　1.施工前準備工作的質(zhì)量控制：主要包括樁底高程的確定、樁機性能的檢查、后臺供漿位置的合理選擇、施工場地的平整加固措施、樁位的測定。 </p><p>　　2.施工過

2、程中的質(zhì)量控制：主要包括確定技術參數(shù)和施工工藝，做好試驗樁、樁位及樁高程的控制、水泥摻量及漿液控制、攪拌和噴漿時間控制。 </p><p>　　關鍵詞：水泥攪拌樁施工質(zhì)量控制 檢測 </p><p>　　中圖分類號：TE42 文獻標識碼：A </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　水泥攪拌樁

3、工程普遍用于高速公路、機場、高層建筑的地基處理加固工程。水泥攪拌樁在國外已有60年歷史，在我國也有30年的歷史。雖然施工工藝已相對成熟和完善，但隨著管理者對水泥攪拌樁不斷深入的認識，使得其施工質(zhì)量越來越令人擔心，讓人總覺得其施工質(zhì)量十分難于控制。雖然施工單位、監(jiān)理單位及業(yè)主單位在水泥攪拌樁的施工工程中已經(jīng)下了非常大的監(jiān)管力度，但最終大多數(shù)收效甚微，檢測出的樁體實際施工質(zhì)量不得不令人捏一把冷汗，更談不上什么優(yōu)良率了。雖然經(jīng)過一番大費周折的

4、后方工作最終達到了自己的目的，但到大規(guī)模的水泥攪拌樁施工時仍然心有余悸。那么怎樣才能做到心中有數(shù)呢？是不是有更好的方法去控制它呢？通過這些年的軟基施工管理，我總結(jié)出了一些經(jīng)驗，希望能與大家共同探討。 </p><p>　　2 施工前準備工作的質(zhì)量控制 </p><p>　　2.1施工機械的的選擇 </p><p>　　目前用于水泥攪拌樁施工的機械主要有兩種：一種是武

5、漢產(chǎn)的PH-5、PH-7粉漿兩用型樁機，此樁機最大施工深度一般為18米以下，其施工轉(zhuǎn)速與下鉆的速度成正比例關系，由于其施工底盤高度的限制，當用于水泥攪拌樁施工時最多只能配置4個攪拌刀片，其行走部分采用液壓腿，十分靈活，工作效率相對較高，適用于施工樁長較短，土質(zhì)為砂性土、亞粘土、淤泥質(zhì)亞粘土的段落，當土質(zhì)為純淤泥時，建議不采用。一種是上海和宜興產(chǎn)的STB-1型專用水泥攪拌樁樁機，其行走部分采用軸管，移動起來比較困難，每次移動都需要枕木鋪墊

6、調(diào)平樁機，垂直度控制起來也較麻煩。其下鉆速度主要靠卷揚機的轉(zhuǎn)速來控制，當遇到局部硬層時只能靠加大動力頭重量和增加豎向破土刀片來穿透它。為增加水泥攪拌樁的均勻程度，當遇到土質(zhì)較差的段落時可視情況將鉆桿上的刀片增加至6~8個。適用于所有土層水泥攪拌樁的施工。 </p><p>　　2.2施工場地的整理 </p><p>　　攪拌樁施工場地應事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹

7、根和生活垃圾等），且在一側(cè)要開挖排水邊溝，保證雨季場地不積水，給樁機組創(chuàng)造一個好的施工環(huán)境。場地低洼時應回填粘土，不得回填雜土。對于溝塘回填的路段，回填土每層填厚不得大于50cm，壓實度不得小于70%，且不大于85%，以保證水泥攪拌樁的成樁效果。 </p><p>　　2.3建筑材料的準備 </p><p>　　建好水泥庫，水泥庫凈面積不得太小，同時最大庫存量不得小于80噸，確保水泥的檢驗

8、周期及防止雨季由于水泥進場困難而導致停工的情況。水泥攪拌樁應采用合格的R32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計量。使用前，承包人應將水泥的樣品送中心試驗室或監(jiān)理工程師指定的試驗室檢驗。 </p><p>　　2.4施工人員管理 </p><p>　　軟基施工管理人員眾多為了確保工地能夠按照項目部的思路正常有序的施工，開工前務必召開一次全體施工人員大會。若條件不允許，可只要求各施工隊負責人、樁

9、機組老板和機組機長必須到場。會議主題一是說明施工完成后結(jié)算辦法及措施，讓他們覺得有所依靠，穩(wěn)定軍心。二要介紹當前檢測評定辦法、檢測頻率及不合格樁的處理辦法。三要進行施工技術交底。召集所有現(xiàn)場施工負責人員及樁機組機長召開施工前技術交底會議，對整個施工過程進行詳細透徹的分析，為進一步保證工程的施工質(zhì)量奠定良好的基礎。 </p><p>　　3 施工過程中的質(zhì)量控制 </p><p>　　3.1

10、 工藝性試樁 </p><p>　　深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應通過試驗確定其適用性。冬季施工時應注意低溫對處理效果的影響。另外在工程位置大面積施工之前，必須進行必要的水泥攪拌樁成樁試驗。每個標段的試樁不少于7根，且必須待試樁成功后方可進行水泥攪拌樁的正式施工。 </p><p>　　深層攪拌樁施工是通過攪拌頭將水泥漿和軟土

11、強制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數(shù)，以指導下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。匯總試樁結(jié)果應得到下列要求及相關技術參數(shù): 1）滿足設計水泥用量的各種技術參數(shù),如鉆進速度、攪拌速度、提升速度等。水泥摻量的選擇多少往往直接影響水泥攪拌樁的質(zhì)量和單價。水泥摻量由現(xiàn)

12、場試驗結(jié)果確定。 2）確定攪拌均勻的必要步驟及程序。 3）了解下鉆和提升的阻力以及地質(zhì)變化情況，采取合理的技術措施。 </p><p>　　試驗樁方案包括室內(nèi)取土試驗和成樁試驗，在各試驗點現(xiàn)場，按照不同的水泥摻入量及攪噴次數(shù)施工試驗樁，在成樁7天后采取輕便觸探法，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷樁身強度，并進行抽芯，觀察攪拌和噴漿的均勻程度，判定各種水泥摻量及施工工藝的施工效果。或者采取14天后取芯，通過試塊的無側(cè)限抗壓強度

13、，以及現(xiàn)場的輕型動力觸探試驗來確定攪拌樁及樁間土的承載力，以檢驗水泥攪拌樁是否能夠達到設計要求。 </p><p>　　3.2 水泥攪拌樁施工要點和施工技術控制 </p><p>　　我們以某一水泥攪拌樁軟基加固工程為例來加以說明，在該工程中，水泥攪拌樁單樁承載力設計標準值取140KN，水泥土的無側(cè)限抗壓強度為1.5Mpa。攪拌樁直徑采用D550，間距為1.1米，梅花形布置。地基處理交工面

14、為條形基礎素混凝土墊層的底部。 </p><p>　　3.2.1水泥攪拌樁施工要點1）施工順序 挖土方至攪拌樁工作面→施工攪拌樁→挖土方至碎石墊層底部→人工清樁頭及鋪碎石墊層。2）攪拌工藝 采用二噴四攪：預攪下沉→噴漿提升→攪拌下沉→噴漿提升 實際操作時，為了防止噴漿口堵住，攪拌頭下沉時，可少量噴漿，但總漿量不變。注漿泵出口壓力保持在0.4～0.6Mpa，輸漿速度應保持在6m/h左右。3）漿液配方 水泥摻入比：1

15、4% 水泥：425#普通硅酸鹽水泥 水灰比：0.4～0.45 外加劑：FDN-5，水泥用量的0.6%4）定位 樁位偏差小于50mm，攪拌樁垂直度偏差小于1.5%。5）樁徑與樁長 攪拌樁設計直徑550，采用單頭轉(zhuǎn)盤式攪拌機具，攪拌頭直徑D550±20mm。攪拌樁的設計樁長為11.0米，要求攪拌樁樁底入沖洪積砂層不小于0.5米。在實際操作中，必須保證設計樁長的長度，且根據(jù)預攪下沉作業(yè)時的電機工作電流變化對攪拌入砂層的情況作出判別。

16、如果設計樁長與實際土層情況不符，須及時通知設計部門，對攪拌樁的樁長作相應的調(diào)整。6）停漿處理 攪拌提升時，必須保證供漿連續(xù)，一旦因故停漿，必須立即通知前臺操作員，為防止斷樁和缺漿，應將攪拌頭下沉至停點以下0.</p><p>　　1）確定持力層必須準確，樁體一般最多以進入持力層50cm為宜，不宜過深，否則將會產(chǎn)生三個方面的危害：①由于底部壓力過大，水泥漿無法滲入，底部無法成樁，最終導致樁長不足；②由于底部一般多為

17、粘土或亞粘土，土質(zhì)過硬，帶漿下鉆困難或無法下鉆，土體無法拌碎。當不帶漿下鉆時，土體由于無法拌碎多會導致糊鉆的情況，土體與鉆頭形成一個圓柱體形狀，造成積壓樁內(nèi)土體，發(fā)生掉樁頭或樁內(nèi)水泥漿外溢的情況。③水泥攪拌樁施工一般多為下鉆噴漿，如果進入持力層過深，為防止下鉆堵管只能一直噴漿，但由于底部下鉆速度其慢無比，導致底部水泥漿用量嚴重過多，造成水泥漿順著鉆桿溢出地面，且直接縮短了樁體的施工時間。 </p><p>　　2

18、）為保證樁體攪拌均勻，樁機鉆頭應焊接至少6個橫向攪拌刀片，且在每個橫向刀片上焊接1~2個豎向攪拌刀片，同時保證樁體的豎向攪拌效果，豎向攪拌刀片長度>5cm，寬度≥2cm。 </p><p>　　3）在樁機井架的正面和側(cè)面一定要吊掛垂球，垂球重量不小于2kg，防止施工時樁機傾斜，最終導致檢測時樁體無法檢測到底，到時候樁體質(zhì)量固然再好也是惘然。 </p><p>　　4）為了保證水泥漿的

19、配合比滿足要求、每根樁所使用的的水泥漿量均勻充足，且考慮方便現(xiàn)場施工人員的操作和旁站人員的監(jiān)督。若所施工的樁長皆為統(tǒng)一長度，可將單根樁所需的水泥漿一次拌制或分兩次拌制完成；當樁長較短時也可一次拌制2～3根樁所需的水泥漿，使用時可在水泥漿罐的罐壁上焊接出每根樁需用水泥漿的深度刻度線。 </p><p>　　5）由于現(xiàn)場施工過程中，必須在水泥漿罐的罐壁上用稍大的鐵塊或螺絲帽焊接出用水面和水泥漿面的準確位置。因為每次拌

20、制水泥漿所需的水泥是個定值，所以這樣就完全足以避免水泥漿配合比不準確的情況。 </p><p>　　6）當施工過程中發(fā)現(xiàn)地層某深度出現(xiàn)硬層時，可根據(jù)地質(zhì)情況進行相應的處理：①當此段硬層小于50cm時，若下鉆相對比較容易，可稍稍放大回漿量，短時間內(nèi)穿透此硬層。若下鉆比較困難，不得任其緩慢鉆進，一方面要及時增大回漿量，另一方面要在動力頭上加大配重，并在最下面的兩個橫向攪拌刀片上焊接鋒利的破土刀片，使其能夠迅速穿透此段

21、硬土層。效用分析：一是防止此段過多浪費水泥漿，造成水泥漿冒出地面而流失，且使整根樁體的噴漿量嚴重不均勻；二是提高施工工作效率，防止窩工；三是避免當遇到硬土層時浪費時間過多，造成整根樁的實際施工時間縮短，將嚴重危害樁體的施工質(zhì)量。②當此段硬層大于50cm時，可將此土層作為持力層，無須繼續(xù)深入。防止此段土層難于拌碎，水泥漿深入困難，最終造成此處出現(xiàn)斷樁或造成樁體整體不合格的情況。 </p><p>　　7）為確保樁體

22、噴漿和攪拌的均勻性，如果使用上海和宜興產(chǎn)的STB-1類形的樁機施工，須限定每延米的施工時間，一般每延米的施工時間控制在≥4分鐘/每米，此施工時間是指在正常施工情況下，當?shù)刭|(zhì)較復雜時，應適當增加施工時間。 </p><p>　　8）根據(jù)復合地基承載力計算及受力分析，樁體6m以上的部位基本承受了上部荷載的70%以上，越往下部受力漸漸越來越小，因此施工過程中應特別注意加強上部樁體施工控制工作。 </p>

23、<p><b>　　5.結(jié)論 </b></p><p>　　1）水泥攪拌樁最終管理的成敗取決于管理者對水泥攪拌樁的認識深度、管理方向和能否能建立一個處于受控狀態(tài)下系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡。 </p><p>　　2）只要加大管理控制力度，嚴格按施工組織設計方案、技術規(guī)范及技術規(guī)程要求施工，并逐步進行質(zhì)量檢測監(jiān)控，樁身質(zhì)量是能夠得到有效保證的。 </p>

24、<p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 王保田，張福海.《土力學與地基處理》，南京：河海大學出版社，2005. </p><p>　　[2] 張貴良, 牛季收.《施工項目管理》,科學出版社,2004. </p><p>　　[3] 于鳳河，張永明，宋金華.《道路改擴建工程設計與施工技術》 北京：人民交通出

25、版社，2004. </p><p>　　[4] JTG F80/1-2004《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》第一冊 《土建工程》 北京：人民交通出版社，2004. </p><p>　　[5] 何開勝，戴濟群.“超長水泥土樁地基的安全監(jiān)測”，《大壩觀測與土工測試》2000（5）：54—57. </p><p>　　[6] 中國建筑工業(yè)出版社編.《注冊巖土工程師必備規(guī)范匯