三軸攪拌樁地基加固技術(shù)

三軸攪拌樁地基加固技術(shù)三軸攪拌樁地基加固技術(shù)在蘇州軌道交通一號線I-TS-01標(biāo)的應(yīng)用盧勇中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司430074摘要采用專用三軸攪拌機械在地基深處就地將水泥粉和軟粘土強制攪拌，經(jīng)過一定時間，利用土和水泥水化物間的物理化學(xué)作用，形成有一定強度的水泥土固結(jié)體,從而提高軟土層的承載力?改善土體的壓縮特性、剪切特性、透水特性。關(guān)鍵詞水泥攪拌樁地基加固三軸攪拌樁加固優(yōu)、缺點1.1采用專用三軸攪拌機施工，兩軸同向旋轉(zhuǎn)噴漿與土拌合，中軸逆向高壓噴氣在孔內(nèi)與水泥土充分翻攪拌和，而且由于中軸高壓噴出的氣體在土中逆向翻轉(zhuǎn)，使原來已拌合的土體更加均勻，成樁直徑更加有效，加固效果更優(yōu)。1.2三軸攪拌機械施工效率高，相對單軸或雙軸攪拌機械施工工期大大縮短，對于施工工期要求緊的工程，此法施工特別有效。1.3適用范圍廣。水泥深層攪拌樁適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土、泥炭土、有機質(zhì)土等地基。同時，水泥深層攪拌樁所形成的水泥土固體可作為豎向承載的復(fù)合地基，基坑工程圍護擋墻、被動區(qū)加固、防滲帷幕等。1.4地基加固施工時，將要置換出一部分泥漿。由于施工前開挖溝槽，避免了泥漿的溢出，但由于加固深度的增加置換出的泥漿將會逐漸增多，置換出的泥漿在短時間內(nèi)無法固結(jié)至使無法及時運到指定的棄土場，對施工現(xiàn)場的文明施工造成一定的影響。1.5施工機械設(shè)備比較大，現(xiàn)場組裝需要提供很大的施工場地。機械設(shè)備從現(xiàn)場組裝到調(diào)試需要一個星期的時間，所以三軸攪拌樁加固需要較大的施工場地。工程概述木瀆站位于蘇州市城市主干道，竹園路與金山路交叉口正下方，沿竹園路路中設(shè)站，跨金山路口東西向布置。車站為地下兩層10m站臺島式車站。車站外包長度256.2m，寬18.7,24.9m，凈寬17.3,23.3m，車站主體埋深16.05,17.9m。車站設(shè)置6個出入口(一個為預(yù)留)、3組風(fēng)亭、一個應(yīng)急出入口。車站為雙跨整體式現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順作法施工，基槽四周有厚度800?的地下連續(xù)墻作圍護，基坑底均位于第5工程地質(zhì)粉質(zhì)粘土層。地基加固采用①850@600三軸水泥土攪拌樁?；觾?nèi)部被動區(qū)土體加固深度為基坑底以下3m，基坑外側(cè)主陰角處加固深度為地表下2m至基坑底以下3m。三軸水泥土攪拌樁采用P.C32.5級復(fù)合型水泥，基底以下部分(實樁)水泥摻量為16,，基底以上部分(空樁)水泥摻量為7,，水灰比控制在0.8,1.5，實樁樁體28天無側(cè)限抗壓強度?1.2Mpa，需保證樁體具有良好的均勻性。三軸攪拌樁地基加固施工3.1施工準(zhǔn)備3.1.1材料備料本標(biāo)段車站地基加固采用P.C32.5復(fù)合型散裝水泥，在使用前，應(yīng)按規(guī)定頻率對水泥進行抽檢，現(xiàn)場應(yīng)搭設(shè)2個可儲存60t水泥的水泥罐，以確保連續(xù)生產(chǎn)。3.1.2機械準(zhǔn)備三軸攪拌樁地基加固主要機械有三軸深層攪拌機、灰漿泵、灰漿攪拌機，儲漿罐、電腦流量計、所有計量設(shè)備均應(yīng)通過檢測機構(gòu)標(biāo)定合格后，方可用于生產(chǎn)。3.1.3加固體水泥用量的確定:根據(jù)地質(zhì)報告確定被加固土體的性質(zhì)，按設(shè)計要求水泥摻入比為實樁16%，空樁7,的水泥摻入量，計算出每延米的水泥用量。其常規(guī)計算過方法為：水泥用量(t),加固體體積(m3)X土的天然密度(t/m3)X設(shè)計水泥摻量三軸攪拌樁每幅所加固的面積為1.495?，但在設(shè)計和施工過程中每幅樁在橫向和縱向都存在一定的搭接，以木瀆站為例在設(shè)計上要求樁間搭接250mm。如果按照每幅樁1.495?計算每幅樁的水泥用量，在250mm搭接處的水泥摻量由于攪拌成樁兩次，在每一次成樁都摻入水泥，這樣在搭接處的水泥摻量將大于設(shè)計水泥摻量，水泥用量就會相應(yīng)的增加。在實際施工過程中，為了更好地解決該問題同時又保證被加固土體的質(zhì)量，一般做法為首先按照施工圖紙計算出被加固體的體積，然后根據(jù)加固體的體積計算出加固體總的水泥用量，在CAD圖上按照比例畫出樁位圖，并計算出總的加固幅數(shù)。然后用總的水泥用量除以總的加固幅數(shù)，就是每幅樁所需的水泥用量，這樣就能夠保證地基加固所需總的水泥用量不超過總的設(shè)計用量。J Z■■ ■■L3.1.4水泥漿液的配制：水灰比是影響工程質(zhì)量的一個重要因素，過濃或漿液不足都會導(dǎo)致部分樁段少漿或缺漿;過稀，漿液冒出地表過多，不但浪費材料，而且影響樁身強度質(zhì)量。兩者都會造成質(zhì)量下降。因此，合理地掌握漿液的水灰比是十分重要的，水灰比的調(diào)整按以下原則處理：1） 在樁口有少量冒漿的前提下，應(yīng)盡量采用濃度較高的水泥漿。2） 當(dāng)水灰比確定下來后，不應(yīng)隨便更改，每桶水泥漿液通過體積比計量注入清水，添加水泥、外加劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蠓侥苁褂?。水泥漿液要嚴(yán)格按照設(shè)計控制水灰比，一般為0.8,1.5。要求配出的水泥漿具有較好的流動性、和易性。施工中可用泥漿比重計控制水泥漿稠度以保證最佳的水灰比。3.1.5合理選好后臺供漿位置，避免供漿線路過長，造成注漿壓力損失及管道堵塞。3.2工藝試樁按照設(shè)計要求、地質(zhì)實際情況和機械設(shè)備性能進行工藝試驗樁。3.2.1深層攪拌樁施工是攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和,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)、進尺速度，確定不同土層的水泥用量、水灰比、泵送壓力及施工工藝等。以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。3.2.2試樁不少于3根,在成樁7d后采取輕便觸探法，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷樁身強度，14d后進行抽芯,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。3.3施工工藝3.3.1平整場地:清除施工場地上的障礙物及雜物將原地面整平，一般整平后地表高程須高出樁頂50cm左右，以便施工，并在地基加固范圍內(nèi)標(biāo)出基坑內(nèi)的障礙物，包括格構(gòu)柱等。如遇有池塘及洼地時應(yīng)抽水和清淤，回填粘性土料并予以壓實，不得回填雜填土或生活垃圾。導(dǎo)溝采用挖機開挖工作溝槽，溝槽寬度為1m、深度1m。施工工藝流程圖清除地下障礙物、平整場地定位放線水泥漿配置開挖向?qū)S深攪機架設(shè)三軸深攪壓漿注入施工水泥土樁體三軸深攪機移設(shè)置定位架余土處理三軸深攪機撤出圈梁施工3.3.2樁機就位:鉆機就位應(yīng)滿足圖紙要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法檢測），為確保垂直度控制良好，在鉆機四個支座處加設(shè)較大面積的鋼墊箱，使鉆機在鉆進中保持平穩(wěn)，鉆進時要經(jīng)常檢查垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差則邊鉆進邊調(diào)整，對于設(shè)計長度較長的水泥攪拌樁，在開始時保持較慢的鉆進速度,待機身穩(wěn)定后再加快鉆進速度。樁的孔位置與圖紙偏差不得大于50mm。3.3.3水泥漿的制備須有充分的時間，要求大于3分鐘，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機導(dǎo)入儲漿罐時，必須通過過濾網(wǎng)，把水泥硬塊剔出。漿液進入儲漿罐中必須不停地攪拌，以保證漿液不離析。拌制漿液的時間超過兩個小時的應(yīng)作為廢漿處理，施工時泵送水泥漿必須連續(xù)，水泥漿用量以及泵送水泥漿的時間應(yīng)有專人紀(jì)錄。3.3.4鉆頭到樁底后攪拌噴漿1,2min、間歇后提鉆，確保底部有足夠的灰量，提鉆速度不大于0.5m/min,確保攪拌均勻。噴漿量應(yīng)由電子顯示器和提升速度進行控制，水泥漿用量的誤差不得大于?5%。施工時應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時間，停漿時間和水泥漿噴入量，確保水泥攪拌樁質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)噴漿量不足時，應(yīng)整樁復(fù)打，因客觀原因噴漿中斷時，復(fù)打重疊段不應(yīng)小于1.0m。3.3.5工藝試樁施工采用參數(shù)攪拌樁采用“二噴二攪”施工工藝，第一次噴漿量控制在60,，第二次噴漿量控制在40,;嚴(yán)格控制每桶攪拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取總量控制，嚴(yán)禁樁頂漏噴現(xiàn)象發(fā)生。確保樁頂水泥土的強度控制下沉速度V?1.0m/min,提升速度V?0.5m/min,重復(fù)攪拌提升速度V?0.8-1.0m/min,注漿壓力：1.5,2.5Mpa,水灰比:0.8,1.5，攪拌速度:大于30,50轉(zhuǎn)/分。3.4施工過程控制3.4.1三軸水泥攪拌樁施工過程中，應(yīng)全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應(yīng)編號，應(yīng)將現(xiàn)場技術(shù)員、鉆機長、現(xiàn)場負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。3.4.2水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。3.4.3為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行垂直度控制。3.4.4重點檢查每根成型的攪拌樁的確確水泥用量、水泥漿拌制的稠度、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復(fù)攪次數(shù)。3.4.5為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計要求，每臺機械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時現(xiàn)場應(yīng)配備水泥漿比重測定儀，以備質(zhì)檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計要求。3.4.6為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時應(yīng)在樁底部停留30s，進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30s。3.4.7施工時應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應(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行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時，不得進行下一根樁的施工。3.4.8施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿中斷時應(yīng)及時記錄中斷深度。在12h內(nèi)采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內(nèi)。補噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過12h應(yīng)采取補樁措施。3.4.9現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括:？施工樁號、施工日期、天氣情況;？噴漿深度、停漿標(biāo)高;？灰漿泵壓力、管道壓力;？鉆機轉(zhuǎn)速;？鉆進速度、提升速度;？漿液流量;？每米噴漿量和外摻劑用量;？復(fù)攪深度。4.質(zhì)量檢測水泥深層攪拌樁施工完成后，要對其施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計要求而進行質(zhì)量檢測，質(zhì)量檢測要由有檢測資質(zhì)的機構(gòu)進行檢測，質(zhì)量檢測方法主要有3種：4.1施工完成后3d內(nèi)的N10輕便觸探試驗，主要目的是檢驗水泥攪拌樁樁身水泥漿液的分布均勻性，輕便觸探深度一般不大于4m，檢測頻率為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。4.2施工完成28d后進行的水泥攪拌樁承載力（靜載）試驗，可采用復(fù)合地基承載力試驗和單樁承載力試驗。主要目的是檢驗水泥攪拌樁完成后對地基的承載力是否得到提高，檢驗樁身是否達(dá)到設(shè)計和規(guī)范要求，檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5%,1.0%。且每項單體工程不應(yīng)少于3根。4.3經(jīng)輕便觸探和靜載試驗后對樁身質(zhì)量有懷疑時，在成樁28d后，用抽芯機對樁體進行抽取芯樣，主要目的是檢驗樁身的強度、完整性、樁土攪拌均勻度及樁身長度。檢驗樁身強度是要求抽取芯樣送檢測機構(gòu)進行28d和90d的無側(cè)限抗壓強度試驗。檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。在實際施工過程中最常用的檢測方法是成樁28d后，鉆芯取樣做無側(cè)限抗壓強度試驗，來檢驗樁身的強度和均勻性。一般地基加固28d無側(cè)限抗壓強度要求在1.0,1.2Mpa。5.