水泥土攪拌樁工藝

水泥土攪拌樁施工工藝一、前言為滿足水工建筑物地基承載力要求，對于非巖基土質(zhì)類基礎(chǔ)，可采取相應(yīng)的工程技術(shù)措施進(jìn)行基礎(chǔ)加固補(bǔ)強(qiáng)，以達(dá)到一定的強(qiáng)度，并保持較好的整體性和穩(wěn)定性。水泥土攪拌樁就是利用機(jī)械將水泥漿等材料與土體強(qiáng)制攪拌，形成柱狀增強(qiáng)體，與原土體構(gòu)成復(fù)合地基的工程技術(shù)方法。二、工程概況閘址區(qū)工程地質(zhì)主要為古河道多年沖積砂層和粉細(xì)砂層，基礎(chǔ)承載力僅為90余kpa，不能滿足閘壩基礎(chǔ)承載力要求，采用水泥土攪拌樁以提高基礎(chǔ)承載力。攪拌樁布置主要為柱狀和壁狀結(jié)合體，設(shè)計樁體直徑600mm，間排距l(xiāng)mxlm，最大樁體長度13m，樁體底部插入持力層深度2~4m，壁狀攪拌樁設(shè)置在工程區(qū)最下游，樁體搭接長度10cm，合計攪拌樁總工程量為87l根。加固后復(fù)合地基承載力不小于l30kpa（28d齡期）和l50kpa（90d齡期），單樁承載力不小于l20KN（28d齡期）和l40KN（90d齡期）。三、工藝制定過程3.1工藝試驗(yàn)根據(jù)《水利灌溉工程水泥土攪拌樁施工技術(shù)要求》及相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范要求，制定攪拌樁工藝試驗(yàn)，采用濕法攪拌樁施工工藝，初擬施工工藝選用2組8根工藝樁，每組樁成lmxlm正方形布置，分別采用“二噴四攪”和“三噴五攪”的工藝試驗(yàn)。3.1室內(nèi)配合比試驗(yàn)2014年11月11日在項(xiàng)目總監(jiān)理工程師的見證下，在工程址區(qū)選取較有代表性的砂土樣，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)測定其天然密度為2.1g/m3;擬定水泥摻量分別為10%、12%、14%、16%共計4個配合比，水灰比0.8，水泥選用泰國產(chǎn)TPI牌p.o42.5級水泥，進(jìn)行配合比計算和試配。2014年12月10日進(jìn)行了室內(nèi)砂漿試件抗壓強(qiáng)度檢測，均滿足設(shè)計要求，詳見《水泥攪拌樁室內(nèi)配合比設(shè)計說明書及試驗(yàn)報告》。設(shè)計指標(biāo)：試件28d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于1.4Mpa,90d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于2.0Mpa。3.3現(xiàn)場工藝試驗(yàn)3.3.1工藝試驗(yàn)主要設(shè)備水泥漿液制漿機(jī)1臺，容量580L；地下磚砌儲漿池1座，最大容量1000L；灰漿泵1臺，最大排漿量100L/min；水泥漿液輸漿管100m；PH-5B型步履式深層攪拌樁機(jī)1臺，最大地基加固深度18m；拓普康全站儀1臺、鋼卷尺2把、輕型觸探儀1臺；1500ml量筒1個、水泥漿比重計1支、秒表1個。工藝試驗(yàn)2014年12月11日主要進(jìn)行“二噴四攪”工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)設(shè)在溢流壩段右側(cè)下游端，樁位放樣采用拓普康全站儀放樣，水泥漿液水灰比選用0.8，水泥摻入比分別對應(yīng)1~4號樁位采用10%、12%、14%、16%，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)測得水泥漿液自灰漿泵至出漿口時間為 52s~58s，輸漿壓力0.4~0.5Mpa，預(yù)攪下沉速度0.8m/min,提升速度1.7m/min，給進(jìn)速度1.4m/min，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速48r/min,單樁完成用時42min。水泥漿液制備施工配合比見表1表1配制水泥漿液施工配合比水灰比0.8:1說明水泥用量（kg）400水泥漿液比重按1.568g/cm3,水泥采用TPI牌PO42.5級水泥。水用量（L）3202014年12月12日主要進(jìn)行“三噴五攪”工藝試驗(yàn)，水泥漿液水灰比選用0.8，其他均參照“二噴四攪”工藝執(zhí)行，現(xiàn)場測得單樁完成用時1h。工藝樁檢驗(yàn)成樁后3d，采用輕型動力觸探儀（N10）檢查每米樁身的均勻性，并進(jìn)行人工淺部開挖樁頭，開挖深度1.5m，目測檢查了攪拌的均勻性，采用鋼卷尺量測樁體直徑。工藝確定依據(jù)以上工藝試驗(yàn)結(jié)果，均能滿足設(shè)計要求和規(guī)范要求，決定采用“二噴四攪”濕噴法工藝施工，水泥漿液水灰比0.8，水泥漿液比重1.568g/cm3，水泥采用泰國產(chǎn)TPI牌p.o42.5級水泥，水泥摻入比12%。主要施工工藝4.1場地平整進(jìn)行深層攪拌法施工的場地事先應(yīng)予平整，必須清除地上一切障礙，本工程址區(qū)為古河道，所以不存在地下管線等設(shè)施。本工程水泥攪拌樁施工區(qū)域均需進(jìn)行一定量開挖，開挖時現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格控制開挖底部高程，底部開挖控制方法是采用水準(zhǔn)儀精確控制標(biāo)高，標(biāo)高控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計樁頂標(biāo)高加50cm超高，即溢流壩段開挖底部標(biāo)高▽24.9m、泄洪閘段開挖底部標(biāo)高▽22.9m（齒槽部位除外）。經(jīng)開挖后的場地，若因砂層松散或者淤泥土而不能滿足樁機(jī)穩(wěn)定時，應(yīng)采取防止施工機(jī)械失穩(wěn)的措施。4.2測放樁位采用拓普康全站儀對要施工攪拌樁逐排或者逐列進(jìn)行放樣，現(xiàn)場根據(jù)放樣標(biāo)識，牽引一根線繩，再采用鋼卷尺沿線繩逐個放出樁位，測放的樁位應(yīng)安設(shè)小直徑竹條或鋼筋做標(biāo)記，并噴涂顏色鮮艷的涂刷材料，樁位最大允許偏差2cm。4.3漿液制備漿液制備工藝流程：見圖1。圖1水泥漿液制備工藝流程圖漿液制備由集中制漿站統(tǒng)一制備，制漿站的設(shè)置應(yīng)因地制宜，充分利用地形優(yōu)勢，制漿站盡量與施工點(diǎn)同高程，以避免產(chǎn)生往高處供漿而造成的灰漿泵壓力較大的假象，導(dǎo)致輸漿壓力失真；制漿站距離攪拌樁工作面距離不宜大于100m。漿液配合比嚴(yán)格按照項(xiàng)目質(zhì)檢站出具的配合比通知單進(jìn)行配料拌制，施工用水泥漿液水灰比0.8，水泥摻入量為土料質(zhì)量的12%，即每米樁身水泥用量為71.7kg,按每拌制459.18L漿液計算，需用水泥400kg,用水量為320kg。材料稱量的最大允許誤差為±1%，先投放足量的水，再投放膠凝材料，漿液攪拌時間不小于3min，漿液自制備到用完的時間不宜超過2h。施工用水采用水泵抽取地層滲水至制漿站的鋼制水池，拌制時由水池用軟管引入580L拌漿桶，水質(zhì)應(yīng)干凈清潔，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。拌制用水泥采用泰國產(chǎn)的TPI牌5型p.o42.5級硅酸鹽水泥，水泥使用前應(yīng)經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室檢測質(zhì)量合格，制漿機(jī)應(yīng)加裝濾網(wǎng)，以防止雜物落入制漿機(jī)，影響水泥漿質(zhì)量或者堵塞輸漿管路。拌制合格的水泥漿液流入儲漿池，漿液入池前應(yīng)關(guān)閉制漿機(jī)后進(jìn)行漿液比重檢測，合格后方可流入儲漿池，經(jīng)灰漿泵抽取并泵送。儲漿池容積1000L，滿足2罐漿液容量。4.4樁機(jī)就位、調(diào)平本工程采用中國河南巨業(yè)機(jī)械公司生產(chǎn)的PH-5B型液壓步履式攪拌樁機(jī)，該機(jī)主要由液壓步履式底架、井架、鉆機(jī)傳動系統(tǒng)、鉆具、液壓系統(tǒng)和電器系統(tǒng)組成。樁機(jī)移動通過上底架的液壓系統(tǒng)和下底架的縱向移動系統(tǒng)共同工作完成，樁機(jī)最大縱向單步行程1.5m，橫向單步行程0.5m。單攪拌頭，4枚攪拌葉片，攪拌葉片厚度3cm，攪拌葉片寬度6?12cm，兩層攪拌葉片層距36cm。

移動樁機(jī)到達(dá)指定樁位，樁機(jī)攪拌頭中心應(yīng)對準(zhǔn)樁位，樁位對中誤差不大于50mm。樁機(jī)就位對中后，必須進(jìn)行樁機(jī)調(diào)平，樁機(jī)調(diào)平通過上部機(jī)架和攪拌軸是否鉛垂控制，在機(jī)架兩個相鄰的側(cè)面正中位置懸掛吊線錘，機(jī)架下部正中位置做黃色標(biāo)記，檢查吊線錘的吊線是否與下部黃色標(biāo)記線重合，以確定攪拌軸和機(jī)架是否鉛垂，通過調(diào)整四支液壓支腿保證轉(zhuǎn)盤水平，或者通過機(jī)架油缸調(diào)整機(jī)架鉛垂。檢查攪拌軸是否鉛垂，還可以采用水平尺檢查樁機(jī)轉(zhuǎn)盤是否水平來控制。攪拌軸的垂直度允許偏差不超過0.5%。4.5噴漿、攪拌根據(jù)本工程現(xiàn)場工藝試驗(yàn)研究，確定本工程水泥土攪拌樁采用“二噴四攪”施工工藝，詳細(xì)施工工藝流程見圖2：1234.6.5.1—樁機(jī)就位;2—噴漿預(yù)攪下沉至樁底；1234.6.5.1—樁機(jī)就位;2—噴漿預(yù)攪下沉至樁底；3—提升攪拌；4—重復(fù)噴漿給進(jìn)攪拌5—重復(fù)噴漿提升復(fù)攪；6—成樁完畢。圖2圖2二噴四攪”施工工藝流程圖（1）噴漿預(yù)攪下沉至樁底待水泥漿液制備完成、樁機(jī)就位調(diào)平后，開始實(shí)施噴漿攪拌作業(yè)。啟動灰漿泵將水泥漿液從儲漿池中抽取并增壓輸送到攪拌頭出漿口，開始啟動樁機(jī)主電機(jī)，觀察出漿口完全噴射出新鮮漿液，并保證漿液噴射距離大于2m時，開始啟動下鉆程序，直至噴漿鉆進(jìn)至設(shè)計樁底以下50cm。噴漿預(yù)攪下沉?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制灰漿泵工作壓力不小于0?4Mpa,不大于0?6Mpa，具體的操作方法是現(xiàn)場專人控制灰漿泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過旋鈕調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速為4O0r/min，即灰漿泵泵漿量33L/mino噴漿預(yù)攪下沉的鉆進(jìn)速度為溢流壩段0?6m/min，泄洪閘段0?8m/min，操作時應(yīng)注意觀察樁機(jī)儀表盤電流表讀數(shù)，正常工作時的額定電流為83.9A，預(yù)攪下沉的電流表讀數(shù)超過100A時，應(yīng)該立即停止鉆進(jìn)或者降低鉆進(jìn)速度，降低鉆進(jìn)速度至0.4m/min，連續(xù)兩次低速鉆進(jìn)，電流表讀數(shù)仍然超過100A，則表明樁機(jī)鉆進(jìn)至持力層，可以停止鉆進(jìn)。（2）提升攪拌樁機(jī)預(yù)攪鉆進(jìn)至設(shè)計樁底標(biāo)高以下50cm或者鉆進(jìn)至持力層后，保持鉆機(jī)轉(zhuǎn)速不變，持續(xù)噴漿10S后，開始反轉(zhuǎn)提升攪拌頭。反轉(zhuǎn)提升攪拌頭時，應(yīng)保持提升速度1?2m/min和鉆機(jī)轉(zhuǎn)速40r/min的狀態(tài)勻速提升攪拌至地面。樁機(jī)提升攪拌時，灰漿泵不得停止泵漿，應(yīng)降低灰漿泵電機(jī)轉(zhuǎn)速至200r/min，即泵漿量為15L/min。攪拌頭提升至地面后，操作人員應(yīng)該下機(jī)檢查攪拌頭出漿孔是否通暢，若堵塞應(yīng)立即采取措施清除出漿孔砂礫，保證噴漿通暢。（3） 重復(fù)噴漿給進(jìn)攪拌重復(fù)上述工序1的操作進(jìn)行重復(fù)噴漿給進(jìn)攪拌，其差別在于鉆進(jìn)速度、樁機(jī)轉(zhuǎn)速和噴漿量不同，本工序確定的鉆進(jìn)速度為1.0m/min、鉆桿轉(zhuǎn)速為45r/min、噴漿量為15L/min。（4） 重復(fù)提升復(fù)攪重復(fù)上述工序2的操作進(jìn)行重復(fù)提升攪拌，將攪拌頭提升至地面。（5） 停機(jī)移位工序4完成后，即可完成一根攪拌樁的作業(yè)，可根據(jù)需要開動灰漿泵抽水清洗管路中殘存的水泥漿，或者移動樁機(jī)至另一樁位，開始施工另一根攪拌樁。總結(jié)工序1至工序4的各個參數(shù)匯總，見表2表2 “二噴四攪”工藝工序施工參數(shù)表工序鉆進(jìn)速度(m/min)提升速度(m/min)樁機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)噴漿量(L/min)備注噴漿預(yù)攪下沉0.6、0.8/4833溢流壩、泄洪閘提升攪拌/1.24015重復(fù)給進(jìn)攪拌1.0/4515重復(fù)提升復(fù)攪/1.24015土顆粒攪拌次數(shù)復(fù)核計算：(1)工序一攪拌次數(shù)：0.03m十0.0133m/sx0.8r/sx4=7.2次；(2)工序二攪拌次數(shù)：0.03m十0.02m/sx0.67r/sx4=4次；(3)工序三攪拌次數(shù)：0.03m十0.017m/sx0.75r/sx4=5.3次；(4)工序四攪拌次數(shù)：0.03m十0.02m/sx0.67r/sx4=4次。合計攪拌次數(shù)20.5次，滿足規(guī)范要求。4.6壁狀攪拌樁工藝閘壩水泥土攪拌樁區(qū)最下游設(shè)置一排壁狀攪拌樁，為了減少與閘壩混凝土防滲墻和下游消力池混凝土施工的干擾，施工時優(yōu)先施工下游壁狀攪拌樁。壁狀攪拌樁連續(xù)墻設(shè)計樁徑600mm，樁間搭接厚度10cm，施工時采用柱狀攪拌樁施工工藝，即“二噴四攪”施工工藝。施工工序是測量定位、漿液制備、樁機(jī)就位、噴漿攪拌施工、相鄰攪拌樁搭接施工。相鄰攪拌樁搭接施工應(yīng)保持與上