水泥攪拌樁施工工法

水泥攪拌樁施工工法一、序言水泥攪拌樁是運(yùn)用水泥作為固化劑，使用特制的深層攪拌機(jī)械，對地基深層的軟土、軟弱土進(jìn)行攪拌使之與加固劑混合后起化學(xué)物理反應(yīng)，對軟土或軟弱土地基進(jìn)行加固的一種措施。使地基通過固化處理到達(dá)提高地基的承載能力，減少地基沉降的目的。怎樣有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量，保證軟基處理的效果是我們在工程實(shí)踐中探索的一種課題。本文通過哈大客運(yùn)專線TJ-2標(biāo)段軟土地基采用水泥攪拌樁加固地基的施工應(yīng)用，總結(jié)形成此工法。二、特點(diǎn)㈠具有投資少、抗?jié)B效果好、地基加固效果明顯等長處。㈡該工法施工簡便，施工過程較易控制，施工進(jìn)度快，適合于地下水不發(fā)育的軟弱地基加固，適合大范圍推廣、大面積施工。三、合用范圍深層水泥攪拌樁合用于處理淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土、粉黏土。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定其合用性。冬季施工時(shí)應(yīng)注意低溫對處理效果的影響四、工藝原理水泥加固土的原理是通過水泥水解、水化反應(yīng)所生成的水泥水化物與土顆粒發(fā)生離子互換、團(tuán)粒化作用、碳酸反應(yīng)以及硬凝反應(yīng)等一系列物理—化學(xué)作用，形成具有一定強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的水泥加固土。水泥加固土的強(qiáng)度取決于被加固土的性質(zhì)（含水量、有機(jī)質(zhì)及燒失量等）和加固所使用的水泥品種、標(biāo)號、摻入量以及外加劑等。加固土的抗壓強(qiáng)度伴隨水泥摻入量的增大而增大，工程常用的水泥摻入比為12％—17％，其強(qiáng)度原則值宜取試塊90天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，一般可達(dá)500—3000kPa。五、工藝流程及操作要點(diǎn)㈠、施工工藝1、施工準(zhǔn)備施工機(jī)械進(jìn)場的便道應(yīng)暢通，供電設(shè)施應(yīng)齊全。在沒有外接電源的施工現(xiàn)場，應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)。做好鉆機(jī)就位前的場地整頓，采用人工配合推土機(jī)平整場地、清除雜物，地質(zhì)軟弱區(qū)要填筑平臺；有條件的地方，可用壓路機(jī)靜壓1～2遍。同步做好排水工作。施工機(jī)械進(jìn)場后，應(yīng)對機(jī)械進(jìn)行檢查維修和運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試，施工隊(duì)伍要合理配置場地；查明施工范圍內(nèi)的障礙物，地下有無大塊石及地下管線等，空中有無高壓電線等。所有障礙物應(yīng)事先清除或設(shè)置明顯標(biāo)志避開，保證安全生產(chǎn)。對原材取樣進(jìn)行漿液配合比試驗(yàn)，確定漿液最佳配比及水泥用量。試樁：進(jìn)行成樁工藝試驗(yàn)，試樁不少于2根，確定各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)，并對試樁采用鉆孔取芯進(jìn)行樁身均勻性、強(qiáng)度等指標(biāo)檢測，檢查成樁效果，以指導(dǎo)后續(xù)水泥攪拌樁的施工。水泥攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也超高。不過攪拌次數(shù)越多，施工時(shí)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(shí)間、泵送壓力、攪拌機(jī)提高速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。2、原材料質(zhì)量控制水泥質(zhì)量是關(guān)鍵，所用水泥品種和質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定（P.o42.5一般硅酸鹽水泥）。水泥進(jìn)場之后，必須抽樣做安定性、強(qiáng)度及凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)試驗(yàn)，合格后方可使用。進(jìn)場水泥應(yīng)能滿足施工進(jìn)度的規(guī)定，要有出廠合格證，不合格或過期、受潮、硬化、變質(zhì)的水泥拒絕進(jìn)場使用，所用水泥都應(yīng)過篩。施工用水應(yīng)做水質(zhì)分析試驗(yàn)，檢查合格后方準(zhǔn)使用。3、施工放樣：首先用全站儀精確地放出施工段落的起始樁位及邊線位置，然后用鋼尺按設(shè)計(jì)規(guī)定的樁距，在施工范圍內(nèi)用小木棍標(biāo)示出樁位（按正三角形布置）。用水準(zhǔn)儀測量現(xiàn)場地面標(biāo)高，確定樁頂標(biāo)高。4、樁機(jī)安裝就位：水泥攪拌樁樁機(jī)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行全面的檢查、調(diào)整。重要有如下五點(diǎn)：①鉆頭直徑及鉆桿長度與否滿足設(shè)計(jì)規(guī)定；②輸送水泥漿的導(dǎo)管與否漏漿或堵塞；③水泥制漿罐和壓力泵與否能正常工作；④發(fā)電機(jī)或外接電源與否和樁機(jī)電路接通；⑤調(diào)整樁機(jī)機(jī)身的豎直度，環(huán)節(jié)如下：調(diào)整機(jī)身兩邊的拉桿，使機(jī)身縱向豎直；調(diào)整機(jī)身下邊的四個(gè)帶液壓裝置的支撐腳，使機(jī)身橫向豎直；縱橫向都豎直后，鉆桿上的懸錘線就會指向中心刻度并緊靠在中心度盤處。5、拌制、泵送漿液按試驗(yàn)確定的水灰比（水和水泥按重量）精確計(jì)量，水灰比為0.5，水泥摻入配比為18%，換算成每米水泥攪拌樁摻水泥量為63.6kg/m。比重控制在1.80Kg/m3。在制漿罐中進(jìn)行拌制，制漿前應(yīng)事先檢查制漿罐的尺寸，確定每次拌制水泥漿的用量，控制在整數(shù)位，據(jù)此確定每盤水泥漿液中水泥的用量，備好的漿液還應(yīng)不停地?cái)嚢?，使其均勻穩(wěn)定，不得離析或停置時(shí)間過長，超過2h的漿液應(yīng)減少標(biāo)號使用；漿液倒入集料時(shí)應(yīng)加篩過濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊，損壞泵體。泵送漿液前，管路應(yīng)保持潮濕，以利輸漿。泵送漿液過程中，泵壓應(yīng)控制在0.45MPa左右。拌和必須均勻，供漿必須持續(xù)。如碰到漿液硬結(jié)堵管，必須立即拆卸輸漿管道，清洗潔凈。單樁水泥用量的控制：控制好水灰比：按單樁長和設(shè)計(jì)提供的每米水泥用量計(jì)算出單樁水泥用量，計(jì)算公式為：單樁水泥用量=每米水泥用量×樁長。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)給出的水灰比進(jìn)行制漿，不得隨意亂調(diào)水灰比；控制好輸漿泵：泵必須有足夠的壓力和持久穩(wěn)定的輸漿能力，壓漿時(shí)的壓力控制在0.45MPa。輸漿量必須與樁機(jī)的鉆進(jìn)速度、攪拌速度及提高速度相匹配?？刂坪脴稒C(jī)的鉆進(jìn)速度提高速度,正常的攪拌及提高速率應(yīng)控制在0.6～1m／min。保證單樁的水泥用量，樁身強(qiáng)度才有保證。6、樁機(jī)鉆進(jìn)成樁①攪拌下沉和噴拌提高樁機(jī)對位后，精調(diào)樁身豎直度，使攪拌軸保持垂直；啟動攪拌鉆機(jī)，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊向下鉆進(jìn)。鉆進(jìn)速度不不小于1.0m/min，工作電流不不小于額定值80-90A；判斷鉆頭與否到達(dá)持力層一般有兩種措施：一是在樁機(jī)駕駛室觀測電流的變化。鉆機(jī)開始鉆孔及在軟弱地層鉆孔時(shí)，電流表指針在80～90A，當(dāng)鉆頭碰到持力層時(shí)，瞬間的電流將增大到120A以上。此時(shí)，應(yīng)鑒定鉆頭已到達(dá)持力層。二是在鉆機(jī)旁直觀觀測。當(dāng)鉆頭抵達(dá)持力層時(shí)，鉆桿上部的動力頭發(fā)生顫動和輕微的擺動，鉆機(jī)的動力明顯減弱，此時(shí)，可鑒定鉆頭已到達(dá)持力層。在鉆進(jìn)過程中假如電機(jī)電流表值忽然增大，電流值不小于120A，且鉆桿上部的動力頭發(fā)生顫動和輕微的擺動，鉆機(jī)的動力明顯減弱，可鑒定鉆頭已到達(dá)持力層，同步將鉆進(jìn)深度與設(shè)計(jì)深度進(jìn)行比較，相差在0.5米以內(nèi)時(shí)，可確認(rèn)已鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，此時(shí)以較慢鉆速再鉆進(jìn)不不不小于0.5米后鉆進(jìn)結(jié)束。確認(rèn)鉆進(jìn)至持力層不不不小于0.5米后，鉆機(jī)在樁端攪拌噴漿30s后勻速攪拌提高，鉆頭呈反向邊旋轉(zhuǎn)、邊提高、邊噴漿，提高過程中一直保持送漿持續(xù)，中間不得間斷，使土體和水泥漿進(jìn)行初步拌和。鉆機(jī)提高至樁頂標(biāo)高如下1.0m時(shí)宜用慢速；當(dāng)噴漿口提高至設(shè)計(jì)樁頂時(shí)，應(yīng)停止提高，攪拌20—30秒以保證樁頭均勻密實(shí)。施工時(shí)因故停漿，為防止斷樁和缺漿，應(yīng)使攪拌機(jī)下沉至停漿面如下0.5m處，待恢復(fù)供漿后再噴漿提高。②反復(fù)攪拌下沉和提高攪拌鉆頭提高至樁頂，進(jìn)行反復(fù)攪拌。重新開起鉆頭，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)、邊鉆進(jìn)、邊噴漿至設(shè)計(jì)規(guī)定復(fù)拌的深度后，再反向邊旋轉(zhuǎn)、邊噴漿、邊提高。使受到攪動的土塊被充足粉碎，土體和水泥漿能充足拌和均勻；每根樁均要進(jìn)行復(fù)攪復(fù)噴。攪拌采用少許多次噴漿的措施，保證不少于3次攪拌噴漿，同步保證2次復(fù)拌。③現(xiàn)場操作人員應(yīng)詳細(xì)填寫≤漿體噴射攪拌樁施工登記表≥。7.鉆機(jī)移位樁機(jī)移至下一樁位，反復(fù)進(jìn)行上述環(huán)節(jié)的施工次序。水泥攪拌樁工藝流程㈡、施工質(zhì)量控制要點(diǎn)1、施工現(xiàn)場事先予以平整，不得回填雜填土或生活垃圾。施工前檢查機(jī)具性能和施工工藝各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實(shí)際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時(shí)提供現(xiàn)場監(jiān)理工程師，以作為控制攪拌樁質(zhì)量的根據(jù)。2、施工過程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及工藝規(guī)定進(jìn)行。成樁過程中，以三次至四次噴漿四次攪拌為宜，復(fù)攪時(shí)應(yīng)防止?jié){液上冒。3、施工中一直保持?jǐn)嚢铇稒C(jī)底盤的水平和導(dǎo)向架的垂直，攪拌樁的垂直偏差不得超過1%，樁位的偏差不不小于50mm，成樁直徑及樁長滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。4、制備好的漿液不得離析，不得停放時(shí)間過長，泵送必須持續(xù)。5、前臺操作與后臺供漿應(yīng)親密配合，前臺攪拌機(jī)噴漿提高的次數(shù)和速度與試驗(yàn)樁已標(biāo)定的施工工藝參數(shù)相吻合。6、后臺供漿停機(jī)時(shí)，及時(shí)告知前臺以防止斷樁和缺漿。使攪拌樁機(jī)下沉至停漿點(diǎn)如下0.5m，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提高。停機(jī)后3小時(shí)，應(yīng)在原樁位旁進(jìn)行補(bǔ)樁處理。并將輸漿管拆下，妥為清洗。噴漿攪拌提高的速度和攪拌次數(shù)符合設(shè)計(jì)及施工工藝規(guī)定，噴漿量及提高速度等由流量計(jì)控制并有專人記錄。7、當(dāng)攪拌樁樁頂靠近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)尤其注意樁頭的施工質(zhì)量，樁頂1－1.5米范圍內(nèi)增長噴漿攪拌一次。同步攪拌自地面如下1m噴漿攪拌提高出地面時(shí)，宜應(yīng)慢速，當(dāng)噴漿口至樁頂標(biāo)高時(shí)，宜停止提高，攪拌10--20秒，以保證樁頭密實(shí)均勻。8、當(dāng)輸漿管有彎折、外壓或漏漿狀況時(shí)要及時(shí)檢查、理順管道，清除外壓，發(fā)現(xiàn)漏漿點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漏，嚴(yán)重時(shí)停機(jī)換管當(dāng)輸漿管道過長，沿程壓力損失增大時(shí)可使制漿池布置靠近樁位，以縮短送漿管道。9、當(dāng)鉆進(jìn)攪拌中碰到阻力較大，鉆進(jìn)太慢，應(yīng)增長攪拌機(jī)自重，然后啟動加壓裝置加壓，或邊輸入漿液邊攪拌鉆進(jìn)。10、當(dāng)?shù)乇頊囟鹊陀?度時(shí)，不得施工水泥攪拌樁。11、隨時(shí)檢查施工記錄，評估成樁質(zhì)量，如有不合格樁或異常狀況，應(yīng)及時(shí)采用補(bǔ)樁或其他處理措施的。12、水泥攪拌樁成樁過程由現(xiàn)場值班人員指揮，樁機(jī)操作手和壓漿泵操作手親密配合，按照邊攪拌邊噴漿的原則，防止出現(xiàn)因噴漿口堵塞而出現(xiàn)只攪拌不噴漿。13、水泥攪拌樁成樁后水泥攪拌樁未達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度前,樁頂以上沒有一米厚墊層狀況下嚴(yán)禁大型機(jī)械進(jìn)入施工區(qū)。14、鉆機(jī)成孔和噴漿過程中，應(yīng)將廢棄的加固料及冒漿回收處理，防止污染環(huán)境六、材料水泥采用不低于42.5級一般硅酸鹽水泥，也可采用礦渣水泥。對進(jìn)場的同廠家、同品種、同規(guī)格、同批號的水泥以200T為一檢查批，按有關(guān)的檢查措施做膠砂強(qiáng)度、安定性、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間等項(xiàng)目試驗(yàn)，符合原則時(shí)方可使用，受潮結(jié)塊的水泥不容許使用。施工用水要通過化驗(yàn)，合格后方可使用。七、機(jī)具設(shè)備每個(gè)作業(yè)班組配置1臺PH-5A型水泥攪拌樁鉆機(jī)，1臺ZJ-50型壓漿泵，1臺JBR-2型水泥漿攪拌機(jī)，每臺水泥攪拌樁鉆機(jī)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)可完畢水泥攪拌樁約260米。詳細(xì)施工時(shí)根據(jù)工程量的大小及施工工期安排確定攪拌樁機(jī)、壓漿泵、水泥凈漿攪拌機(jī)數(shù)量。八、勞動組織及安全㈠、勞動組織正常施工中每臺水泥攪拌樁鉆機(jī)配置操作人員3人，每臺壓漿泵、水泥凈漿攪拌機(jī)配置操作人員3人，每班配置現(xiàn)場管理人員1人，技術(shù)員1人，試驗(yàn)員1人，電工1人，機(jī)械修理工1人。按全天兩班制，則每臺鉆機(jī)需配置施工作業(yè)人員16人。施工管理人員6人。㈡、安全注意事項(xiàng)1、場地要平整，陡坡較大要打臺階施工；2、雨天積水要及時(shí)抽排，防止積水浸軟路基面，防止鉆機(jī)慶翻事故；3、電線電纜要架空布置，采用不要的絕緣措施，以免發(fā)生觸電事故；4、佩帶必要的安全防護(hù)用品，如安全帽、絕緣鞋、防塵口罩等；5、常常對機(jī)械進(jìn)行維護(hù)，加強(qiáng)保養(yǎng)，損壞的部件要及時(shí)更換，保證機(jī)械正常、安全運(yùn)轉(zhuǎn)；6、嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)，施工操作人員要進(jìn)行培訓(xùn)，獲得合格證件后方可上崗作業(yè)。九、質(zhì)量規(guī)定本工法執(zhí)行的質(zhì)量原則為《客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行原則》鐵建設(shè)【】160號設(shè)計(jì)參數(shù)：單樁豎向承載力163.62KN,復(fù)合地基承載力246.93Kpa～343.64KPa,28d立方體抗壓強(qiáng)度平均值2.5MPa。㈠、水泥攪拌樁施工的容許偏差、檢查數(shù)量及檢查措施見下表序號 檢查項(xiàng)目 容許偏差 施工單位檢查數(shù)量 檢查措施1 樁位（縱橫向） 50mm 按成樁總數(shù)的10%抽樣檢查，且每檢查批不少于5根 經(jīng)緯儀或鋼尺丈量2 樁身垂直度 1% 經(jīng)緯儀或吊線測鉆桿傾斜度3 樁體有效直徑 不不不小于設(shè)計(jì)值 開挖50～100mm后鋼尺丈量㈡、水泥攪拌樁樁身完整性、均勻性、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，施工單位抽樣檢查頻率為總數(shù)的2‰，且不少于3根。監(jiān)理單位按施工單位抽樣數(shù)量的20%見證檢查。施工完畢后28d，在每根檢測樁樁徑方向1/4處、樁長范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀測其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣照片，取不一樣深度的3個(gè)試樣作無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。㈢、復(fù)合地基的承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。檢查數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，且不少于3根，監(jiān)理單位見證檢查，勘察設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場確認(rèn)，檢查措施為平板荷載試驗(yàn)。十、效益分析：㈠、施工過程中我們采用“四噴四攪”工藝，嚴(yán)格控制每次噴漿量，提高了水泥攪拌樁成樁質(zhì)量，水泥漿比重比設(shè)計(jì)減少了0.3～0.5kg/m3,節(jié)省了水泥用量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。㈡、施工機(jī)械重量輕，短距離內(nèi)可以自己行走，轉(zhuǎn)場時(shí)間較短，就位時(shí)間短，可以持續(xù)作業(yè)，一天兩班作業(yè)只需6人，有效的保證了施工進(jìn)度；㈢、遵照環(huán)境保護(hù)理念，現(xiàn)場文明施工，作業(yè)環(huán)境得到極大改善，粉塵污染得到有效控制，到達(dá)國家及地方政府規(guī)定的環(huán)境保護(hù)規(guī)定。十一、應(yīng)用實(shí)例哈大鐵路客運(yùn)專線TJ-2標(biāo)段D1K509+215.25～D1K520+546.46段，路基工程長度7012.23米，水泥攪拌樁地基處理段落長3488.35米，樁長合計(jì)939447延米，地質(zhì)狀況：上部為粉質(zhì)粘土，呈層狀分布于地表，具有中等壓縮性及凍脹性；下部為砂巖夾泥巖，呈層狀分布于粉質(zhì)粘土下部，為水泥攪拌樁的持力層。水泥攪拌樁設(shè)計(jì)樁長：3-10米；水