水泥砂漿攪拌施工質(zhì)量控制研究

1、水泥砂漿攪拌施工質(zhì)量控制研究張榮超（中鐵十八局集團第二工程有限公司 河北唐山 063000）摘 要 水泥砂漿攪拌樁是對軟土地基加固的一種有效處理形式。本文介紹水泥攪拌樁加固軟土地基的機理及特點、施工工藝、質(zhì)量控制、檢測方法，探討水泥砂漿攪拌樁成樁質(zhì)量的控制方法。關(guān)鍵詞 水泥砂漿攪拌樁 施工工藝 質(zhì)量控制 Abstract Cement mortar mixing piles of soft soil foundation reinforcement is an effective treatment form. This paper introduces cement stirring pil

2、e mollisol ground mechanism and characteristics, construction technique and quality control, detecting methods, discusses the cement mortar mixing pile into piles of quality control method.Key words Cement mortar mixing pile Construction technology Quality control1 前 言新建向莆鐵路將樂車站工程，起訖里程DK298+009.63DK

3、300+600，車站區(qū)域?qū)儆诘桶鹆?、丘間谷地及河流一級階地。丘陵自然坡度25°35°，植被發(fā)育地勢開闊，地形平緩，其中DK298+135DK299+910正線和站線的部分高填方區(qū)域內(nèi)，水田，魚塘大面積分布。水田、魚塘底部的淤泥層形成厚度不一的軟土層，為提高地基承載力減小路基高填方后的工后沉降量，提高地基穩(wěn)定性，起到對軟土區(qū)加固的目的，在該段設(shè)計采用水泥砂漿攪拌樁，樁徑0.5m，呈正方形布置，樁間距為1.2m，其施工方法為噴漿法或稱為深層攪拌成濕法。該方法可以增加軟土地基的承載力，減少沉降量，提高路基邊坡的穩(wěn)定性。其快速、經(jīng)濟的特點，廣泛應(yīng)用于鐵路工程軟土地基的加固處理中。

4、2 加固機理及特點2.1 加固機理 水泥砂漿攪拌樁加固軟土的機理：采用排土樁施工原理，用長螺鉆機在樁位點鉆至設(shè)計深度，在提鉆同時，用砂漿泵通過設(shè)計在鉆頭上的活門向孔內(nèi)壓灌制備好的水泥砂漿，利用水泥的水解和水化反應(yīng)，使原狀土體和水泥砂漿混合形成具有一定強度的膠結(jié)體，成樁后樁與樁間土共同作用承受上部荷載的復(fù)合地基。 2.2 特點 與其它地基加固方法相比，水泥砂漿攪拌樁具有如下特點：（1） 施工時噪音小、無震動、無污染；（2） 成樁過程中水泥砂漿與地基軟土就地攪拌，最大限度的利用了原狀土，同時沒有擠土效應(yīng)，不會使地基側(cè)向擠出；（3） 水泥砂漿與土的膠結(jié)體容重與原狀土的自然容重相接近，故基本不會對軟弱

5、下臥層產(chǎn)生附加沉降；（4） 施工方法及機具簡單，施工成本低；（5） 可多臺機械同時施工，加快施工進度，技術(shù)效果明顯，可用于大范圍的軟基處理。3 施工工藝3.1 工藝流程（見圖1） 圖1 水泥砂漿攪拌樁施工工藝多向多軸攪拌水泥砂漿樁進入已整平的場地和測放了樁位的地段準備施鉆，施鉆程序如下：a）攪拌樁機就位、調(diào)平，鉆頭對準樁位。b）攪拌下沉：啟動攪拌機，使其鉆桿沿導(dǎo)向架向下攪拌切土，此時多軸上的葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌直到設(shè)計深度，樁底應(yīng)原位攪拌不小于30s。c）攪拌、噴漿提升：多向多軸攪拌樁機鉆桿上葉片正反向旋轉(zhuǎn)攪拌提升，同時開啟送漿泵向土體噴水泥砂漿至設(shè)計樁頭標高，樁頭應(yīng)原位攪拌不小于2min。

6、d）重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計深度。e）重復(fù)攪拌、噴漿，提升鉆頭到設(shè)計標高，f）攪拌完畢，關(guān)閉機械，完成單根多向多軸攪拌水泥砂漿樁的施工。3.2 工藝流程（見圖2）樁位放樣鉆機就位按設(shè)計配合比配置水泥砂漿檢查、調(diào)整鉆機正循環(huán)鉆進至設(shè)計深度打開注漿泵反循環(huán)提鉆并噴水泥漿液至設(shè)計樁頂標高重復(fù)攪拌至設(shè)計深度提鉆噴漿至地表結(jié)束成樁施工下一根樁圖2 水泥砂漿攪拌樁施工工藝3.3 施工參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計要求及場地的地質(zhì)條件，在大面積進行水泥砂漿樁施工之前，選擇了有代表性的地段進行成樁工藝性試驗，對試驗樁進行了單樁復(fù)合地基靜載試驗、單樁豎向靜載試驗和取芯無側(cè)限抗壓強度試驗，實驗結(jié)果均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，最終確定的水

7、泥砂漿樁施工參數(shù)如下：設(shè)計樁徑為500mm正方形布置間距1.2m，采用SP-5型專用水泥砂漿攪拌樁鉆機，選用P·O42.5金牛水泥，水泥砂漿攪拌樁采用的配合比是水泥：土：砂：水：外加劑為：1.0：5.88：0.406：0.606：0.009，樁體取芯芯樣的無側(cè)限抗壓強度2.0MPa，每延米樁需用水泥48.4kg，細砂20kg，單根樁采用2次全樁長復(fù)攪，鉆頭進入持力層的工作電流為6070A,并嵌入持力層以下50cm，鉆桿下鉆的速度為0.61.0 m/min，鉆桿提升速度為1.01.5 m/min，鉆機轉(zhuǎn)速為60120 r/min,噴漿壓力為0.150.3 Mpa，噴漿量不小于56 L/

8、m，成樁樁頂標高均比設(shè)計樁頂標高高出0.5m。4 樁體的技術(shù)質(zhì)量控制和檢測方法水泥砂漿攪拌樁的施工質(zhì)量是保證其處理效果的關(guān)鍵。由于水泥砂漿攪拌樁屬隱蔽工程，如果樁體的施工質(zhì)量不好，是導(dǎo)致處理過的軟基失效或效果不好的主要原因，一旦被高填方路堤所覆蓋，其造成的質(zhì)量和運營安全隱患是不可預(yù)估且無法補救的。因此如何加強水泥砂漿攪拌樁的施工質(zhì)量控制和檢測，是整個軟土地基處理過程中的極為重要的環(huán)節(jié)。4.1 施工質(zhì)量控制（1）水田地段應(yīng)排水疏干后挖除地表0.30.5m后種植土，旱地及旱田地段挖除地表植物根系，并用優(yōu)質(zhì)土回填至設(shè)計樁頂標高，對魚塘部分排水或抽水后，用土回填至設(shè)計樁頂標高。回填土要進行碾壓，碾壓密

9、實至壓實系數(shù)K0.9，地基系數(shù)K3060MPa/m。（2）樁位嚴格按水泥砂漿攪拌樁設(shè)計圖進行測放，樁位的水平偏差50mm，施工過程中隨時測量樁的垂直偏差，其垂直度偏差小于±1%，可通過測量鉆桿的垂直度。（3）嚴格控制鉆機的下鉆深度、噴漿的均勻和停噴面，確保樁體長度；（4）采用有計量裝置的設(shè)備，對噴漿量和鉆進深度進行自動記錄，保證數(shù)據(jù)的真實性。（5）定時檢查攪拌樁的成樁直徑和攪拌均勻程度，噴漿過程中漿液應(yīng)連續(xù)攪動，防止水泥、砂沉淀，控制噴漿壓力。對使用的鉆頭定期檢查，其直徑的磨損量不得大于1cm，另外可通過改進鉆頭的上偏角度，保證鉆頭鉆進時下切上壓。（6）在成樁過程中，遇有故障而停止噴

10、漿，停機超過3小時，需拆卸導(dǎo)管清理，第二次噴漿接樁時，其重疊長度不小于1米，接樁間隔時間不能超過24小時，否則重打該樁。（7） 施工中應(yīng)認真做好施工記錄，記錄要準確可靠，記錄的深度誤差不得大于5cm，記錄的時間誤差不得大于5秒鐘。（8） 攪拌頭下沉到設(shè)計深度時，應(yīng)原地旋轉(zhuǎn)10秒鐘，待水泥砂漿送至孔底，管道壓力達1.53.0Mpa時，再旋轉(zhuǎn)上提，以保證樁端質(zhì)量。是否打進持力層可通過電流計的讀數(shù)確定，本工程的SP-5型專用水泥砂漿攪拌樁鉆機在電流達到60A-70A即表明鉆頭已開始進入持力層。（9） 對施工的水泥砂漿攪拌樁，要求送漿壓力均衡，常規(guī)工藝施工的水泥砂漿樁還應(yīng)進行復(fù)攪，以保證樁身的均勻性。

11、（10） 根據(jù)地質(zhì)條件的變化情況及時調(diào)整施工工藝參數(shù)，以確保樁的施工質(zhì)量。調(diào)整參數(shù)前應(yīng)及時向業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計部門報告，并經(jīng)同意后調(diào)整。4.2 質(zhì)量檢測方法保證水泥砂漿攪拌樁的施工質(zhì)量達到設(shè)計要求，必須對其質(zhì)量進行檢測。檢測內(nèi)容包括樁體的平面位置、樁徑、樁間距、樁的長度和樁體材料的均勻性、單樁復(fù)合地基靜載試驗、單樁豎向靜載試驗和取芯無側(cè)限抗壓強度檢測等?，F(xiàn)行的檢測方法主要有一下幾種：（1）取芯檢測：在成樁28d后在樁徑的1/4處用雙管單動取樣器在樁長范圍內(nèi)取芯，檢驗樁體完整性和均勻性，檢驗樁數(shù)為施工總樁數(shù)的0.2%，且不少于3根，樁身質(zhì)量完整性分類表（表1）。每個孔在不同深度取3個試樣做無側(cè)限抗

12、壓強度，試樣的長度一般為50cm，試驗時在其上下表面用水泥砂漿找平，然后在壓力機上進行抗壓強度試驗，測定其強度、應(yīng)變關(guān)系和變形模量。芯樣特征類別水泥砂漿攪拌樁芯樣連續(xù)、完整、表面光滑、膠結(jié)好、骨料分布均勻、呈長柱狀、斷口吻合，僅見少量氣孔類樁水泥砂漿攪拌樁芯樣連續(xù)、完整、膠結(jié)較好、骨料分布基本均勻、呈柱狀、斷口基本吻合，局部見蜂窩、麻面、溝槽類樁水泥砂漿攪拌樁芯樣膠結(jié)較好、無松散、夾泥、嚴重離析或分層現(xiàn)象，但有下列情況之一：局部水泥砂漿攪拌樁芯樣破碎且破碎長度小于10cm；骨料分布不均勻；多呈短柱狀；蜂窩、麻面、溝槽連續(xù)類樁局部水泥砂漿攪拌樁芯樣破碎且破碎長度大于10cm；芯樣任一段松散、夾泥

13、、嚴重離析或分層；鉆進困難或無法鉆進類樁表(1） 樁身質(zhì)量完整性分類表此方法做強度檢測，方法直接，數(shù)據(jù)可靠，由于全截面抗壓，可避免樁體在截面方向因強度不均勻而造成對強度的影響，試驗設(shè)備簡單易行，取芯的同時可目測樁體的外觀、色澤等，但取芯時間一般在28d以后，檢測時間長，鉆孔費用高，檢測頻率少，難以對攪拌樁質(zhì)量實施動態(tài)控制。（2）輕便觸探試驗（N10）：水泥砂漿攪拌樁在成樁3d后用輕便觸探器鉆取樁身加固土體，觀察攪拌的均勻程度，同時根據(jù)輕便觸探器擊實數(shù)判斷樁身強度，檢測樁的數(shù)量為施工總數(shù)的1%。 檢驗攪拌樁均勻性：用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察氣均勻性。 觸探試驗

14、：當(dāng)樁身1d齡期的輕便觸探器的探擊數(shù)（N10）大于15擊時，或者7d齡期的擊數(shù)（N10）大于30擊時，樁身強度滿足設(shè)計要求；觸點在樁徑的1/4處。 輕便觸探的深度一般不超過4m。（3）靜力觸探試驗：通過靜力觸探試驗，依據(jù)探頭的阻力大小估計樁體強度，并根據(jù)探頭阻力的均勻性，判斷樁體的均勻性和樁體長度。靜力觸探試驗方法簡單，操作方便，速度較快，但隨著樁體齡期的增加，強度也不斷增加，探頭難以壓入樁體。（4）地基靜載試驗：對單樁和復(fù)合地基施加靜力荷載，是檢測其力學(xué)性質(zhì)和加固效果最直接的方法，但相對于其它方法，靜載試驗比較費時，投入的費用和人力也比較大。（5）以上檢測方法各有利弊，每一種方法都不能快速、

15、有效、經(jīng)濟的對水泥砂漿攪拌樁質(zhì)量進行檢測，難以保證對樁體的動態(tài)質(zhì)量控制。在實際中，我們采用靜力觸探法和輕便動力觸探法相結(jié)合對樁體進行成樁后的早期檢測。根據(jù)輕便觸探擊數(shù)N10和水泥砂漿土體強度的對比關(guān)系確定樁身的強度，用附帶的勺鉆，在攪拌樁樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察樁芯顏色是否一致，是否存在砂漿的結(jié)核或單一的土體。當(dāng)攪拌樁的齡期超過7d，由于狀體強度的增加，探頭難以壓入，則采用標準貫入法進行檢測，樁身的強度可通過標準貫入擊數(shù)N63.5來評定，建立N63.5和無側(cè)限抗壓強度的關(guān)系，能客觀反應(yīng)樁身強度。通過鉆孔貫入過程，貫穿樁底，可檢測樁體長度。實踐證明，在施工中采用靜力觸探法和輕便動力觸探法，對攪拌樁質(zhì)量進行動態(tài)控制，在工程完工驗收時，樁體質(zhì)量的各項驗收制表均符合設(shè)計要求，真正達到了攪拌樁處理軟基的效果。5 結(jié)束語因水泥砂漿攪拌樁是處理鐵路軟土路基最常用的方法之一，施工量大，涉及面廣，但目前攪拌樁的施工隊伍施工能力良莠不齊， 且攪拌樁的施工設(shè)備無法自動地、準確地控制其施工質(zhì)量，因此，施工中一方面要加強質(zhì)量的過程控制，另一方面要尋求一套簡單、經(jīng)濟、快速、準確的質(zhì)量檢