釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)

釘形水泥土雙向攪拌樁施工技術(shù)摘要：結(jié)合湖東路東延第2合同段軟土路基釘形水泥土雙向攪拌樁的施工應(yīng)用，對軟基處理釘形水泥土雙向攪拌樁的施工從設(shè)備選用、現(xiàn)場準(zhǔn)備、施工工藝、質(zhì)量控制和技術(shù)要點(diǎn)等做了分析與介紹，對釘形水泥土雙向攪拌樁的施工具有一定指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：軟土路基；釘形水泥土；雙向攪拌樁；施工工藝；質(zhì)量控制中圖分類號：TU472.36文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009－7767（2011）04－0000－00ConstructionTechnologyofTwo-wayMixingSoilCementPileinNail-shapedY水泥土攪拌樁是指利用水泥、石灰等膠凝材料作為固結(jié)劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基中就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基[1]。由于其具有施工方便和快捷，可有效縮短工期；并且減少噪聲、振動小等優(yōu)點(diǎn)，在軟土地基處理工程中得到較為廣泛地應(yīng)用。但常規(guī)的水泥土攪拌樁施工，成樁質(zhì)量和軟基處理效果不是很理想，容易發(fā)生樁身強(qiáng)度不足，承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。釘形水泥土雙向攪拌樁是對常規(guī)水泥土攪拌樁的重大改進(jìn)，它利用內(nèi)外鉆桿同時雙向攪拌，阻斷了水泥漿上冒的途徑，并且通過鉆頭上葉片的伸縮，使樁體上部直徑擴(kuò)大，有效改善復(fù)合地基的承載特性，充分發(fā)揮地基土與增強(qiáng)體2部分承擔(dān)荷載的潛能，使水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量和軟基處理效果得到了較好的保障。本文通過湖東路東延第2合同段工程項(xiàng)目軟土路基釘形水泥土雙向攪拌樁的施工應(yīng)用，對軟基處理釘形水泥土雙向攪拌樁的施工從設(shè)備選用、現(xiàn)場準(zhǔn)備、施工工藝、質(zhì)量控制和技術(shù)要點(diǎn)等做了較為全面的分析與介紹，對軟土路基釘形水泥土雙向攪拌樁的施工具有一定指導(dǎo)意義。施工機(jī)械選擇釘形水泥土雙向攪拌樁的施工設(shè)備是在常規(guī)水泥土攪拌樁施工設(shè)備的基礎(chǔ)上配備專用的功能性箱體與多功能的鉆頭，以達(dá)到攪拌鉆頭能自動伸縮、擴(kuò)大樁體上部處理直徑、形成釘形水泥土攪拌樁的效果。1.1施工主要技術(shù)參數(shù)（見表1）表1施工主要技術(shù)參數(shù)序號名稱技術(shù)參數(shù)序號名稱技術(shù)參數(shù)1鉆進(jìn)速度/（mm/minn）0.5～0.886葉片間距/mmm150～30002提升速度/（mm/minn）0.7～1.007葉片寬度/mmm80～1003內(nèi)鉆桿轉(zhuǎn)速/（r/miin）≥608葉片厚度/mmm25～404外鉆桿轉(zhuǎn)速/（r/miin）≥709葉片傾角/o10～205噴漿壓力/MPPa0.25～0..41.2施工設(shè)備選用根據(jù)工程設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場地質(zhì)情況，為保證順利施工，采用DM-3型水泥深層水泥攪拌樁機(jī)和UBJ-1.8型灰漿泵，開動1臺樁機(jī)，主要設(shè)備配套如下（見表2）。表2主要設(shè)備配套序號設(shè)備名稱型號單位數(shù)量用電量（kW）1雙向深層攪樁機(jī)機(jī)DM-3臺23002灰漿泵UBJ-18臺243灰漿攪拌機(jī)2001臺234電焊機(jī)BX-200臺1175鋼卷尺50m把36磅秤1000㎏臺17電腦臺28泥漿比重計(jì)臺29手推車輛2施工準(zhǔn)備2.1準(zhǔn)備工作在釘形與雙向水泥土攪拌樁施工前，必須做好施工現(xiàn)場的開工準(zhǔn)備工作，具體包括以下幾方面：1）施工場地已平整，地上、地下障礙物已清除，場地滿足樁機(jī)的移位要求；2）按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行施工放線、確定樁位；3）根據(jù)工藝性試樁的結(jié)果，確定鉆進(jìn)及提升速度、工作壓力、最佳灰漿稠度等技術(shù)參數(shù)，制定施工組織設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制措施；4）準(zhǔn)備好施工所需的各種材料，并檢驗(yàn)合格。2.2工藝性試樁為嚴(yán)格控制釘形水泥土雙向攪拌樁的施工質(zhì)量，更科學(xué)地指導(dǎo)施工，在正式開工前，必須進(jìn)行現(xiàn)場試樁檢驗(yàn)，其目的為：1）確定水泥漿液重度和輸漿量，選擇合適的輸漿泵；2）掌握下鉆和提升的難易程度，確定鉆頭進(jìn)入土層的電流變化；3）檢驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)所確定的水灰比和配合比是否符合；4）合理選擇噴漿口的位置及大小；5）掌握攪拌機(jī)提升、下沉、復(fù)攪的速度，確定水泥漿到達(dá)噴漿口的時間等參數(shù)；6）驗(yàn)證成樁的均勻度及樁徑大小。一般情況下，同一場地試樁數(shù)量不少于3根；根據(jù)工藝性試樁檢測結(jié)果編寫施工組織設(shè)計(jì)，組織現(xiàn)場實(shí)施。3施工根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、有關(guān)技術(shù)要求及工藝性試樁結(jié)果，該工程項(xiàng)目釘形水泥土雙向深層攪拌樁下部采用二攪一噴施工工藝、上部擴(kuò)大頭部分采用四攪三噴工藝。3.1工藝流程[2]樁機(jī)定位提升攪拌縮徑下沉切土下沉樁機(jī)定位提升攪拌縮徑下沉切土下沉擴(kuò)徑提升擴(kuò)徑下沉提升攪拌擴(kuò)徑提升擴(kuò)徑下沉提升攪拌具體說明如下。1）雙向深層攪拌樁機(jī)定位：放線、定位，安裝打樁機(jī)，并移至指定樁位對中。2）擴(kuò)大頭部位切土下沉：開啟攪拌機(jī)，并使葉片伸展至上部擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)直徑，雙向深層攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，同時啟動水泥灰漿泵向軟土層噴水泥漿液，攪拌設(shè)備的2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外鉆桿同時雙向切割攪拌土體，直到上部擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度（上部一攪一噴）。3）攪拌樁下部縮徑切土下沉：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使葉片收縮到樁體下部設(shè)計(jì)直徑，攪拌設(shè)備的2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)和切割攪拌土體，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的深度，并在樁底處持續(xù)噴射漿液攪拌不少于10s（下部1攪1噴）。4）雙向深層攪拌樁提升攪拌：關(guān)閉灰漿泵，提升攪拌設(shè)備，使2組葉片同時雙向攪拌水泥土，直至擴(kuò)大頭底面（下部2攪）。5）擴(kuò)徑部位提升攪拌：改變鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，使攪拌機(jī)葉片伸展至上部擴(kuò)大頭直徑，開啟灰漿泵，2組葉片同時雙向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表面（上部2攪2噴）；6）上部擴(kuò)大頭再次下沉攪拌：開啟灰漿泵，2組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴(kuò)大頭設(shè)計(jì)深度（上部3攪3噴）;7）上部提升再次攪拌：關(guān)閉灰漿泵、提升攪拌機(jī)，攪拌機(jī)2組葉片同時雙向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至地表面（或樁頂以上50cm），完成攪拌作業(yè)（上部4攪3噴）。8）樁頂處理：樁頂人工修整，完成、移機(jī)。3.2技術(shù)要點(diǎn)1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求配制漿液，水泥漿水灰比0.5～0.6，地基含水量高者取小值。重度控制在1.73g/cm3，φ100攪拌樁水泥滲入量參考值為220kg/m，φ50攪拌樁水泥滲入量參考值為55kg/m。2）供漿必須連續(xù)，拌合必須均勻，一旦因故停漿、斷漿或缺漿，應(yīng)將攪拌機(jī)鉆頭回到停漿前1m處，待恢復(fù)供漿后繼續(xù)施工。如停漿時間超過3h，為防止?jié){液凝固堵管，應(yīng)先拆除輸漿管路，清洗后備用。3）施工中若發(fā)現(xiàn)噴漿不足，應(yīng)在旁邊補(bǔ)樁1根，補(bǔ)樁樁長和噴漿量均不得小于設(shè)計(jì)值。4）大直徑釘形水泥土雙向攪拌樁在擴(kuò)大頭以下1～2m范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)降低攪拌機(jī)下沉和提升速度，以增加該樁段的噴漿量和攪拌次數(shù)，保證過渡段的施工質(zhì)量。5）釘形水泥土雙向攪拌樁樁距偏差±50mm，垂直度偏差不大于1.5%。6）全樁須注漿均勻，不得發(fā)生夾心層；壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管道保持順暢，不允許堵塞。若發(fā)現(xiàn)管道堵塞，應(yīng)立即停泵進(jìn)行處理，處理結(jié)束后立即把攪拌鉆具下沉1.0m后方能注漿，恢復(fù)正常攪拌，以防斷樁。4質(zhì)量控制及質(zhì)量檢驗(yàn)4.1質(zhì)量控制為了保證施工質(zhì)量，必須根據(jù)工藝性試樁確定的各種技術(shù)參數(shù)，制定施工要點(diǎn)控制施工質(zhì)量。1）嚴(yán)格控制深層雙向攪拌樁的下鉆深度以及噴漿高程和停漿面，確保水泥漿液噴入量和噴漿長度滿足設(shè)計(jì)要求。為確保水泥土攪拌樁的垂直度，首先應(yīng)控制導(dǎo)向架的垂直度和起吊設(shè)備的平整度。水泥土攪拌樁垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于5%。為保證攪拌樁的成樁質(zhì)量，水泥漿必須按試驗(yàn)配比進(jìn)行拌制，并保證其連續(xù)噴漿，漿液儲存量不少于1根樁的用量。每根樁所需的漿液需1次拌制完成，并在1h內(nèi)用完。為保證漿液順暢，應(yīng)經(jīng)常檢查輸漿管，不得有泄露和堵塞現(xiàn)象發(fā)生。定期檢查鉆頭，保持鉆頭直徑誤差在-1～+3之間。6）攪拌樁施工完畢，應(yīng)對樁頂0.3～0.5m范圍進(jìn)行處理，處理方法有：一是將樁頂質(zhì)量較差部分人工挖除；二是在距攪拌樁頂面1.0～1.5m的范圍內(nèi)，進(jìn)行二次噴漿攪拌并人工修整。4.2質(zhì)量檢驗(yàn)1）成樁質(zhì)量檢查。釘形攪拌樁質(zhì)量檢查應(yīng)貫穿施工全過程，施工過程中應(yīng)隨時檢查現(xiàn)場施工和計(jì)量記錄，并按規(guī)定的施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量檢查。檢查的重點(diǎn)是：攪拌機(jī)提升和下沉速度，內(nèi)外鉆桿轉(zhuǎn)速，停漿處理方法，樁長和單樁施工時間，以及水泥用量等。2）樁身質(zhì)量檢測。釘形攪拌樁成樁7d后采用淺部開挖觀察樁體成形情況和攪拌均勻程度，并檢驗(yàn)樁身直徑，檢查頻率為1‰，且不少于3根；成樁28d后應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和取芯進(jìn)行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢驗(yàn)樁數(shù)應(yīng)隨機(jī)抽取總樁數(shù)的5‰，且不少于3根。該工程設(shè)計(jì)28d釘形水泥土雙向攪拌樁無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均不小于0.8MPa，最小值不小于0.5MPa；釘形攪拌樁擴(kuò)大頭部分宜在小直徑樁外取芯，通過芯樣對樁長、擴(kuò)大頭長度、強(qiáng)度、均勻性等綜合評價。3）承載力檢驗(yàn)。釘形攪拌樁復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)采用復(fù)合地基靜載試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力115kPa，單根承載力標(biāo)準(zhǔn)值140kN。復(fù)合地基承載力試驗(yàn)必須在樁身強(qiáng)度滿足荷載試驗(yàn)條件，并在攪拌樁完成28d后進(jìn)行，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁量的1‰～2‰，且每個單項(xiàng)工程不少于3根。5結(jié)語該項(xiàng)目軟基處理共完成釘形水泥土雙向攪拌樁4777根，總長52547m。從水泥土攪拌樁芯樣檢測和28d靜荷載試驗(yàn)檢測結(jié)果分析，檢驗(yàn)批的單樁最大試驗(yàn)荷載最高為280KN，最低為230KN；鉆孔芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測最高1.7Mpa,最低1.3Mpa，完全滿足本項(xiàng)目單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值140KN和芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度0.8Mpa的設(shè)計(jì)要求，同時也滿足復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值115Kpa的要求。通過釘形水泥土雙向攪拌樁成樁質(zhì)量檢查、樁身質(zhì)量檢測和承載力的檢驗(yàn)證明，與常規(guī)的水泥土攪拌樁施工相比較，釘形水泥土雙向攪拌樁的成樁質(zhì)量和軟基處理效果均有較大提高，在質(zhì)量得到提高的同時，軟基處理總成本有所下降，因此在市政道路軟土路基處理中具有推廣價值。參考文獻(xiàn)：[1]中國建筑科學(xué)研究院．JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.第3頁[2]東南大學(xué)巖土工程研究所、江蘇省建筑科學(xué)研究有限公司.蘇JG/T024-2007釘形水泥土雙向攪拌樁復(fù)