水泥攪拌樁處理鐵路軟弱地基施工技術

侯建杰

水泥攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基方法的一種形式,它是利用水泥、石膏等材料作為固化劑,通過特制的攪拌機械就地將軟土和固化劑強制攪拌,發生一系列物理—化學反應而形成的柱狀固結體;它是攪拌樁的一種,能使軟弱土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。水泥攪拌樁適用于飽和軟黏土、亞黏土、砂類土、黃土、淤泥質土等地基,具有適用范圍廣、工藝簡便、固結體質量容易控制等特點。

1 工程概況

廣州—珠海鐵路SG-5標段(DK124+658～DK187+700)位于珠三角的西翼,橫跨江門、珠海兩市,線路正線長度63.225 km,鐵路等級為Ⅰ級,正線數目為單線。DK135+500～DK135+830段,地貌為丘陵緩坡及寬闊的丘間谷地,地形平緩開闊。地層有沖擊成因的淤泥質土、黏土及砂層分布,地表以下1.0 m～2.0 m為普通土,γ=18 kN/m3,Es=3 MPa,C=20 kPa,φ=25°,φcu=25°;2.0 m～4.6 m為淤泥質土,γ=15.7 kN/m3,Es=2.0 M Pa,C=5.2 kPa,φ=4°,φcu=13°;4.6 m～ 6.6 m 為淤泥質粉黏土,γ=17.3 kN/m3,Es=2.6 MPa,C=9.0 kPa,φ=8°,φcu=7°;往下為中砂層,厚3 m～12 m,基巖為燕山區花崗巖,全風化。該段路基采用水泥攪拌樁加固,樁徑0.5 m,樁間距1.1 m～1.3 m,正三角形布置,樁頂鋪設0.5 m厚砂礫石墊層,中間鋪一層50 kN/m的土工格柵。

2 施工工藝

2.1 工藝性試驗

1)工藝選擇。采用濕法按二噴四攪工藝施工(見表1)。

表1 二噴四攪濕噴法[1.08 m(四擋)下→1.27 m(四擋)上]

2)選定配合比及摻量。試樁水灰比按0.5∶1(重量比)進行,其水泥摻入量按50 kg/m,55 kg/m,60 kg/m,65 kg/m四種控制,攪拌樁采用PC32.5水泥,石膏摻量為水泥重量的2%。

3)試樁檢測。試樁施工完成28 d后,采用雙管單動取芯法取芯,檢驗樁體的連續性和完整性,樁頂面以下0.5 m,1.0 m,1.5 m截取三段樁體,進行無側限抗壓強度試驗,各種配比成樁檢驗2根。同時選擇2根～3根進行單樁承載力試驗。最終選定無側限抗壓強度和承載力試驗均滿足設計要求的參數進行施工,并報監理和業主審批。

2.2 水泥攪拌樁施工工藝流程

水泥攪拌樁施工工藝流程見圖1。

2.3 施工工序

1)樁位放樣:施工前先平整場地,根據設計樁位進行施工放樣,在樁位處用細竹樁設立標記,以便進行樁基對位。2)攪拌機械就位,對中樁位,測試樁機垂直度并注意機械的穩定和平衡。3)啟動調試攪拌機械。4)制備水泥漿,并注入集料斗中,水泥漿機不能停,且漿液拌制好到噴出時間間隔盡量縮短,防止結塊或離析。5)第一次下沉噴漿攪拌,攪拌機到達設計深度后,為保證水泥攪拌樁樁端及樁身質量,在樁底部停留10 s進行磨樁端,按規定速度提升攪拌機鉆頭。噴漿過程不能斷漿或停機,防止堵塞。6)第一次提升噴漿攪拌,攪拌機到達停漿面,為保證水泥攪拌樁樁頂及樁身質量,在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30 s。7)重復對攪拌樁樁身進行二次攪拌,少量噴漿防堵管,按確定的速度提升攪拌機。8)成樁結束,移動攪拌樁機,施工下一根樁。

2.4 質量控制

1)施工時根據鉆孔機械對底層的電流感應及壓力表的壓力反饋,流塑地層可以適當進行噴量的增加。2)所有施工機械均應編號,應將現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責任到人。3)水泥攪拌樁開鉆之前,應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象,待水排盡后方可下鉆。4)為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求,在主機上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。5)對每根成型的攪拌樁質量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴射攪拌提升時間以及復攪次數。6)施工人員必須檢查鉆機的計量器和打印機的完好性、準確性。隨時檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項技術參數,對不符合設計要求的樁體及時采取補救措施。7)施工前應畫好施工樁位圖,對每一個樁進行編號,然后根據樁位圖進行施工現場定位并掛上明顯的編號牌(或辨認標志),防止施工時漏樁。

2.5 安全控制

1)嚴格執行安全操作規程,做好安全教育和過程檢查。

2)各類密封圈必須完整良好,安全閥中安全銷要進行試壓試驗,指定專人定期檢查壓力表。

3)高壓泵司機、鉆機司機和漿液攪拌組要密切配合,一旦發生故障,要及時聯系停泵停機,及時排除故障,做好設備運轉情況的記錄,以備復查分析。

2.6 質量檢查

成樁28 d后,進行單樁承載力和取芯無側限抗壓強度試驗,抽檢數量為總樁數的2‰,且不少于3根。

3 結語

水泥攪拌樁是一項比較難以控制的施工工藝,廣珠鐵路引入水泥攪拌樁加固軟土地基,是成熟技術在新領域中的一次運用,SG-5標段在鐵路軟土地基處理62萬延米攪拌樁施工中,嚴格按照規范及設計要求去施工,嚴格質量控制,取得了優異的成績。通過對水泥攪拌樁28 d后,鉆芯取樣無側限抗壓強度和單樁靜荷載檢測,達到合格率100%,檢測各項指標均達到設計要求。通過施工積累了水泥攪拌樁施工的寶貴經驗,為今后同類工程在類似地質條件下的施工提供了技術參考。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規范[S].

[2]GB 50202-2002,建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].