水泥攪拌樁施工工藝性成樁試驗(yàn)淺析

胥細(xì)望

（新疆海天工程監(jiān)理有限公司　新疆　烏魯木齊　830000）

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水泥攪拌樁施工工藝性成樁試驗(yàn)淺析

胥細(xì)望

（新疆海天工程監(jiān)理有限公司新疆烏魯木齊830000）

摘要水泥攪拌樁是加固軟土地基的一項(xiàng)廣泛采用的措施，它具有施工方便成本低的特點(diǎn)。施工工藝性成樁試驗(yàn)是水泥攪拌樁施工過程中的一個必不可少的環(huán)節(jié)，它為后續(xù)的正式施工提供必要的參數(shù)和指導(dǎo)。本文結(jié)合出山店工程對水泥攪拌樁施工工藝性成樁試驗(yàn)進(jìn)行一個較為全面的介紹，為其它相關(guān)工程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞水泥攪拌樁；施工；成樁試驗(yàn)

1　引言

水泥攪拌樁分為濕法和干法，其中濕法水泥攪拌樁就是采用水泥作為主要的固化劑，施工時采用相關(guān)機(jī)械將預(yù)先拌制好的水泥漿液注入到軟土地基中，將軟土和水泥漿液強(qiáng)制拌合以提高軟土地基的一種施工工藝[1-4]。由于水泥攪拌樁優(yōu)點(diǎn)突出，各種施工工藝不斷涌現(xiàn)，對水泥攪拌樁進(jìn)行施工工藝性成樁試驗(yàn)是其中必不可少的一個環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到后期水泥攪拌樁的施工，對水泥攪拌樁施工工藝性成樁試驗(yàn)進(jìn)行介紹和分析是很有必要的。

2　工程概況

河南出山店水庫是以防洪為主的大型控制性工程，總庫容12.37億m3，其中防洪庫容6.6億m3，電站裝機(jī)容量2900kw，年均發(fā)電量856萬度。水庫由主壩、副壩、灌溉洞、電站廠房等4部分組成。

導(dǎo)流明渠工程肩負(fù)非汛期、汛期過流功能，作用巨大。工程全長1264.5m，由進(jìn)口段、明渠段和出口段三部分組成。明渠底板位于不良級配砂層上，為避免水流淘刷帶來的不利影響，在導(dǎo)流明渠進(jìn)口段和出口段渠底邊線兩側(cè)和樁號0+000及1+168.59橫向設(shè)置水泥攪拌樁加固地基。樁徑50cm，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，樁頂部與明渠底板護(hù)砌底部平齊，樁深度至良好級配礫石層下1.0m，進(jìn)口段樁底高程為70m，出口段樁底高程為68.5m，樁間距為40cm，采用套樁連接，平面布置上形成U型。

3　試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

為了更加科學(xué)地指導(dǎo)施工，使實(shí)際工程中的水泥攪拌樁施工質(zhì)量得到良好的控制，在攪拌樁正式施工之間有必要進(jìn)行施工的工藝性試驗(yàn)。一般情況下進(jìn)行工藝性試驗(yàn)可以達(dá)到以下目的：(1)確定合理的室內(nèi)配合比；(2)了解地層特性，便于確定實(shí)際施工中機(jī)械的下鉆和提升難度；(3)確定實(shí)際施工中各種機(jī)械控制的合理參數(shù)；(4)確定合理的水泥漿液的密度以及施工機(jī)械的實(shí)際施工輸漿量。

本工程的試驗(yàn)?zāi)康闹饕峭ㄟ^現(xiàn)場試驗(yàn)，確定能滿足本工程地質(zhì)條件的攪拌設(shè)備以及通過現(xiàn)場試驗(yàn)，確定能滿足設(shè)計(jì)要求的水泥強(qiáng)度所對應(yīng)的水泥摻量和施工工藝及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

4　水泥攪拌樁的試驗(yàn)施工

4.1樁機(jī)類型的選擇

在水泥攪拌機(jī)的施工中所采用的施工機(jī)械較多，而且多為大型機(jī)械，比如深層攪拌裝機(jī)及其配套設(shè)備、灰漿攪拌機(jī)以及鉆機(jī)等。合理選用相關(guān)機(jī)械進(jìn)行施工可以達(dá)到最高的施工效應(yīng)并且發(fā)揮其較高的經(jīng)濟(jì)效益。在水泥攪拌樁的試驗(yàn)施工也是很有必要進(jìn)行機(jī)械的選擇的。本試驗(yàn)主要機(jī)械配置表如表1所示。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件及建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79.2012)要求，當(dāng)?shù)鼗撂烊缓啃∮?0%時不宜采用粉體攪拌法，因此本試驗(yàn)采用水泥攪拌樁漿液攪拌法（以下簡稱為濕法）施工，擬采用一臺單軸攪拌樁機(jī)進(jìn)行施工。

4.2試驗(yàn)數(shù)量、水泥摻量和水灰比

現(xiàn)場工藝性成樁試驗(yàn)的試樁一般只采用10根左右，同時即使是在條件收到較大限制的情況下，每種配合比的試樁根數(shù)都應(yīng)該不小于2根，另外成樁試驗(yàn)的地址一般選在地址條件最差的地段，這樣便于后續(xù)的施工控制。本文每個配合比下的試驗(yàn)數(shù)量為3根。實(shí)際工程中水泥土的強(qiáng)度明顯是隨著水泥滲入量的增加而增加的，當(dāng)水泥的摻量較低時，水泥與土體的反映表現(xiàn)較弱，而導(dǎo)致土體的固化并不全面。因此在實(shí)際施工中，應(yīng)經(jīng)多次試驗(yàn)選用合適的水泥摻入量的比值，一般情況下在水泥攪拌樁的施工中水泥摻入比應(yīng)大于10%。

現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范中只是要求水灰比應(yīng)通過成樁試驗(yàn)來進(jìn)行確定，目前本實(shí)驗(yàn)的目的之一就是確定水灰比。在實(shí)際施工中，如果只按照水灰比進(jìn)行制備水泥漿而不參加任何外加劑，所制備的水泥漿結(jié)果往往是較為粘稠的，它的可泵性較差，根據(jù)目前情況，可以泵送的水灰比一般在0.6～0.7之間。一般情況下水灰比的取值應(yīng)該根據(jù)可泵性和水泥土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度兩方面來進(jìn)行確定。其中可泵性是前提，在此基礎(chǔ)上應(yīng)該通過調(diào)整水泥摻量、強(qiáng)度等級和外加劑來達(dá)到水泥強(qiáng)度的要求。

表1　試驗(yàn)主要施工機(jī)械配置表

本工程中根據(jù)實(shí)際情況，水泥攪拌樁試樁水泥分別按加固濕土重的15%、18%、21%摻入，每延米水泥用量為54kg、64.6kg、75.3kg,水膠比為0.5，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，試樁數(shù)量為3根。

圖1　施工工藝流程圖

4.3施工準(zhǔn)備

在實(shí)際工程開始施工之前必須進(jìn)行相應(yīng)的施工準(zhǔn)備工作。首先必須掌握和熟悉所有技術(shù)和設(shè)計(jì)資料以及相關(guān)的要求。備齊所有的施工設(shè)備和器具，并且保證所有設(shè)備滿足施工工藝的要求，所有的工程技術(shù)人員必須具有相應(yīng)的職稱并且持證上崗。施工之前必須平整場地，清除障礙物并對不利的地質(zhì)條件進(jìn)行必要的處理。仔細(xì)認(rèn)真審核施工的圖紙和施工方案的可行性，確保工程可以正確和安全地進(jìn)行施工。檢查工程中所采用的建筑材料是否滿足工程要求。最后應(yīng)確定最終的施工參數(shù)和技術(shù)手段，正確合理地指導(dǎo)施工。

根據(jù)上述基本原則，本次試驗(yàn)試樁最終選擇在距進(jìn)口段左側(cè)8m處進(jìn)行，水泥攪拌樁試驗(yàn)前現(xiàn)場場地予以平整，清除地上和地下的障礙物，施工用水從現(xiàn)場附近淮河中就近抽取，根據(jù)現(xiàn)場合理布置水泥罐、水泥漿池、送漿泵、攪漿機(jī)等設(shè)備位置。

4.4試驗(yàn)方法

水泥攪拌樁的常規(guī)施工工藝主要為：定位、拌制灰漿、鉆進(jìn)噴漿攪拌、提升攪拌、重復(fù)攪拌、清洗輸漿管路等。本工程成樁試驗(yàn)中采用“二攪二噴”的施工工藝。具體的施工工藝流程如圖1所示。

4.4.1樁機(jī)就位

施工中樁基必須移動到指定的位置，而且必須安裝平穩(wěn)，基本要求是攪拌軸應(yīng)垂直和對準(zhǔn)中心。本試驗(yàn)中根據(jù)提前選定的試樁位置進(jìn)行測量放線，將樁機(jī)移至轉(zhuǎn)樁位上，樁尖對準(zhǔn)樁位，通過水平尺調(diào)平樁機(jī)平臺，樁身的垂直度允許偏差為±1%，同時做好樁的復(fù)測工作，在試驗(yàn)中經(jīng)常檢查樁位標(biāo)記是否被移動，確保水泥攪拌樁的垂直度。對進(jìn)場機(jī)具進(jìn)行組裝和調(diào)試，確保機(jī)具的完好率。

4.4.2水泥漿的制備

在施工現(xiàn)場搭設(shè)水泥棚，在地面上鋪設(shè)一層木板，再鋪設(shè)一層薄膜，以確保水泥不受潮變硬。使用灰漿攪拌機(jī)拌制水泥漿，時間攪拌時間每次必須大于3min，水泥漿制拌完成后最終通過細(xì)篩過濾進(jìn)入到集料斗中，進(jìn)行下一步的施工。

按照室內(nèi)試驗(yàn)水泥摻量、水灰比、樁長，計(jì)算出每延米水泥用量、水用量，按照水灰比在水泥罐中進(jìn)行攪拌，攪拌時間大于3min，然后將水泥罐中的水泥漿經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后，放置于提前挖好的集料池中，通過送漿泵將水泥漿送至試驗(yàn)部位。

4.4.2攪拌成樁

將3根試樁編號為①、②、③號樁，每根樁樁徑位50cm,間距40cm,套接長度10cm，水泥摻量分別為加固濕土重的15%、18%、21%，鉆進(jìn)速度為1.0m/min，提升速度為0.5m/min。

①號樁：水泥摻量為加固濕土重的15%，水灰比為0.5，將樁機(jī)中間鉆頭尖部對準(zhǔn)樁位攪拌下鉆，下鉆速度為1.0m/min，打開送漿泵，記錄水泥漿經(jīng)輸漿泵到達(dá)攪拌樁噴漿口的時間，邊攪拌下鉆邊送漿至設(shè)計(jì)樁底后，噴漿攪拌30s，在水泥漿與樁底良好級配礫充分拌合后再開始提升攪拌頭，提升速度為0.5m/min,邊攪拌提升邊送漿，至樁頂標(biāo)高后完成一根樁的施工，在此過程中，安排專人記錄攪拌機(jī)下鉆及提升時間，根據(jù)液壓油表嚴(yán)格控制鉆進(jìn)和提升速度。

②號樁按照水泥摻量為加固濕土重的18%試樁；③號樁按照水泥摻量為加固濕土重的21%試樁，②、③號樁施工方法同①號樁。

在施工過程中，因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m處，待恢復(fù)供漿時，再噴漿攪拌；若停機(jī)超過3h，先拆除輸漿管路，并進(jìn)行清洗。

5　水泥攪拌樁試驗(yàn)的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收

本次試驗(yàn)的水泥攪拌樁（濕法）質(zhì)量檢查采用鉆孔取芯檢查、開挖檢查的方式進(jìn)行。

鉆孔取芯檢查：成樁7天后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度超過停漿面下0.5m，檢查攪拌均勻性，量測成樁直徑。對①、②、③號樁分別進(jìn)行鉆孔取芯，每根樁取一孔，共3孔，樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于1.8MPa。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定選取攪拌機(jī)鉆進(jìn)和提升速度、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴交口的時間及灰漿泵的輸漿量。

開挖檢查：試樁完成7天后進(jìn)行開挖檢查，開挖面根據(jù)現(xiàn)場情況選取，要求整個試驗(yàn)樁在開挖深度內(nèi)全部可見，開挖后報(bào)請監(jiān)理單位共同觀測成墻情況，主要觀測墻體的垂直度、套接長度、樁厚、樁體連續(xù)性等性能指標(biāo)。合格標(biāo)準(zhǔn)：樁體外觀良好，無蜂窩、空洞；樁間套接長度、樁厚滿足設(shè)計(jì)要求；樁體整體性好。

6　結(jié)語

本文結(jié)合某實(shí)際工程對水泥攪拌樁施工工藝成樁試驗(yàn)進(jìn)行了一個較為全面的分析，對成樁試驗(yàn)的整個過程進(jìn)行較為系統(tǒng)的介紹，說明成樁試驗(yàn)是水泥攪拌樁施工過程中的一個必不可少的環(huán)節(jié)。通過分析表明，本工程成樁試驗(yàn)較為合理，可以獲得滿意的結(jié)果，達(dá)到預(yù)期的目的。陜西水利

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（責(zé)任編輯：暢妮）

中圖分類號：U415

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