試論水泥攪拌樁加固市政道路中軟土地基施工質(zhì)量控制
2015-07-02
引 言
隨著市政工程的迅猛發(fā)展，在市政道路的軟土地基處理已經(jīng)取得了明顯成效。如果對軟土地基的穩(wěn)定和沉降問題處理不當(dāng)，軟土地基在路堤荷載的作用下，地基會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，導(dǎo)致地基失穩(wěn)；或沉降變形過大，導(dǎo)致地基或路堤開裂破壞，影響構(gòu)造物的正常使用。目前常見的市政道路軟土地基處理方法主要有：置換、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)，這些在實際工程中都取得了不錯的效果，論文重點通過水泥攪拌樁加固市政道路中軟土地基的施工，重點探討市政道路中軟土地基的處理對策。
1市政道路軟土地基處理方法概述
工程中解決軟土路基穩(wěn)定和沉降問題的主要措施有以下幾個方面：一是延長等載或超載施工預(yù)壓期，使軟土地基在預(yù)壓荷載的作用下，地基強(qiáng)度有所提高，地基的沉降盡可能多的在施工期間產(chǎn)生，達(dá)到有效消除工后沉降，使工后沉降滿足規(guī)范的要求。二是采用在地基中打設(shè)砂井、排水板、抽真空等處理措施，加快地基土的排水固結(jié)速率，盡可能使軟土地基在施工期內(nèi)產(chǎn)生較大的排水固結(jié)沉降，增大土體的強(qiáng)度，使路基穩(wěn)定性逐步提高。三是采用樁體軟土地基等加固措施，提高地基的承載力，使地基在高填路堤等外荷載的作用下，保持穩(wěn)定，并能有效的減小工后沉降和路基總沉降。四是采用臨時過渡路面，待過渡路面在外荷載的作用下，路基變形穩(wěn)定后，再正式修筑路面。五是采用提高路基設(shè)計標(biāo)高的方法預(yù)留沉降量來抵消路基的沉降。上述五種解決方案，雖然能夠在一定程度上解決軟土路基穩(wěn)定和沉降問題，但是缺點也是顯而易見的，方案一、二由于需要預(yù)壓或固結(jié)穩(wěn)定，會導(dǎo)致工期延長；方案三對深厚軟土的處理，深部質(zhì)量不易保證，同時造價昂貴；方案四、五對于要求建設(shè)周期短，質(zhì)量要求高的高速公路建設(shè)不適用。根據(jù)在我國多年的高速公路建設(shè)過程中積累的經(jīng)驗，針對不同埋藏深度不同厚度和不同特點的軟土地基，可以選擇換填、強(qiáng)夯、預(yù)壓排水固結(jié)、碎石樁、水泥土攪拌樁、CFG樁、甚至樁基等不同的技術(shù)方案對原地基進(jìn)行處理和加固。在廣泛發(fā)育著中等和較厚軟土地基的地區(qū)，深層攪拌樁是處理該類地區(qū)軟土地基的首選加固技術(shù)措施。
2工程概況
某公路全長 104 公里，鹽城境內(nèi) 73 公里，軟基處理占總長度的 2/3，整個穿越的地區(qū)廣泛的發(fā)育著中等或深厚的軟土地層。土質(zhì)變化大、不均勻、夾層交替，出現(xiàn)透鏡體。如何選擇合理的處理方法對軟土地基進(jìn)行處理，對工程質(zhì)量和總造價都具有重要影響，因此該段的軟土地基處理倍受建設(shè)和管理單位的重視。綜合考慮了地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)物條件、環(huán)境條件、材料供應(yīng)情況、機(jī)械施工設(shè)備和機(jī)械條件、工程費用、工期要求和處理效果等八個方面的因素。重點考慮了工程費用、工期要求和處理效果三個方面的因素。要在軟基處理過程中，有效的提高地基承載力，在快速填筑路基的施工中保持軟基的穩(wěn)定性，滿足加快施工速度，縮短施工工期的要求；同時使軟土地基快速的固結(jié)沉降，使工后的沉降符合規(guī)范的要求，達(dá)到有效降低工程造價的目的。本文在結(jié)合該市政公路建設(shè)周期和地基條件的特點，充分的考慮上述因素和要求的情況下，提出了采用水泥攪拌樁處理軟土地基的方法處理軟土地基。
3水泥深層攪拌樁的施工質(zhì)量控制
3.1水泥攪拌樁加固市政路基的施工
?。?）機(jī)械設(shè)備
深層攪拌樁施工機(jī)械主要包括深層攪拌機(jī)、起吊設(shè)備和固化劑制備系統(tǒng)等，根據(jù)技術(shù)參數(shù)的不同，目前我國主要有SJB－30型深層雙軸攪拌機(jī)、SZB－600型深層單軸攪拌機(jī)以及DJB－1D4型深層單軸攪拌機(jī)等三種類型深層攪拌機(jī)，施工時可根據(jù)地基處理的設(shè)計樁徑、深度、施工工藝等方面的要求進(jìn)行選擇。
?。?）施工工藝流程
深層攪拌樁的施工流程見圖一。
圖一 水泥攪拌樁的施工流程
a.定位：使用起重機(jī)（或塔架）懸吊深層攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對中。
b.預(yù)攪下沉：待深層攪拌機(jī)的冷卻水循環(huán)正常后，啟動攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉。
c.制備水泥漿：待深層攪拌機(jī)下沉到一定深度時，即開始按設(shè)計確定的配合比攪拌水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中。
d.提升噴漿攪拌：待深層攪拌機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，并且邊噴漿、邊旋轉(zhuǎn)，同時嚴(yán)格按照設(shè)計確定的提升速度提升深層攪拌機(jī)。
e.重復(fù)上、下攪拌：深層攪拌機(jī)提升到設(shè)計加固深度的頂面標(biāo)高時，集料斗中水泥漿應(yīng)正好排空。為使水泥漿和軟土充分?jǐn)嚢?，可再次將攪拌機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中，至設(shè)計加固深度后再將攪拌機(jī)提升出地面。
f.清洗：向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘留的水泥漿，直至基本干凈。同時將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。
g.移位：重復(fù)上述操作，進(jìn)行下一根樁的施工。
?。?）施工中應(yīng)注意的問題
施工前應(yīng)確定攪拌機(jī)械的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌頭噴漿口的時間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)。施工時設(shè)計停漿（灰）面一般應(yīng)高出基礎(chǔ)底面標(biāo)高0.5 m，在開挖基坑時應(yīng)將上部 0.5 m 挖去。起吊設(shè)備要保持水平，在地面較為起伏時，一定要保持設(shè)備的水平，這樣才能保證施工的順利進(jìn)行和樁身的質(zhì)量。要保證施工安全，冷卻循環(huán)水在整個施工過程中不能中斷，應(yīng)經(jīng)常檢查進(jìn)水回水的溫度，回水溫度不應(yīng)過高。為保證水泥攪拌樁端、樁頂及樁身施工質(zhì)量，當(dāng)漿液達(dá)到出漿口后，應(yīng)噴漿座底 60 s，余漿上體過程中全部噴入樁體，使?jié){液完全到達(dá)樁端，使水泥漿與樁身土體充分?jǐn)嚢?。保證施工電壓。施工時應(yīng)保證連續(xù)性，因故停漿時，宜將攪拌頭下沉至停漿點以下一定深度（一般為0.5m），待恢復(fù)供漿后再噴漿提升；水泥漿液的供應(yīng)必須連續(xù)，一旦因故中斷，必須將攪拌頭下沉到停漿面以下 0.5 m 處，待恢復(fù)供漿后再攪拌提升，以防斷樁；若停機(jī)超過 3 h，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，宜先拆卸輸漿管路，再清洗。預(yù)攪下沉?xí)r不宜沖水，當(dāng)遇到較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水，但應(yīng)考慮沖水成樁，含水量的增加對樁身強(qiáng)度的影響。攪拌樁的垂直度偏差不得超過1%，樁位布置偏差不得大于50mm，樁徑偏差不得大于4%。當(dāng)攪拌樁作為承重樁開挖基坑時，基底標(biāo)高以上300 mm 宜采用人工開挖，以防止發(fā)生斷樁現(xiàn)象。攪拌頭噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝的要求，應(yīng)有專人記錄攪拌頭每次下沉的深度和提升的時間。深度記錄誤差不得大于100mm，時間誤差不得大于5s。制備好的水泥漿液不得離析，泵送要連續(xù)，攪拌漿液的罐數(shù)、固化劑和外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應(yīng)有專人記錄。
3.2水泥攪拌樁的工程檢測
對水泥土攪拌樁的質(zhì)量測試方法還沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識，檢測的方法多達(dá) 10 多種，各種方法都有其優(yōu)點和缺點，目前工程中常用的檢測手段是輕型動力觸探試驗、鉆取芯樣法及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。鉆取芯樣法是目前檢查粉噴樁質(zhì)量重要方法及手段，該方法是對水泥攪拌樁進(jìn)行隨機(jī)抽查 2～3%，然后鉆探取芯。鉆取芯樣法能揭示水泥土攪拌樁的樁身水泥土狀態(tài)、樁長、水泥土的均勻性，以及水泥土的抗壓強(qiáng)度，是一種行之有效的方法，可對整體樁長進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測。通過工程技術(shù)人員對巖芯的詳細(xì)觀察描述判定樁身質(zhì)量和水泥攪拌的均勻性及有效樁長。并通室內(nèi)對芯樣的綜合試驗分析得出芯樣的抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)數(shù)據(jù)，再通過芯樣及原始土樣的化學(xué)分析計算還可求出水泥攪拌樁每米水泥摻入比。；試驗前將芯樣在清水中浸泡 4h 后再進(jìn)行試驗，可以使試樣接近樁身在實際條件下的含水量環(huán)境；對于每組 3 個芯樣的強(qiáng)度，取平均值，若最大或最小值大于平均值 20%，則應(yīng)舍去，取中間值作為該組芯樣的強(qiáng)度代表值。
根據(jù)施工記錄對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定：對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復(fù)攪次數(shù)，以及施工機(jī)具參數(shù)。
通過對該市政道路水泥攪拌樁工程實例，采用了現(xiàn)場鉆孔取芯及室內(nèi)水泥土塊強(qiáng)度相結(jié)合的檢測方法，對該工程水泥土攪拌樁進(jìn)行檢測，取得較好的工程效果。
4結(jié)語
綜上所述，水泥攪拌樁是用于市政道路工程加固軟土地基的一種技術(shù)，我們要加大控制力度，嚴(yán)格各施工參數(shù)、施工工藝及施工工序，按施工組織設(shè)計方案、設(shè)計技術(shù)參數(shù)、技術(shù)規(guī)范及技術(shù)規(guī)程要求施工，并逐步進(jìn)行質(zhì)量檢測監(jiān)控、對比，這樣才能使樁身質(zhì)量得到進(jìn)一步的保證。
