水泥攪拌樁在公路軟基中的加固施工技術(shù)探討
2015-08-04 
   1、工程簡(jiǎn)介

   本工程的公路軟土路基位于剝蝕丘陵地貌,地形較平坦,起伏較??;段內(nèi)有簡(jiǎn)易公路與某國(guó)道相連,植被發(fā)育,地面基本為水田,緩坡多為旱地,水系發(fā)達(dá),地下水豐富,但地下水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。經(jīng)地質(zhì)勘察,本標(biāo)段公路的路基為軟黏土和粉質(zhì)粘土,結(jié)合較多的軟土路基加固工程實(shí)踐,以及水泥攪拌樁適用于處理軟粘土、淤泥以及淤泥質(zhì)土、地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120 KPa的黏性土和粉土地層。因此經(jīng)研究,本軟土路基采取水泥攪拌樁進(jìn)行加固。

   2、水泥攪拌樁加固公路軟土路基原理

   通過(guò)采用機(jī)械把水泥與路基中的軟土進(jìn)行攪拌以加固路基土體的方式即為水泥攪拌樁,其在軟土路基中的水泥與土發(fā)生了一系列物理化學(xué)反應(yīng),其硬化機(jī)理類似于混凝土,但水泥攪拌樁的凝結(jié)速度較混凝土凝結(jié)慢,而且其強(qiáng)度加固增長(zhǎng)過(guò)程也較慢。從宏觀上來(lái)分析,水泥攪拌樁能加固軟土路基的承載力強(qiáng)度,其主要是水泥和土壤在強(qiáng)力攪拌下,土塊被充分粉碎,而且粉碎得越細(xì)意味著水泥在土中的分布越均勻,則水泥土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度離散型更少,水泥攪拌樁在軟土路基上的宏觀總體強(qiáng)度就越高。

   3、施工準(zhǔn)備

  ?。?)水泥攪拌樁施工現(xiàn)場(chǎng)事先應(yīng)予以平整,必須清除地上和地下的障礙物,挖除根莖土、建筑垃圾等雜填土或生活垃圾。當(dāng)遇有明渠、池塘及洼地時(shí)應(yīng)抽水和清淤。機(jī)械安裝就位困難的,應(yīng)抽水清淤,分層回填碾壓密實(shí),厚度的粘性土料適宜作為施工面,以對(duì)于路塹段開(kāi)挖的褐黃色砂質(zhì)粘性土或混合巖全風(fēng)化土為宜,回填粘性土料并予以壓實(shí),不得回填雜填土或生活垃圾。攪拌樁停漿面為地面清表線(場(chǎng)地平整面),攪拌樁施工結(jié)束后,挖除樁頂浮土,回填30cm砂礫材料,碾壓密實(shí)后作為路基墊層。

   (2)采取室內(nèi)配比試驗(yàn)。采集該工點(diǎn)土樣,當(dāng)存在成層土?xí)r,應(yīng)采集各層土樣,至少應(yīng)采集最軟弱層土樣,進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn),測(cè)定各水泥土試塊的不同齡期、不同水泥摻入量和不同外加劑的抗壓強(qiáng)度,尋求滿足設(shè)計(jì)要求的最佳水灰比、水泥摻入量及外加劑品種、摻量。一般要求28d齡期柱身無(wú)側(cè)線抗壓強(qiáng)度不小于1.8MPa。

  ?。?)水泥攪拌樁路基工點(diǎn)必須安排提前施工,在填筑至路基基床底層頂面時(shí)進(jìn)行觀測(cè),時(shí)間不少于6個(gè)月,確定穩(wěn)定后方可進(jìn)行基床表層級(jí)配碎石施工,鋪軌前先進(jìn)行沉降評(píng)估。

   4、水泥攪拌樁加固公路軟土路基的施工工藝

   本軟土路基工程采取的水泥攪拌樁加固施工工藝是:施工準(zhǔn)備→攪拌樁機(jī)就位、調(diào)平→預(yù)攪下沉,同時(shí)噴漿至設(shè)計(jì)加固深度→邊攪拌邊噴漿同時(shí)提升至預(yù)定的停漿面→重復(fù)攪拌噴漿同時(shí)下沉至設(shè)計(jì)加固深度→重復(fù)攪拌提升,最后閉漿至預(yù)定的停漿面→關(guān)閉攪拌機(jī)、清洗→移至下根樁、重復(fù)以上施工流程。具體加固施工工藝如下。

   (1)攪拌樁機(jī)定位。根據(jù)本軟土路基的加固樁體定位,調(diào)整好導(dǎo)軌的垂直度,以確保鉆頭準(zhǔn)確落到樁位上,保證攪拌樁的水平偏差應(yīng)小于50mm,并使攪拌軸保持垂直,偏差應(yīng)小于1.0%。

  ?。?)制漿。所配制的水泥漿液應(yīng)控制好其水灰比,水灰比適宜控制在0.45~0.55范圍內(nèi)。本工程根據(jù)試驗(yàn)室下發(fā)的配比為準(zhǔn)。制備水泥漿時(shí),攪拌時(shí)間標(biāo)定不少于4-5min,對(duì)配制好的水泥漿液進(jìn)行過(guò)篩,同時(shí)還根據(jù)試驗(yàn)確定來(lái)?yè)饺胍欢ū壤耐饧觿?br />
  ?。?)送漿。泵送漿在泵出口壓力應(yīng)當(dāng)保持控制在4-6MPa范圍之間,對(duì)于本工程中樁長(zhǎng)的則取高值,而對(duì)于樁短的則取低值,攪拌提升速度和輸漿速度確保保持同步,為此本工程的水泥漿噴出速度控制在40-60L/min 之間。

  ?。?)鉆桿下沉鉆進(jìn)施工前應(yīng)當(dāng)標(biāo)定攪拌機(jī)械的灰漿輸送量。啟動(dòng)電機(jī),放松起吊鋼絲繩,空壓機(jī)送風(fēng),讓攪拌機(jī)的鉆頭沿著導(dǎo)軌下沉而鉆進(jìn)到攪拌樁設(shè)計(jì)深度。鉆機(jī)正鉆速度控制在80r/min-135r/min 范圍內(nèi),而下鉆進(jìn)尺速度則控制在0.8m-1.0m/min范圍內(nèi);同時(shí)本工程根據(jù)鉆機(jī)鉆到最深實(shí)時(shí)下鉆速度和電流表的讀數(shù)來(lái)判別鉆頭是否已到達(dá)持力層。

  ?。?)提升鉆桿同時(shí)上提噴漿強(qiáng)制攪拌。開(kāi)啟灰漿泵等待漿液到達(dá)噴漿口時(shí),則根據(jù)規(guī)定的提升速度和攪拌速度,采取邊拌邊噴漿液以及邊提升,直到設(shè)計(jì)噴灰標(biāo)高。本工程考慮到一般表層50cm 土層側(cè)向約束軟弱,而對(duì)成樁不利,因此停灰面控制在離地面50cm 處。另外,為了有效地確保軟基加固范圍內(nèi)均得到充分?jǐn)嚢?,?yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度,提升或下沉速度不得超過(guò)1.0m/min。

   (6)復(fù)攪。到達(dá)停灰口后,關(guān)閉灰漿泵,再次將攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)要求深度,采取再攪拌后提升到地面,即采取整樁三次復(fù)攪工藝。

   5、施工關(guān)鍵部位以及加固質(zhì)量控制要點(diǎn)

  ?。?)水泥摻入量擬為被加固濕土重量的15%,水泥漿水灰比為0.45~0.55。水泥攪拌樁施工過(guò)程中應(yīng)保證攪拌樁機(jī)底盤(pán)的水平和導(dǎo)向架的豎直。

  ?。?)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁位、樁長(zhǎng)、樁數(shù)、噴漿量以及試驗(yàn)確定的參數(shù)施工。樁體攪拌應(yīng)均勻、連續(xù),全樁須復(fù)攪一次。機(jī)具下沉攪拌中遇有土阻力較大,應(yīng)增加攪拌機(jī)自重,然后啟動(dòng)加壓裝置加壓,或邊輸入漿液邊攪拌鉆進(jìn)。

  ?。?)樁底必須滿足進(jìn)入持力層不小于50cm,判別是否進(jìn)入持力層的方法可根據(jù)鉆機(jī)鉆到最深時(shí)下鉆速度和電流表的讀數(shù)來(lái)判別,當(dāng)遇到硬層時(shí)電流標(biāo)的讀數(shù)會(huì)發(fā)生突變。

  ?。?)停灰面應(yīng)控制在離地面50cm 處。應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)的下沉和提升速度,提升或下沉速度不得超過(guò)1.0m/min,以保證加固范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢?;深層攪拌施工中采用少量多次噴漿的方法,至少保證兩次噴漿,同時(shí)應(yīng)確保復(fù)攪次數(shù)不小于3次。

  ?。?)攪拌樁開(kāi)鉆后應(yīng)當(dāng)連續(xù)施工,嚴(yán)格控制起噴和停噴高程,不得間斷。若出現(xiàn)停機(jī)或機(jī)械故障停噴,應(yīng)及時(shí)記錄中斷高程,同時(shí)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5 m 處,待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升重?cái)?,?fù)攪重疊長(zhǎng)度不小于1 m。若停機(jī)超過(guò)3 h,則先拆卸輸漿管路,并妥加清洗。如中斷時(shí)間超過(guò)12 h,應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)樁措施。

  ?。?)為了能有效地確保樁底端施工質(zhì)量,當(dāng)漿液到達(dá)出漿口后,應(yīng)噴漿坐底30 s,使噴液完全到達(dá)樁底端。對(duì)樁身上端1 / 3 樁長(zhǎng)范圍,應(yīng)采用復(fù)攪措施,將此范圍內(nèi)的漿液分兩次噴入,使攪拌效果最佳。當(dāng)噴漿口到達(dá)頂標(biāo)高時(shí),宜停止提升,攪拌數(shù)秒,以確保樁頭的均勻密實(shí)。

   (7)攪拌頭翼片的枚數(shù)、寬度與攪拌軸的垂直夾角、攪拌頭的回轉(zhuǎn)數(shù)、提升速度相互匹配,以確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點(diǎn)均能經(jīng)過(guò)20 次以上的攪拌。

   (8)整樁噴漿攪拌結(jié)束后,為使軟土與水泥漿攪拌均勻,應(yīng)再次將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土中至設(shè)計(jì)深度,再將攪拌頭邊旋轉(zhuǎn)邊提升出地面。

  ?。?)應(yīng)注意漿噴樁的樁位施工順序;在一個(gè)區(qū)域內(nèi),應(yīng)先打設(shè)路基兩側(cè)及該處理段兩頭的樁,以形成一個(gè)封閉的區(qū)域,再逐漸往中心打設(shè),有利于整體的成樁質(zhì)量和軟基處理效果。

   6、結(jié)語(yǔ)

   本文從分析水泥攪拌樁的加固軟土路基的原理出發(fā),結(jié)合某軟土路基加固工程實(shí)例,探討了水泥攪拌樁加固軟土路基的施工工藝以及質(zhì)量控制技術(shù)措施,工程實(shí)踐表明,該加固技術(shù)可有效改善軟土路基承載力,是對(duì)軟土路基加固處理的一種實(shí)用方法,值得推廣應(yīng)用。
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