水泥搅拌桩施工参数的确定及控制

摘要:增从高速公路S13双凤互通FK0+000～FK0+405段路基基底采取水泥搅拌桩加固处理,本文对水泥搅拌桩施工参数的确定及控制进行了阐述,可供今后在同类地质条件下工程施工借鉴。

关键词:水泥搅拌桩  施工参数  确定及控制

1 设计要点

广州增城至从化高速公路S13标双凤互通FK0+000～FK0+402段长405m,经过水田,土质主要为淤泥和淤泥质土,软土层深度2.6～9.1m左右。该段地基处理设计采用水泥搅拌桩进行处理,桩径Φ=50cm,桩间距D=110cm(涵洞范围D=130cm)正三角形布置,深入下卧层不小于0.5m。水泥搅拌桩桩长8～12m,总设计桩长62212m,处理宽度以路基坡脚外设置一排桩为准,设计桩体90d强度大于1.4MPa。

2 试验目的

(1)确定水泥搅拌桩最佳水灰比、配合比;

(2)确定水泥搅拌桩的施工工艺;

(3)寻求最佳的搅拌次数、确定水泥用量、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数,以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

(4)最佳的机械组合和施工组织。

3 准备工作

3.1 人员准备(略)

3.2 机械准备

如表1所示。

3.3 材料准备

水泥:采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥,必须经试验合格,不和格的水泥不得使用。

水:采用原状地下水,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂醣类等。

土:采用原位土,比重为:2.47kg/m3;含水量为:43.5%。

3.4 技术准备

(1)配合比

图纸设计水灰比0.4～0.50添加剂木质素磺铵钙占水泥重0.2%,生石膏占水泥重2%,经设计代表同意取消添加剂,通过不改变水泥每米用量标准试验,水泥搅拌桩的水灰比调为0.78,试桩每米水泥用量按50kg、53kg、55kg、58kg、60kg进行控制。

(2)施工方法

施工中必须确保桩体搅拌均匀,采用二次喷浆、四次搅拌的方法施工。

(3)施工工艺流程

平整场地→桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→钻进至设计深度→打开高压注浆泵→提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

4 成桩试验

(1)试验结果

在现场FK0+140处进行5根成桩试验,试验结果见表2所示。

从以上试验结果看,所测指标能满足机械性能、施工工艺和设计技术指标要求。

(2)施工参数确定

根据成桩试验结果,通过室内试验确定最终的施工配合比和施工工艺条件。施工配合比为:水泥:土=1:8.25,工艺条件为:浆液压力0.5MPa,钻进速度0.80m/min,提升速度0.5m/min,搅拌速度36r/min,水泥喷入量50kg/m。

5 控制要求

5.1 制浆质量的控制

按试桩选定的水灰比在制浆罐中进行拌制,备好的浆液还应不停地搅拌,使其均匀稳定,不得离析或停置时间过长,超过2h的浆液应降低标号使用;浆液倒入集料时应加筛过滤,以免浆内结块,损坏泵体。

5.2 泵送浆液质量的控制

泵送浆液前,管路应保持潮湿,以利输浆。泵送浆液过程中,泵的压力必须足够和稳定,供浆必须连续,拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管,必须立即拆卸输浆管道,清洗干净。

5.3 桩长的控制

(1)钻杆标线控制法:施工之前应丈量钻杆长度,可用红色油漆在钻杆上划桩长的明显标志,以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度,确保设计桩长;

(2)度盘读数控制法:钻机上还有一个控制钻杆钻入深度的圆盘,通过指针读数可直接反映出钻桩的长度。(注意开钻之前,指针读数必须为零)。

5.4 单桩水泥用量的控制

(1)水泥搅拌桩机械应有喷入计量装置,并定期标定(每生产1万米搅拌桩后重新标定),严禁无喷入计量装置的钻机投入使用,施工时记录瞬时喷浆量和累计喷浆量,浆液罐容量不小于一根桩用浆量加50kg。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。

(2)发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量。

5.5 桩机操作的控制

(1)桩机定位后,精调桩身竖直度,使搅拌轴保持垂直;可在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

(2)水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40min,喷浆压力0.5MPa。

(3)供浆必须连续,拌和必须均匀。一旦因故停浆,为防止断桩和缺浆,应使浆搅拌机下沉至停浆面以下1.0m,待恢复供浆后,再喷浆提升。因故停机超过3h,为防止浆液硬结堵管,应先拆卸输浆管路,清洗后再用。

(4)为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30s。

5.6 搅拌效果及水泥喷出量的控制

(1)水泥、土的搅拌效果,主要用钻头在土中任一点的搅拌的次数N来控制。N=H·∑Z·m/V式中:H-钻头叶片垂直投影高度;∑Z-钻头叶片总数;m-搅拌轴转速;V-钻头提升速度。

(2)水泥发送器单位时间内浆体的喷出量Q。Q=πD12·rd·aW·V/4式中:rd-软土的干容重;aW-水泥掺入比,由试验室提供;V-钻头提升速度;D1-钻头直径。

5.7 质量检验的控制

(1)水泥用量采用电脑自动记录用量与实际用量比较,误差不得大于1%。

(2)桩距可用钢尺量测,抽查2%,偏差不得大于5cm。

(3)桩径:桩头用量具测量,桩身采用低应变检测,抽查2%,不小于设计值。

(4)竖直度采用破土检测,偏差不得大于1.5%。

(5)桩长采用低应变检测,仪器设备用PRT动测仪和PRT配套速度传感器。对于波速低于平均波速的桩一原始记录桩长为动测推算长度。对于波速高于平均波速的桩按公式推算长度Lt=(Cm/Ci).L式中:L-原始记录桩长(m);Lt——动测推算长度(m);Cm——同一工地受检桩桩身波速的平均值(m/s);Ci——第i根受检桩的桩身波速值(m/s);

(6)水泥搅拌桩复合地基,在工后28天对水泥搅拌桩用钻芯法进行桩身完整性和强度检测,并对单桩承载力和复合地基承载力进行静荷载试验。具体检测要求和频率如下:

A)单桩承载力:单桩承载力通过现场载荷试验确定,要求单桩极限承载力不小于要求的标准值,压桩数为1%,并不少于3根。

B)单桩桩身质量:成桩7天后,应进行开挖检查,观测桩体成型情况及搅拌均匀程度,开挖深度宜为100cm,检查频率10%。成桩28天后应进行钻孔取芯(在1/4桩径处),检查桩身无侧限抗压强度,桩身无侧限抗压强度(28天龄期)不低于1.0MPa,检查频率2%。

C)复合地基承载力:设计复合地基承载力不小于相应路段对地基承载力要求的标准值。实际复合地基的承载力应通过现场单桩复合地基或多桩复合地基试验确定,检测要求不小于1%,且不小于3处。

6 结语

水泥湿喷桩适宜于加固较深厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水率较高、塑性指数较低、土性较差的黏性土地基,对超软土效果更为显著,在公路工程施工中较为常见。因此掌握水泥湿喷桩的施工参数的确定及控制,能显著地提高工效,缩短工期,施工参数定量化,容易控制施工质量。

参考文献

[1]JTJ017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[2]JTJF10-2006,公路路基施工技术规范[S].