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      水泥攪拌樁在復雜地質(zhì)條件下試樁工藝研究

      2021-09-10 07:22:44李岳函
      科技研究 2021年16期
      關鍵詞:復雜地質(zhì)條件水泥攪拌樁優(yōu)化措施

      摘要:本文通過對單軸、雙軸、三軸打樁機和不同施工工藝的研究,確定最佳施工參數(shù)和施工工藝,解決依托工程水泥攪拌樁施工中遇到的鉆孔成孔問題;通過對設備關鍵部件的改造,提高了施工效率,減少了設備投資,通過換線減少了施工交叉,有效降低了生產(chǎn)成本,生產(chǎn)過程節(jié)能環(huán)保,保證了施工質(zhì)量,實現(xiàn)了岸坡加固的目的。

      關鍵詞:水泥攪拌樁;復雜地質(zhì)條件;試樁工藝;施工技術(shù);優(yōu)化措施

      水泥攪拌樁施工技術(shù)在我國水運工程建設中具有廣泛地應用,因為能夠利用更多的原位土資源,在施工過程中產(chǎn)生的振動和噪音較小,且對地質(zhì)環(huán)境要求較低,能夠在多種不同復雜地質(zhì)條件下應用等多項特點,發(fā)揮出良好的施工效果,能夠有效提高施工效率和施工質(zhì)量。在水泥攪拌樁應用過程中,需要開展科學的試樁工藝,從而能夠識別出復雜地質(zhì)條件下影響施工的關鍵性因素,進而為后續(xù)的施工提供全面支持。

      1項目概況

      在某項碼頭工程中,因為碼頭后方場區(qū)使用荷載較大,且距離原陸域回填邊坡較近,為保證開挖后原有邊坡的穩(wěn)定性,同時為防止擋土墻與后樁臺間發(fā)生過大的不均勻沉降,在圍埝頂部及后方陸側(cè)設置水泥攪拌樁。本次項目的水泥攪拌樁施工中,上層10m設置在砂棱體充填袋圍堰上,充填袋具有強度高、不易破碎等多項特點,在充填袋下方具有廢棄的塑料排水板,綜合情況對于水泥攪拌樁施工造成較大困難,經(jīng)過技術(shù)人員的分析,如果不做好試樁工作,會出現(xiàn)鉆進困難、卡鉆、無法成樁等問題。除此之外,在下層10m設置在淤泥質(zhì)黏土中,水泥漿與淤泥質(zhì)黏土分離不易成樁,為此需要對試樁工藝進行優(yōu)化設計。

      2單軸試樁施工工藝分析

      2.1單軸水泥攪拌樁工藝

      在本次工程中,1號碼頭后方岸坡長約 531m,其中東側(cè)約 338m 范圍攪拌樁處理寬 7.0m(水泥攪拌樁直徑 0.6m,間距 1.0m,三角形布置);2號碼頭后方岸坡長約 399.9m,水泥攪拌樁處理范圍寬 7.0m(水泥攪拌樁直徑 0.6m,間距 1.0m,三角形布置)。 在深層水泥攪拌樁方面,處理深度設置為-14m,樁間距分別為1000mm和600mm,需要完成基礎資料驗收、施工資料收集以及具體工藝流程制定等工作[1]。

      2.2單軸試樁工藝分析

      在本次工程中,單軸試樁需要根據(jù)具體不同施工位置、施工技術(shù)以及水泥參量的不同進行劃分,本次單軸試樁工程共計分為6組,每組需要完成15根水泥攪拌樁施工,15根水泥攪拌樁分為每組三列,并與碼頭前沿線方向保持垂直。水泥攪拌樁徑設計為600mm,水泥參量分別設計為8%、10%、12%、14%、16%、18%,單樁試樁工藝采用“單向四噴四攪、六噴六攪、雙向攪拌”等多種不同工藝。本次單軸試樁工藝中需要主要設備為鉆機、雙向鉆頭、單向鉆頭。

      2.3試樁施工中出現(xiàn)問題分析

      因為本次水泥攪拌樁試樁施工所面臨地質(zhì)環(huán)境較為復雜,所以在施工過程中出現(xiàn)一些問題,主要包括如下幾項:(1)在施工過程中,出現(xiàn)進尺較為緩慢的問題,因為沙袋韌性較大,且抗拉伸強度較強,不容易撕破,經(jīng)過技術(shù)人員的現(xiàn)場觀測,發(fā)現(xiàn)回填沙袋中回填土為粉細砂土,密實程度較高,所以在施工過程中出現(xiàn)沙袋纏繞鉆頭的問題,整體鉆進較為困難。(2)黏性土不易均勻拌合,芯樣無水泥摻入。

      2.4單軸試樁取芯結(jié)果分析

      本次單軸試樁共計60根,在成樁后20天,進行現(xiàn)場取芯進行樁身固結(jié)體水泥土強度抗剪實驗強度及內(nèi)摩擦角試驗,上部砂層10m抗壓滿足設計要求≧200kPa,其中最大值樁號A3-1抗壓強度為19780kPa,最小值樁號C3-1抗壓強度為1061.36kPa,平均抗壓強度為6724.78kPa;下部10m淤泥質(zhì)黏土層抗壓強度低于設計要求,其中20根無壓力值,另外三根分別為C3-1壓力值57kPa,C3-2及A區(qū)東側(cè)5m試樁壓力值為48kPa,單軸試樁結(jié)果不理想,無法滿足設計要求。

      2.5單軸試樁施工工藝優(yōu)化分析

      首先,為了保證水泥漿與淤泥質(zhì)黏土層能夠充分攪拌,對15根試樁鉆頭進行相應的改造,主要是在鉆頭葉片上下區(qū)域焊接鉆齒,葉片傾斜角度增加至30°以上,從而能夠提高切削效果,充分粉碎沙袋,同時能夠提高水泥漿攪拌效果。下圖為鉆頭改造示意圖。

      其次,提高設備功率≧75KW,以防砂袋纏繞;黏土部分上下攪拌次數(shù)不少于4次,單點每遍不少于20次;噴漿壓力≧0.5MPa;使水泥漿與原位土均勻融合。

      3 雙軸、三軸試樁工藝優(yōu)化分析

      根據(jù)本次工程施工實際情況來看,采用單軸水泥漿攪拌樁無法滿足要求,整體成樁率較低,經(jīng)過技術(shù)人員的綜合討論,決定將設備功率提高至75kW以上,能夠避免沙袋纏繞問題出現(xiàn);黏土部分增加攪拌次數(shù),單點攪拌次數(shù)不低于20次,整體攪拌次數(shù)不低于4次;噴漿壓力提升至0.5MPa以上。因雙軸樁機是單軸樁機的疊加,無再次驗證必要,經(jīng)詳細調(diào)研,采用三軸攪拌試樁工藝。

      按照施工位置、施工工藝及水泥摻量的不同,共分成3組,按照工藝方案確定工法組數(shù),每個工法3根,共27根,上部充填袋部分水泥摻量別采用12%、10%、8%,施工工藝分別采用“一噴二攪、二噴二攪”試樁施工工藝,下部原狀土部分水泥摻量別采用16%、18%、20%,施工工藝分別采用“兩噴四攪、三噴六攪、四噴四攪”,水泥采用強度等級42.5級普通硅酸鹽水泥。

      本次工程中三軸試樁工藝基本流程為:測量放線→樁位復測→鉆機就位調(diào)整→鉆機砂漿噴進(砂層)→鉆機噴漿鉆進(淤泥質(zhì)黏土層)→重復上下→鉆機噴漿提鉆→清洗→鉆機位移。

      在鉆機噴漿鉆進施工中,砂層鉆進深度為10m,轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速控制在35~60r/min,鉆進速度控制在0.3~0.7m,噴漿壓力控制為0.2MPa,水泥參量為12%,整體水泥用量約為61kg/m;在淤泥質(zhì)巖土層鉆進施工中,轉(zhuǎn)速控制為5~60r/min,鉆進速度控制為0.5~0.5m,在達到鉆進設計標高后,鉆頭需要停留30s,保證鉆進效果,噴漿壓力控制為0.5MPa,水泥參量控制為16%,水泥漿用量約為81kg/m;在砂層的鉆進噴漿提鉆施工中,鉆頭速度控制為5~60r/min,提鉆速度控制為0.3~0.7m,噴漿壓力控制為0.5MPa,水泥參量控制為12%,水泥用量約為61kg/m。

      每組水泥攪拌樁提供7天、14天、28天、90天無側(cè)限抗壓強度值及樁體的剪切試驗結(jié)果。經(jīng)研究對比,采用2C-1工藝上部約10m采用一噴兩攪,下部約10m采用兩噴四攪,采用42.5級普通硅酸鹽水泥;摻入比為被加固土體質(zhì)量的14%。

      結(jié)束語

      綜上所述,本文將對水泥攪拌樁在復雜地質(zhì)條件下試樁工藝方面進行深入的研究與分析,并提出一些合理的意見和措施,旨在進一步促進我國水泥攪拌樁施工技術(shù)水平提升,為我國水運工程建設行業(yè)作出貢獻。

      參考文獻

      [1]胡其志,楊萌,郭勇,等. 水泥攪拌樁加固橋頭軟基段工程應用研究[J]. 建材世界,2020,208(03):68-72.

      作者簡介:李岳函(1989.8-),男,天津人,漢,本科畢業(yè),工程師,從事港口航道與海岸工程工作,公司名稱:渤海石油航務建筑工程有限責任公司,公司所在地(省市): (天津市濱海新區(qū)),公司所在地郵編:300450

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