簡析對雙向水泥攪拌樁施工的探究

王迪 王彬

關(guān)鍵詞 雙向水泥攪拌樁;成樁試驗(yàn);施工工藝;保證措施

中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0120-04

0 引言

隨著國家高速公路“五縱七橫”的規(guī)劃建設(shè)，新建的道路工程越來越多，與之相應(yīng)在道路工程建設(shè)中遇到軟基處理也是必不可少的。水泥攪拌樁作為軟基處理方法中的一種，與其他處理方法相比有著較短的施工工期、較高的功效及較低的成本，因而被廣泛應(yīng)用于道路工程建設(shè)中。但是與傳統(tǒng)的單向水泥攪拌樁相比，雙向水泥攪拌樁的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單向水泥攪拌樁。

1 雙向水泥攪拌樁和傳統(tǒng)單向水泥攪拌樁的區(qū)別

傳統(tǒng)單向水泥攪拌樁在施工過程中采用單向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片和單軸鉆桿壓漿，由于土體和孔隙水以及噴漿壓力的作用，在鉆桿提升過程中，有一些水泥漿往往會溢出地面，因而使得水泥漿的垂直分布相對不夠均勻。單向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，土體和水泥漿只得到同一方向的攪拌，在一定程度上容易形成土體和水泥漿的夾層[1]。

雙向水泥攪拌樁在施工過程中采用同心雙軸鉆桿和雙向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片，且正向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片和噴漿口設(shè)置在內(nèi)鉆桿上，反向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片設(shè)置在外鉆桿上。在旋轉(zhuǎn)攪拌時(shí)，土體和水泥漿得到正反兩個(gè)方向的攪拌，在一定程度上增加了攪拌的均勻性，為成樁質(zhì)量提供了可靠的保證[2]。

2 雙向水泥攪拌樁的適用范圍

水泥攪拌樁可用于處理正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。對泥炭土、有機(jī)質(zhì)含量高的淤泥質(zhì)土、塑性指數(shù)大于25的黏性土，以及夾含有塊石、較大粒徑的碎石、卵石的地基，應(yīng)在現(xiàn)場做試驗(yàn)確定其是否適用。

3 雙向水泥攪拌樁施工前期工作

3.1 工藝性試驗(yàn)樁施工的要求及目的

水泥攪拌樁施工前必須分區(qū)段進(jìn)行工藝成樁試驗(yàn)，以確定每區(qū)段成樁的各種施工參數(shù)，針對場地的不同特點(diǎn)采取相應(yīng)的施工工藝。在成樁試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)工點(diǎn)選擇不同的軟弱地層和不同的樁長地段分別進(jìn)行，每種情況試樁應(yīng)不小于5根。水泥攪拌樁工藝試驗(yàn)主要進(jìn)行單樁承載力試驗(yàn)及全長抽芯試驗(yàn)（2.0 m一個(gè)樣），來檢驗(yàn)或修正設(shè)計(jì)配合比和承載力的設(shè)計(jì)值，通過試驗(yàn)確定制樁工藝和參數(shù)，應(yīng)使樁體連續(xù)、均勻、強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過監(jiān)理單位確認(rèn)后，方可進(jìn)行施工[3]。

雙向水泥攪拌樁進(jìn)行工藝試驗(yàn)的目的主要是檢驗(yàn)機(jī)具性能及施工工藝中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，其需確定的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：

（1）確定灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間。

（2）確定攪拌下沉、提升速度和重復(fù)攪拌下沉、提升速度。

（3）確定最佳灰漿稠度。

（4）驗(yàn)證攪拌均勻程度及成樁直徑。

（5）檢驗(yàn)施工設(shè)備及選定的施工工藝。

（6）了解下鉆及提升的阻力情況。

（7）根據(jù)單樁承載力試驗(yàn)確定施工摻入比。

（8）樁身質(zhì)量檢測，進(jìn)行樁身完整性檢測、樁身強(qiáng)度檢測，確定28 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（9）通過豎向抗壓靜荷載試驗(yàn)，進(jìn)行單樁承載力檢測，驗(yàn)算樁側(cè)摩阻力、樁端阻力，了解樁的承載性能;通過抽芯及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測，對取芯率、芯樣的連續(xù)性及特性進(jìn)行描述，采取芯樣樣本進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，判斷樁身質(zhì)量，如含灰量、攪拌均勻性、堅(jiān)硬程度及強(qiáng)度等。

3.2 施工準(zhǔn)備

（1）對地表雜草進(jìn)行清除并對地下各種障礙物進(jìn)行確認(rèn)，邀請?jiān)O(shè)備管理單位對施工有影響的地下電纜和管道采取可靠的預(yù)防措施或?qū)嵤┌徇w。

（2）對施工現(xiàn)場做到“三通一平”[4]。

（3）材料進(jìn)場，進(jìn)行現(xiàn)場取樣復(fù)檢，對已進(jìn)場材料進(jìn)行合理布局、規(guī)范存放。

（4）根據(jù)施工圖及線路軸線，確定樁位。測量現(xiàn)場地面標(biāo)高，以確定水泥攪拌樁樁頂標(biāo)高。

（5）完成室內(nèi)配比試驗(yàn)，確定水灰比確定。

（6）制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案。

4 雙向水泥攪拌樁施工工藝、方法

4.1 施工工藝流程

水泥攪拌樁施工工藝流程如圖1所示。

4.2.1 測量放樣

根據(jù)樁位布置圖，采用橫斷面測設(shè)法放出路基橫斷面，并確定路基中心線和邊樁，再由人工采用鋼尺從路基中線往兩邊根據(jù)樁位間距逐步使用竹簽確定樁位。樁位確定后使用白灰進(jìn)行標(biāo)記，來保證樁位布置的準(zhǔn)確度。

4.2.2 設(shè)備進(jìn)場

設(shè)備進(jìn)場后應(yīng)對樁機(jī)進(jìn)行檢查維修養(yǎng)護(hù)，安裝動力頭、鉆桿及焊接鉆頭，確定自動記錄儀校定是否在有效期內(nèi)。檢查維修養(yǎng)護(hù)完畢后，在紅線范圍施工工作面之外，樁機(jī)使用清水?dāng)嚢桡@進(jìn)以檢驗(yàn)各項(xiàng)設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)施工。

4.2.3 樁機(jī)對位調(diào)平

樁機(jī)按測設(shè)的樁位就位，鉆頭對正樁位后，調(diào)平樁機(jī)機(jī)臺，保證鉆桿垂直，精確對位后允許偏差±5 cm，垂直度允許偏差≤1%。鉆機(jī)在施工中采用吊錘及鋼卷尺測量鉆桿兩個(gè)方向垂直度，采用水平尺測量機(jī)臺的調(diào)平情況。

4.2.4 制備水泥漿

固化劑材料采用抽檢合格的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，在制備灰漿前，檢查水泥是否受潮、結(jié)塊、變質(zhì)。

根據(jù)試樁得出的水灰比0.5進(jìn)行水泥漿液制備，壓漿前將水泥和水按比例倒入攪拌桶中，并用攪拌機(jī)攪拌均勻，在壓漿前將攪拌好的水泥漿液通過20目過濾網(wǎng)注入儲漿筒進(jìn)行二次攪拌。制備好的漿液通過攪拌桶、儲漿筒攪拌均勻，不得離析。漿液隨攪拌隨用，不得停放時(shí)間過長。

檢驗(yàn)方法：觀察并用漿液比重計(jì)檢測漿液密度，合格后方可使用。

4.2.5 攪拌施工

下鉆攪拌噴漿：開啟深層攪拌機(jī)主電機(jī)，按照鉆進(jìn)速度鉆機(jī)鉆桿垂直下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時(shí)啟動灰漿泵，噴送漿液。下沉速度、攪拌速度、噴漿壓力根據(jù)每段試樁總結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。根據(jù)鉆機(jī)塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記，成孔到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，電流明顯增大，說明鉆桿已經(jīng)進(jìn)入持力層，持力層電流為80～90 A時(shí)，停止鉆進(jìn)。

提升攪拌：深層樁基機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度，在樁端攪拌噴漿30 s后，使其充分與樁底端土充分拌合后關(guān)閉灰漿泵，按照提升速度勻速攪拌提升。

重復(fù)噴漿攪拌下沉：攪拌機(jī)提升至樁頂以上30 cm后打開灰漿泵，在樁端攪拌噴漿30 s后攪拌噴漿下沉至設(shè)計(jì)深度。

重復(fù)攪拌提升：水泥攪拌機(jī)下沉至設(shè)計(jì)深度后提升并重復(fù)攪拌，一直至地面。

移位：本樁施工完畢應(yīng)立即打印電腦記錄小票，填寫完善施工記錄表，然后再將鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一循環(huán)施工[5]。

5 成樁試驗(yàn)檢測

5.1 檢測前準(zhǔn)備工作

（1）工程檢測前，先進(jìn)行調(diào)查和資料收集工作。其中建設(shè)單位應(yīng)提供工程的巖土工程勘察資料、樁基設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄。了解施工工藝和施工中可能出現(xiàn)的異常情況等內(nèi)容。

（2）試驗(yàn)場地準(zhǔn)備。檢測前，工程場地應(yīng)達(dá)到“三通一平”的要求，吊裝設(shè)備可以靠近檢測點(diǎn)完成試驗(yàn)設(shè)備的吊裝。

（3）檢測前的場地要。依據(jù)《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》（TB10218—2008）規(guī)定，單樁靜載荷試驗(yàn)時(shí)單樁的樁頂標(biāo)高及地基土標(biāo)高應(yīng)與設(shè)計(jì)標(biāo)高一致，根據(jù)規(guī)范要求該工程檢測前基坑需開挖至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行檢測試驗(yàn)。

5.2 檢測要求及方法示意

5.2.1 檢測要求

成樁7天后，可采用淺部開挖樁頭，深度宜超過停漿面以下0.5 m，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，且不少于3根。成樁28天后，在每根檢測樁樁徑方向1/4處，樁長范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀察其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣的照片，取樁上、中、下不同深度的3個(gè)試樣做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。鉆孔取芯抽檢數(shù)為樁總數(shù)2‰，且不少于3根，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于1.2 MPa。鉆芯后的孔洞應(yīng)采用水泥砂漿封閉。

采用靜荷載試驗(yàn)分別檢測單樁承載力和復(fù)合地基承載力，檢驗(yàn)數(shù)量：單樁承載力試驗(yàn)為樁總數(shù)的2‰，且不少于3根;復(fù)合地基承載力試驗(yàn)為樁總數(shù)的1‰，且不少于1處。單樁承載力應(yīng)滿足工點(diǎn)設(shè)計(jì)的要求，且沉降量不得超過40 mm。復(fù)合地基承載力不得小于160 kPa和工點(diǎn)設(shè)計(jì)要求值。

5.2.2 檢測設(shè)備及方法示意

如圖2、圖3所示。

試驗(yàn)流程如下：基坑開挖至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高→清理樁頭及樁周土→鋪設(shè)100 mm厚粗砂墊層→安裝載荷板→安裝千斤頂→架設(shè)鋼梁→安裝檢驗(yàn)用儀表→堆載壓重→加載檢測→整理檢驗(yàn)資料→評定檢驗(yàn)結(jié)果。

加載分級：由于所在場地地質(zhì)條件相同，各點(diǎn)設(shè)計(jì)承載力相同，故采用同一加荷方案。分八級加荷，第一級加載值為單樁承載力極限值的1/8，以后每級為1/8。卸荷分四級。每加一級荷載前后均應(yīng)各讀記承壓板沉降量一次，以后每0.5 h讀數(shù)一次。當(dāng)1 h內(nèi)沉降量小于0.1 mm時(shí)，即可加下一級荷載。

試驗(yàn)加卸載方式應(yīng)符合下列規(guī)定：

每級荷載施加后按第5 min、15 min、30 min、45 min、60 min測讀樁頂沉降量，以后每隔30 min測讀一次;試樁沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每1 h內(nèi)的樁頂沉降量不超過0.1 mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次（從分級荷載施加后第30 min開始，按1.5 h連續(xù)三次每30 min的沉降觀測值計(jì)算）;當(dāng)樁頂沉降速率達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，再施加下一級荷載;卸載時(shí)，每級荷載維持1 h，按第15 min、30 min、60 min測讀樁頂沉降量后，即可卸下一級荷載。卸載至零后，應(yīng)測讀樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間為3 h，測讀時(shí)間為第15 min、30 min，以后每隔30 min測讀一次。試驗(yàn)流程如下：清理樁頭→安裝千斤頂→安裝鋼梁裝置→安裝附屬裝置→堆載壓重→安裝試驗(yàn)儀表→分級加、卸載試驗(yàn)→整理試驗(yàn)資料。

5.2.4 抽芯及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測

抽芯試驗(yàn)一般在成樁齡期達(dá)28天后進(jìn)行。遵循的規(guī)范與規(guī)程為《鐵路工程基樁檢測技術(shù)規(guī)程》（TB10218—2008）。

試驗(yàn)方法與要求：

（1）抽芯檢測采用XY-100型工程鉆機(jī)，鉆進(jìn)前檢查測量取芯鉆具;鉆機(jī)設(shè)備安裝周正、穩(wěn)固、底座水平;鉆機(jī)立軸中心、天輪中心（天車前沿切點(diǎn)）與孔口中心在同一鉛垂線上，鉆進(jìn)過程中確保鉆孔的垂直度，其誤差不大于1%。

（2）采用雙管取芯器，鉆孔位置在樁直徑1/4處，鉆進(jìn)壓力、轉(zhuǎn)速、給要適中，提鉆、下鉆慢速均勻，清水鉆進(jìn)。

（3）孔直徑不應(yīng)小于108 mm，取芯直徑不應(yīng)小于100 mm，每個(gè)回次進(jìn)尺不大于1.0 m，總?cè)⌒韭时ＷC在80%以上。全樁長抽芯，每2 m取一個(gè)樣芯，樁底下取出20 cm原狀土，抽出的水泥土芯按深度擺放在一起，并拍照。

（4）對抽取的芯樣進(jìn)行描述，包括鉆進(jìn)回次進(jìn)尺，芯樣的顏色、含灰量、攪拌均勻程度及軟硬程度，取樣編號及位置等。

（5）對芯樣和標(biāo)有工程名稱樁號鉆芯孔號、樁長、孔深、檢測單位名稱的標(biāo)示牌的全貌進(jìn)行拍照。

（6）取出的芯樣應(yīng)有效密封，防止水分散失，及時(shí)送試驗(yàn)室進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

5.3 檢測資料分析整理

在取得現(xiàn)場檢測原始數(shù)據(jù)后，進(jìn)入檢測數(shù)據(jù)分析整理工作。根據(jù)檢測原始數(shù)據(jù)并結(jié)合地質(zhì)勘察測報(bào)告對所測樁進(jìn)行全面分析研究，最后得出結(jié)論如表1所示。

6 結(jié)束語

雙向水泥攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用，不僅能提高施工效益、降低成本、縮短施工工期，還能有效地保證成樁的質(zhì)量和地基的穩(wěn)固。該文為研究雙向水泥攪拌樁施工技術(shù)要點(diǎn)，圍繞雙向水泥攪拌樁工程特性、使用范圍進(jìn)行展開，重點(diǎn)研究了雙向水泥攪拌樁施工工藝，并選擇合適路段進(jìn)行成樁試驗(yàn)檢測，研究結(jié)果表明，水向水泥攪拌樁施工技術(shù)具備良好的施工效益、經(jīng)濟(jì)性以及可行性。

參考文獻(xiàn)

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