攔河壩軟基水泥攪拌樁處理

1、<p>　　攔河壩軟基水泥攪拌樁處理</p><p>　　[摘要]水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，是軟基處理的一種有效形式，利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢?，使水泥與土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)強(qiáng)度。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]壅水壩基礎(chǔ)；水泥攪拌樁；固化劑；地基強(qiáng)度；不均勻沉降 </p><p><b>　　1

2、、前言 </b></p><p>　　水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，是軟基處理的一種有效形式，利用攪拌樁機(jī)將水泥噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁顾嗯c土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)而提高基礎(chǔ)強(qiáng)度。軟土基礎(chǔ)經(jīng)處理后，加固效果顯著，可很快投入使用。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土土質(zhì)。 </p><p>　　2、概況（地質(zhì)條件） </p><p>

3、　　廣西桂林市桃花江市區(qū)整治工程（鐵路立交橋～蘆笛公園）中改造的徐家壩為攔河壩，拆除原有干砌石矮壩后改建成橡膠壅水壩，壅水壩單跨長(zhǎng)度74m，最大壩高2.5m，壩前齒槽底板高程141.40m，壩基底板高程為141.90m。壅水壩左壩段壩基持力層為強(qiáng)透水圓礫層，下臥土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、軟～流塑粉質(zhì)粘土、含軟塑粉質(zhì)粘土圓礫、粉砂層；右壩段壩基持力層為強(qiáng)透水圓礫層和中砂層，下臥土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、含軟塑粉質(zhì)粘土圓礫、軟～流塑紅粘土。壩基存在

4、的主要工程地質(zhì)問題有： </p><p>　?。?）地基強(qiáng)度問題 </p><p>　　壩基土層承載力特征值持力層為90kPa～140kPa，下臥層承載力特征值持力層為60kPa～100kPa，承載力較低，不能滿足建筑物基礎(chǔ)強(qiáng)度要求。 </p><p>　?。?）不均勻沉降問題 </p><p>　　壩基持力層主要為圓礫層和中砂層，持力層承載

5、力特征值為90kPa～140kPa，承載力較低，壓縮模量為4.5MPa～9MPa，壓縮系數(shù)為（0.1～0.2）MPa-1，屬中壓縮性土層；下臥層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、軟～流塑紅粘土；下臥層承載力特征值為60kPa～100kPa，承載力較低，壓縮模量為3MPa～6MPa，壓縮系數(shù)為（0.2～0.541）MPa-1，屬中～高壓縮性土層。壩基持力層與下臥土層物理力學(xué)性質(zhì)差異過大，土層均勻性相當(dāng)差，在壩體自重和水壓力作用下，易造成不同壩段的差異沉降

6、，致使壩體的傾斜和不均勻沉陷，導(dǎo)致壩體破壞。 </p><p>　　針對(duì)徐家壩址地基強(qiáng)度低、不均勻沉降的問題，進(jìn)行地基處理方案比選。通過分析方案的施工質(zhì)量可靠性、施工工期影響及工程投資，確定采用水泥攪拌樁的地基處理方案。 </p><p>　　3、方案設(shè)計(jì)及技術(shù)要求 </p><p>　　采用水泥攪拌樁地基處理方案，其關(guān)鍵是水泥與土攪拌后，水泥與土是否固結(jié)并達(dá)到一定

7、的強(qiáng)度。為確保該方案切實(shí)可行，地質(zhì)專業(yè)人員在徐家壩壩址布孔，全孔取樣，取樣深度最深達(dá)12m，進(jìn)行水泥土配合比試驗(yàn)。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（GB-2003），實(shí)驗(yàn)采用水泥土配合比水泥摻入量為15%，對(duì)比較軟弱的淤泥質(zhì)土，其配合比水泥摻入量采用15%和20%兩個(gè)級(jí)別。根據(jù)水泥土配合比試驗(yàn)成果，水泥與土攪拌后固結(jié)較好，水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值最高為圓礫水泥混合土達(dá)6.9Mpa，最低為淤泥質(zhì)混合土，為1.7Mpa，試驗(yàn)表明，水泥土即樁身強(qiáng)度

8、為1.7Mpa，達(dá)到樁身強(qiáng)度要求，因此壩基采用水泥攪拌樁地基處理方案可行，具體設(shè)計(jì)如下： </p><p>　　（1）根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和上部結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計(jì)采用樁徑為φ500的水泥攪拌樁進(jìn)行基礎(chǔ)處理，樁間中心距為1m，梅花形布置，樁基深入灰?guī)r面，共設(shè)1866根樁。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)要求本場(chǎng)地經(jīng)攪拌樁處理后的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值f spk≥170kPa。 </p>

9、<p>　　（3）固化劑采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，要求水泥土90天室內(nèi)無側(cè)限極限抗壓強(qiáng)度大于1800KPa（水泥摻入比15%～20%、水灰比0.5～0.6、可添加一定比例的減水劑，具體施工配比由試驗(yàn)確定）。 </p><p>　?。?）深層攪拌樁施工前應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工藝性試樁，數(shù)量不得少于2根。當(dāng)樁周為成層土?xí)r，應(yīng)對(duì)相對(duì)軟弱土層增加攪拌次數(shù)或增加水泥摻量。 </p><

10、p>　?。?）樁位按設(shè)計(jì)圖尺寸布置，施工時(shí)樁位偏差小于50mm，垂直度偏差不超過0.5°，樁體施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行兩次復(fù)攪，樁頭部位多復(fù)攪一次，保證樁身攪拌均勻，無斷樁、縮頸現(xiàn)象。當(dāng)填土層硬雜質(zhì)較多時(shí)，應(yīng)增加攪拌次數(shù)，使水泥和土攪拌均勻。 </p><p>　?。?）樁基礎(chǔ)施工工作平臺(tái)高程為143.00m。施工停漿面應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.3m～0.6m，開挖基坑時(shí)應(yīng)將樁頂端施工質(zhì)量較差的樁段用人工挖除，在

11、基礎(chǔ)和施工平臺(tái)之間設(shè)0.3m～1.1m左右的級(jí)配砂石褥墊層，最大粒徑小于20mm，待攪拌樁施工完后再清除褥墊層。 </p><p>　?。?）施工中如發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況（如土洞等），及時(shí)通知相關(guān)單位及時(shí)調(diào)整方案。 </p><p>　?。?）單樁施工完成后7天內(nèi)，隨機(jī)選取總樁數(shù)的2%做輕便觸探試驗(yàn)，判斷樁身強(qiáng)度和攪拌均勻程度；施工完畢后按規(guī)范進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。 </p>

12、<p>　?。?）其它未盡事宜詳見《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》。 </p><p><b>　　4、施工 </b></p><p><b>　　4.1施工分類 </b></p><p>　　目前，水泥攪拌樁按主要使用的施工方法分為單軸、雙軸和三軸攪拌樁；按材料噴射狀態(tài)可分為濕法和干法兩種。本項(xiàng)目采用三軸攪拌樁、濕法的

13、施工方法。 </p><p><b>　　4.2施工準(zhǔn)備 </b></p><p>　?。?）攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙（包括大塊石、樹根和生活垃圾等）。場(chǎng)地低洼時(shí)應(yīng)回填粘土，不得回填雜土。 </p><p>　?。?）水泥攪拌樁應(yīng)采用合格等級(jí)強(qiáng)度普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。使用前，應(yīng)將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室或監(jiān)理

14、工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn)。 </p><p>　?。?）施工單位應(yīng)做好水泥攪拌樁施工過程的詳細(xì)資料記錄，監(jiān)理工程師每天收集一次，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。 </p><p>　?。?）水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，所有鉆機(jī)開鉆之前應(yīng)由監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部組織檢查驗(yàn)收合格后方可開鉆。 </p><p>　　4.3施工流程 　　攪拌樁施工流

15、程主要為：樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴水泥漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3m→重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。樁位放樣：根據(jù)樁位設(shè)計(jì)平面圖進(jìn)行測(cè)量放線，定出每一個(gè)樁位，誤差要求小于鉆機(jī)。定位：依據(jù)放樣點(diǎn)使鉆機(jī)定位，鉆頭正對(duì)樁位中心。用經(jīng)緯儀確定層向軌與攪拌軸垂直，調(diào)平底盤，保證樁機(jī)主軸傾斜度不大于1%。鉆進(jìn)：?jiǎn)?dòng)鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度，在鉆進(jìn)過程

16、中同時(shí)啟動(dòng)噴漿泵，使水泥漿通過噴漿泵噴入被攪動(dòng)的土中，使水泥和土進(jìn)行充分拌合。在攪拌過程中，記錄員應(yīng)記錄主要參數(shù)變化情況。重復(fù)攪拌和提升：采用二噴四攪工藝，待重復(fù)攪拌提升到樁體頂部時(shí)，關(guān)閉噴漿泵，停止攪拌，樁體完成，樁機(jī)移至下一樁位重復(fù)上述過程。 </p><p><b>　　4.4施工控制 </b></p><p>　　（1）水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并

17、檢驗(yàn)管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆 </p><p>　?。?）為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進(jìn)行控制。 </p><p>　　（3）對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)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(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。 </p><p>　?。?）為了確保

18、樁體質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工方必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)樁得出的配比及工藝進(jìn)行施工，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)記錄水泥漿比重，監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時(shí)抽檢。 </p><p>　?。?）水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每根樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)不少于40分鐘，噴漿壓力不小于0.4MPa。 </p&g

19、t;<p>　　（6）為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30秒。 </p><p>　　（7）在攪拌樁施工過程中采用能較好地解決噴漿中的攪拌不均問題"葉緣噴漿"的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣，當(dāng)漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和

20、切削，漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。 </p><p>　?。?）施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí)，不得進(jìn)行下一根樁的施工。 </p><p>　?。?）施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足時(shí)應(yīng)整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障原因

21、，噴漿中斷時(shí)及時(shí)記錄中斷深度。在12小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段要求大于1m，超過12小時(shí)的采取補(bǔ)樁措施。 </p><p>　　（10）現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：施工樁號(hào)、施工日期、天氣情況；噴漿深度、停漿標(biāo)高；灰漿泵壓力、管道壓力；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速；鉆進(jìn)速度、提升速度；漿液流量；每米噴漿量和外摻劑用量；復(fù)攪深度。 </p><p>&

22、lt;b>　　5、質(zhì)量檢查 </b></p><p>　　成樁7天內(nèi)用輕便觸探法檢驗(yàn)樁體質(zhì)量。用輕便觸探器所帶勺鉆，在樁體中心鉆孔取樣，觀察顏色是否一致，檢查小型土攪拌均勻程度、根據(jù)輕便觸探擊數(shù)與水泥土強(qiáng)度的關(guān)系，檢查樁體強(qiáng)度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；施工完畢后按規(guī)范進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，并制作完成壩基水泥攪拌樁施工質(zhì)量檢查報(bào)告。 </p><p><b>　　6、結(jié)

23、語(yǔ) </b></p><p>　　桂林市桃花江市區(qū)整治工程（鐵路立交橋～蘆笛公園）壩基水泥攪拌樁施工質(zhì)量檢查報(bào)告顯示，經(jīng)過水泥攪拌樁處理后，壩基持力層和下臥層承載力均得到了提高、土層均勻性亦得到改善，完全能避免因壩體傾斜和不均勻沉陷導(dǎo)致壩體破壞。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]康世榮，陳