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水泥搅拌桩处理软基的施工及质量控制水泥搅拌桩是一种常用的软土地基处理方法,广泛应用于公路、铁路、建筑等工程中。该技术通过将水泥作为固化剂,利用专用搅拌机械将水泥与软土充分拌合,形成具有一定强度的水泥土桩体,从而提高地基承载力、减少沉降。施工过程中,应严格控制水泥掺量、搅拌深度、提升速度及水灰比等关键参数,确保桩体均匀性和成桩质量。
质量控制方面,主要包括原材料检测、施工工艺控制及成桩后检测三个环节。水泥必须符合规范要求,软土含水量应适中,施工中应实时监控钻进与提升过程,避免断浆、空转等现象。成桩后可通过轻型动力触探、取芯法、静载试验等手段检测桩身强度与完整性。通过科学施工与严格质量控制,水泥搅拌桩能有效改善软土地基性能,保障工程安全与耐久性。
水泥搅拌桩的施工机械为钻机、粉浆机和空压 机 (1)钻机:是水泥搅拌桩的主要成桩机械,应具 有动力大、操作灵活、能按不同速度均匀地正向钻进 和反向提升、能前后左右自行移动的功能。 (2)喷浆设备:是定量发送浆体材料的设备关于印发《甘肃省执行交通运输部〈公路工程建设项目投资估算编制办法〉〈公路…(试行)》的通知(甘交建设[2019]2号)(1),包 括储灰罐、发送装置、计量控制装置等,是施工的关 键设备。 (3)压缩机:为水泥搅拌桩施工提供一定压力的 气源,使水泥浆液克服喷浆口土体阻力而喷人土中。
2.2要加强对施工机械设备的检验
(1)每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷浆 量的记录器,且记录器上应当准确地自动记录操作 时间、深度、喷浆量、桩位编号、复搅深度、复搅次数 等参数。 (2)桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必 须经过标定,不合格的仪表必须更换。 (3)每台桩机钻架相互垂直的两个面上各设置
一个0.5kg重的吊线锤,并画上垂直线。 (4)在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写 醒目的深度。 (5)钻头直径的磨损量不得大于1cm。
2.3加强对原材料的检验
(1)所用水泥必须经过试验室抽检,满足规范的 要求。并尽量不采用那些产量较小、质量不稳定的 小水泥厂生产的水泥。 (2)水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求,严 禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
2.4施工前必须进行工艺试桩
不同地段具有不同的地质条件,为了克服盲目 性,确保加固地基收到预期的效果,在施工前必须进 行工艺试桩,试桩数量不少于5根。试桩的目的是: (1)提供满足设计喷浆量的各种操作参数。如 管道压力、灰罐压力、钻机提升速度、钻进速度、搅拌 速度等。 (2)验证搅拌均匀程度及成桩直径。 (3)确定该地质条件下,水泥土配合比是否适用 于现场,选择符合质量要求的合理掺灰量。 (4)确定该地质条件下,掌握下钻和提升的阻力 情况,选择合理的技术措施。 (5)确定进人持力层的判别方法。 (6)检测桩身的无侧限抗压强度是否满足设计 要求,即28d强度不得低于0.8MPa,检验28d单 桩允许承载力和允许复合地基(三桩)承载力是否分 别达到300kPa和130kPa。 (7)检验加固剂分布的均匀性和有效加固长度 能否符合设计要求
清理场地→施工放样→钻机定位→钻进到设计 深度(预搅)→成桩→调平→送风→喷浆、搅拌、提升 离地面50cm停止喷灰→复搅(一边搅拌一边喷 浆)下沉→至桩底停止搅拌、喷浆1min→搅拌提升 至桩顶一关闭电源,钻机移位。
(1)施工前一定要按设计要求将每根桩的桩位 用小木桩(或小竹片)定出,施工时将钻头对准定位 小木桩,使桩位偏差控制在允许范围之内。 (2)预搅时钻进速度不宜过快,要根据不同土层 加以控制,最高钻进速度控制在1.0m/min。 (3)成桩过程中,钻头提升速度与喷灰量必须协
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调一致,使水泥掺量均匀准确。提升速度控制在0.4 ~0.7m/min,搅拌转数控制在30~50r/min,钻 进、复搅、提升时管道压力控制在0.1~0.2MPa,喷 浆时管道压力控制在0.25~0.4MPa,计量装置施 工前必须标定准确,施工过程中还需经常校验。 (4)复钻搅拌是提高桩体质量的一项重要措施 必须在规定的深度范围内认真复钻搅拌,使水泥土 得到充分的搅拌和压实。 (5)在钻进和提升的整个过程中都应使钻机转 盘水平,机架垂直,机身平稳,以保持桩体的垂直度 误差不大于允许值。 (6)水泥须经室内试验合格后才能使用,施工时 送灰必须连续,不得有中途断灰现象。若遇机械故 障造成断灰,需采取“复打”措施,“复打”重叠长度不 得小于1m。 (7)深度和直径均不得小于设计要求。 (8)认真做好施工原始记录,施工过程中发生的 情况都应在原始记录中反映,对不符合要求的粉喷 桩应注明采取的措施和补救方法。
搅拌桩施工过程中,重点要控制好三个重要施 工环节和日水泥用量、日进度两个指标
3.2.1桩长按进入持力层控制
根据该项目水泥搅拌桩加固桥头软基试验研究 成果,与塑料排水板处理方案相比,采用搅拌桩处理 沉降量要减小25%~49%,沉降的分布亦有明显的 改变,在桩身范围内的沉降量减小很多,而桩尖以下 的软土沉降量有所增大。在桩长11m范围内的沉 降量与桩尖以下沉降量的比值达1:1.5。而且由 于大部分荷载由桩体承受,所以桩周土中孔隙压力 较低,而桩尖以下土体中的孔隙压力较大,而且很难 消散,因此,搅拌桩宜尽量打至持力层上(一般控制 为q.=800kPa)并且进人持力层50cm左右。在施 工过程中,桩底设计标高往往与持力层并不一致,施 工人员容易出现以设计标高控制桩长的现象,如在 桩尖下尚留几米软土,这样,则会有较大的工后沉降 量,由于排水不畅,预压很长时间也很难稳定。故搅 拌桩实际施工桩长应按进人持力层控制。判别是否 进人持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度 和电流表的读数来判定,这两个参数是在工艺试桩 时由监理确定,一般是下钻速度0.5m/min,电流值 是额定电流值的125%以上。
3.2.2浆液计量控制
粉喷桩的质量好坏与水泥掺人量的多少及均匀
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性有直接的关系,因此,如何来计量固化剂是控制的 关键。目前一般较为常用的电子称重法与钻机深度 相结合的计量装置,它能在记录上反映深度、相对应 每延米的喷浆量、总灰量等。浆液计量控制主要应 注意以下两点: (1)固化剂浆液要严格按预定的配合比拌制,制 备好的浆液不得离析、不得停置过长(不超过2h), 液倒人时要加筛过滤,以免浆内结块,损坏泵体。 (2)泵送浆液前,管路应保持潮湿,以利输浆。 现场拌制浆液,必须有专人负责记录固化剂、外掺剂 用量,并记录泵浆开始、结束时间。要保证喷浆的均 匀性,关键是掌握好钻头的提升速度。因水泥浆喷 人为人工控制,必须避免出现为满足每米喷浆量的 要求,施工人员根据记录器显示凌数字,而人为导致 的喷浆不均匀现象。 (3)从开始喷浆到钻头处出灰有一定时间,钻机 钻至桩底后,必须预喷停留一段时间,方可提钻。停 留时间由管道长度等确定。如果钻至桩底后即喷浆 提钻,则桩底实际有一段空桩,反而搅动破坏了桩底 原状软土,使沉降量加大。
水泥与土搅拌均匀程度是关系到搅拌桩桩体强 度的关键因素。大量的施工实践已充分证明搅拌桩 复搅与不复搅的质量相差甚大。钻头喷出的浆液往 往呈脉冲状电力沟道及管井管线预埋工程施工组织设计,若不充分搅拌,浆液在桩中呈现层状, 形成一种“夹生”,这样的桩即使水泥掺人量再多也 没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体 与土及水得到比较完全的接触与作用,促使桩体的 形成。为了确保搅拌的均匀性,施工时要严格掌握 好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等,并应尽量采用 全桩复搅以保证质量。该项目桩长较长、土体天然 含水量较高、粘性重,因此采用“二喷四搅一停”的施 工工艺,即:钻进→钻至桩底后慢档提升、喷灰、搅拌 至停灰面→钻进、复搅复喷至桩底→提升、搅拌至停 灰面→移位。防止出现“沉桩”现象。
日水泥用量与日进度指标的质量控制措施
(1)施工过程中,应随时注意钻机的水平度和垂 直度、钻进深度、喷浆深度、停浆标高、复搅深度、喷 浆的管道压力、浆罐内的水泥加人量、剩余浆液量 等,并作好记录。 (2)技术人员要及时收取记录器打印记录,并校
核时间、桩号的连续性等。 (3)技术人员每日施工结束后对施工现场水泥 用量和记录器打印记录中的水泥用量加以统计、对 比。 (4)水泥须经室内试验合格后才能使用,施工时 送灰必须连续,不得有中途断灰现象。若遇机械故 障造成断灰,需采取“复打"措施,“复打”重叠长度不 得小于1m。 (5)技术人员应当核对前后左右的桩的深度和 成桩时间,如果深度相差较大或相同深度的桩成桩 时间相差很大,则认为存在搅拌不匀或其他原因,要 具体分析,采取相应补救措施。 (6)技术人员应根据钻杆的提升速度、每台桩机 的日工作数等,确定每日完成延米数的每根桩的施 工时间。如果某台桩机完成的延米数超过规定值较 多或某根桩记录器打印记录显示时间少于规定值较 多,则认为存在搅拌不匀或其他原因,要具体分析, 采取相应补救措施。
3.2.5事后检测阶段的质量控制措施
水泥搅拌桩施工完成后,应按规定频率进行取 芯、无侧限抗压强度、单桩及复合地基承载力试验。 对检测发现的问题,如未穿透软土层、部分断灰、喷 灰不均匀、强度不足等,应严格进行加密、补桩等处 理。 取芯时,取芯位置应取在桩径1/2处,而不应取 在桩中心处,因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间, 成桩后中心部位强度较低,易造成桩体强度偏小的 假象;钻孔取芯时要注意保持钻机平衡,避免因钻杆 倾斜而造成斜孔,导致取芯失败;取芯长度应比桩长 长50cm左右,以检验桩底土性状。
在国道主干线广州绕城公路小塘至茅山段水泥 搅拌桩处理软基施工过程中,我们采取了有针对性 的质量控制措施db3708/t 10-2022 公共机构节能监管平台建设指南,实验检测证明该项目的水泥搅拌 桩完全达到了设计标准,桩身无侧限抗压强度R28 =0.8MPa,R9=1.2MPa,28d单桩允许承载力和 允许复合地基(三桩)承载力分别达到300kPa和 130kPa。有力地保证了水泥搅拌桩处理软基的施 工质量和处理效果,达到了预期的目的,有效地减少 了桥头沉降
·短讯·云南澜沧江特大桥在修建中,其悬索桥索塔张拉纠偏技术、拼装固定式索鞍技术、散索套施工技术 和钢混凝土叠合梁技术为国内悬索桥设计和施工首创。