隨著(zhù)近年來(lái)高等級公路的快速發(fā)展,對地基強度、施工工期等要求越來(lái)越高,而在我國河南開(kāi)封黃河兩岸地區,軟土層分部范圍比較廣泛,地下水位比較高,特別是分布在高速路橋頭的軟土處理,技術(shù)比較復雜。一旦處理不徹底,易引起橋頭跳車(chē)現象,水泥攪拌樁是用于加固地基處理的一種方法,它是利用水泥等材料作為固化劑,通過(guò)深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理—化學(xué)反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的符合使用要求的地基。其工藝在高速公路施工中用來(lái)加固橋頭軟土層起到了非常好的作用。下面結合開(kāi)封至通許高速公路五標段工程實(shí)例,談一下水泥攪拌樁在加固橋頭軟基方面的質(zhì)量控制措施。
1 概況
1.1 工程概況 開(kāi)封至通許高速公路是交通運輸部規劃的大慶到廣州國家重點(diǎn)公路的重要組成部分,全線(xiàn)長(cháng)64.287公里,其中橋頭段及橋頭過(guò)渡段均采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟基處理。
1.2 設計要求 我五標段水泥攪拌樁共計11萬(wàn)延米,全部分布在四個(gè)橋頭段及四個(gè)起頭過(guò)渡段,地質(zhì)情況如表1所示。設計要求樁端持力層為粉砂土,樁長(cháng)取12米,設計要求處理后的復合地基承載力為120KPa,設計其橋頭段后容許沉降量設計要求不大于10厘米。
2 配合比設計
為了經(jīng)濟、合理地確定橋頭水泥攪拌樁加固地基的技術(shù)參數,確定與地基土加固相適應的水泥品種、強度等級和摻入量,在施工前應該根據設計文件提供的地質(zhì)資料,選取典型地段鉆探取樣,進(jìn)行室內配合比試驗。水泥土的強度以28天試塊強度為準,一般要求R28≥0.8MPa,R90≥1.2 MPa,具體數值以施工圖設計文件為準。
3 現場(chǎng)工藝性試樁
根據室內配合比試驗結果,考慮到不同的地質(zhì)情況,施工前應該按照各種室內配合比進(jìn)行工藝性試樁,且每種配合比不得少于兩根。通過(guò)試樁,掌握下鉆、提升的困難程度;確定鉆頭進(jìn)入硬土層電流變化程度;確定水泥漿液密度;確定適合的輸漿泵的輸漿量;掌握水泥漿泵到達攪拌機噴漿口的時(shí)間、攪拌樁機提升速度、復攪下沉、復攪提升速度等施工參數如表2所示。
4 施工過(guò)程
4.1 施工工藝流程 場(chǎng)地平整→測量放線(xiàn)→鉆機安裝就位→對正樁位、調平機身→鉆進(jìn)→提升攪拌機同時(shí)噴漿→提升至地面以下0.25米,停止噴漿、攪拌數秒→重復攪拌下沉、噴漿→重復攪拌提升→在離地面0.25米處、停鉆→打印、輸出數據→移機。
4.2 施工中的工藝要求
4.2.1 場(chǎng)地平整 施工前做好“三通一平”,清除地上地下一切障礙物(包括、樹(shù)根和生活垃圾)。
4.2.2 定位 由技術(shù)測量人員按設計梅花形樁位通過(guò)軸線(xiàn)控制點(diǎn)逐個(gè)施放在現場(chǎng),做好標記。
4.2.3 漿液配制 根據室內土工試驗強度確定的配合比嚴格控制水灰比,加水數量應經(jīng)過(guò)事先核準的定量容器。水泥漿必須充分拌和均勻,使水泥漿攪拌機制漿時(shí),每次投料后拌和時(shí)間不得少于3min,檢測水泥漿液密度并記錄。
4.2.4 鉆進(jìn)、送漿 將制備好的水泥漿經(jīng)篩過(guò)濾后,倒入貯漿桶,開(kāi)動(dòng)灰漿泵,將漿液送至攪拌頭。噴漿可以根據每段地質(zhì)情況采取以下兩種方式。①鉆進(jìn)噴漿 開(kāi)動(dòng)灰漿泵,漿液從噴嘴噴出并具有一定的壓力后,開(kāi)始鉆進(jìn)攪拌,同時(shí)根據試樁結果調整灰漿泵壓力檔次,保證噴漿量滿(mǎn)足要求。在鉆進(jìn)過(guò)程中連續噴入水泥漿液。鉆進(jìn)至設計樁長(cháng)或硬土層后,應原地噴漿攪拌30S。如局部位置在噴漿不足的情況時(shí),應在反轉提升的過(guò)程中進(jìn)行補漿。②提升噴漿 在鉆進(jìn)過(guò)程中不噴漿,鉆進(jìn)至設計樁長(cháng)或硬土層后,并根據試樁結果調整灰漿泵壓力檔次,保證噴漿量滿(mǎn)足要求。將攪拌頭自樁端反轉勻速提升攪拌,并連續噴入水泥漿液,直至地面,如局部位置存在噴漿不足的情況時(shí),應在復攪的過(guò)程中進(jìn)行補漿。
4.2.5 復攪 鉆頭提升至地面25厘米,應立即反向鉆進(jìn)復攪、噴漿,復攪深度原則上應為樁身全長(cháng);在復攪過(guò)程中,應對局部噴漿不足的樁身部位進(jìn)行補漿,并防止噴口堵塞。重復攪拌提升,直至離地面25厘米。
4.2.6 資料打印 成樁后,在鉆機移動(dòng)前打印施工過(guò)程資料和成樁資料,嚴禁移機后補打資料。
4.2.7 清理攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口,樁機移機至另一樁位施工。
5 質(zhì)量控制措施
5.1 為保證漿(濕)噴樁的垂直度,應保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度,攪拌樁的垂直度偏差不得超過(guò)1.0%,樁位偏差不得大于5厘米。
5.2 嚴格控制鉆機下鉆深度、漿噴高程及停漿面,確保漿噴樁長(cháng)度和水泥漿液噴入量達到設計要求,樁長(cháng)不得短于設計樁長(cháng),每米用漿量誤差不得大于5%。
5.3 水泥漿液應按預定的配比拌制,加入緩凝劑防止初凝現象,保證每根樁所需漿液一次單獨拌制完成,并應有專(zhuān)人記錄每根樁的水泥用量。
5.4 攪拌機每次下沉或提升的時(shí)間必須有專(zhuān)人記錄,時(shí)間誤差不得大于5s。
5.5 一般情況下,應在全樁長(cháng)范圍內重復攪拌一次,以增加水泥土的均勻性并且復攪宜一次完成。
5.6 供漿必須連續,拌和必須均勻,一旦因故停漿,應使攪拌鉆頭下沉至漿面以下0.5米,待恢復供漿后再?lài)姖{提升,如因故停機超過(guò)3h,應先拆卸輸漿管清洗后備用,此根未完成樁應采取補噴措施或重新打設。
5.7 對輸漿管要經(jīng)常檢查,不得泄漏及堵塞,管道長(cháng)度不大于60米,對使用的鉆頭要定期檢查,其直徑磨耗量不得大于1厘米,但也不宜用直徑過(guò)大的鉆頭(以不大于設計樁徑30mm為宜,以免影響樁身成型質(zhì)量)。
5.8 應注意濕噴樁的樁位施工順序。在一個(gè)區域內,應先打設路基兩側及該處理段兩頭的樁,以形成一個(gè)封閉的區域,再逐漸往中心打設,有利于整體的成樁質(zhì)量和軟基處理效果。
5.9 漿液儲量應不少于一根樁的用量,否則不得進(jìn)行下一根樁的施工。
6 施工質(zhì)量檢測及效果評述
6.1 質(zhì)量檢驗方法及結果 橋頭水泥樁施工完畢28d后,應進(jìn)行成樁檢測,檢測方法有以下兩種:
6.1.1 人工開(kāi)挖驗樁 其深度為停漿面以下達到樁實(shí)體,一般深度宜為50厘米,目測攪拌樁的均勻性,量測成樁直徑和間距。通過(guò)現場(chǎng)隨機抽檢,測的樁徑均大于500mm,樁間距都在±100mm之內,符合設計要求。
6.1.2 鉆孔取芯、標準貫入試驗(CPT)鉆孔取芯和標準貫入試驗方法參照《粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規范》(TB10113—95)、《軟土地基攪拌加固法技術(shù)規程》(YBJ225—91)、《巖土工程勘察規范》(GB50021—2001)、《公路工程地質(zhì)勘察規范》(JTJ064—98)有關(guān)規定執行。28d時(shí)現場(chǎng)鉆孔取芯,水泥土攪拌均勻、無(wú)水泥粒塊,取芯率大于60%,5m以?xún)人喑矶染鶆驁杂,現場(chǎng)標貫擊數均10~20擊,室內無(wú)側限抗壓強度均0.15~0.45Mpa之間。檢測結果表明所檢測的水泥攪拌樁滿(mǎn)足設計要求。
6.2 效果評價(jià) 從檢測結果可得,本合同段工程橋頭軟基水泥攪拌樁樁體施工質(zhì)量達到設計要求。處理后復合地基承載力均超過(guò)設計要求的承載力;從樁體完成施工到高速公路通車(chē),橋頭沒(méi)有明顯的沉降,很好地防止了橋頭跳車(chē)現象,實(shí)踐證明本合同段運用水泥攪拌樁處理橋頭軟基段是成功的。
7 結語(yǔ)
水泥攪拌樁作為一種橋頭軟基的處理方法,既能縮短工期,又能節約投資,值得推廣應用,但是在其應用過(guò)程中,要通過(guò)試驗確定各種施工參數,并且要注意由于地質(zhì)的變化,導致處理效果不穩定的現象,所以在下一步施工中需要不斷總結經(jīng)驗。
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