浅谈水泥搅拌桩软基处理的施工质量控制

贾立夫

摘要:根据水泥搅拌桩软基处理施工过程中各个阶段对质量的要求,分别对施工前准备阶段,施工阶段,检测阶段的施工质量控制措施做出探讨。

关键词:水泥搅拌桩;施工质量;控制措施

水泥搅拌桩近来被广泛应用于地基处理工程,是用于加固饱和软粘土的一种方法。其基本原理是用水泥等材料作为固化剂,用专用的搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中,并将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。水泥搅拌桩有喷浆法和喷粉法两种,都是通过深层搅拌机械将软土和固化剂强制搅拌,固化剂采用水泥浆液时,称为水泥浆搅拌桩法或湿法,固化剂采用水泥粉时,称为粉体搅拌桩法或干法。一般认为湿法水泥剂量容易控制,搅拌均匀,成桩质量较为可靠,而干法喷粉量相对较难控制,搅拌质量不容易控制,但干法采用粉体做固化剂,不再向地基中附加水分,反而能充分吸收软土的自由水,因此,加固后地基的初期强度较高,特别是对高含水量的软土加固效果显著。

水泥搅拌桩能有效减少总沉降量,能承受较大的加荷速率,抗侧向变形能力强,但由于水泥搅拌桩是地下隐蔽工程,在施工中常存在一些问题:水泥用量难控制;均匀性差;强度低等等,因此,在施工过程中,针对各个施工阶段,必须采取有效的质量控制措施,确保水泥搅拌桩处理软基的加固效果。在国道主干线哈尔滨绕城公路东北段K69+755-K70+040段路基施工中,采用了水泥浆搅拌桩法处理该段软土地基,下面结合该工程实践,对施工过程中各阶段的质量控制措施做一探讨。

1水泥搅拌桩施工前准备阶段的质量控制措施

1.1施工机械设备的选择及检验

我国目前使用的搅拌机械,主要由两大部分组成,一是提供搅拌钻进的机械,二是提供输送水泥材料的输送设备。搅拌机械应能够将水泥和土充分搅拌均匀,输送水泥系统应能按照设计要求的掺入量将水泥均匀送到土中,这就要求必须选择配备可以控制每米喷浆量的搅拌机械,且应配置记录仪能随时打印数据。输浆泵的压力表,桩机上的转速表,电流表必须经过标定,不合格的仪表必须更换。所有桩机开钻之前应检查验收合格后方可开钻。

1.2原材料的质量控制措施

水泥搅拌桩所用的水泥应经过试验室自检及监理抽检,合格后方可用于工程中。水泥的堆放应符合防雨防潮的要求,严禁使用过期,受潮,结块,变质的水泥。

1.3 施工前应进行工艺试桩

试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数,确定水泥浆的水灰比,泵送时间,泵送压力,搅拌机提升速度,下钻速度以及复搅深度等参数,验证搅拌均匀程度及成桩直径,确定具体地质条件下合理的工艺流程,以便指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。试桩根数不少于5根,且必须等试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。

2水泥搅拌桩施工阶段的质量控制措施

2.1 严格按水泥浆搅拌桩施工规范施工

钻机就位:吊钻机对准位后,使钻杆垂直,倾斜度小于1%,桩位偏差小于5CM。搅拌水泥浆液:采用325号硅酸盐水泥,水灰比控制在0.4~0.6范围内,每延米深层搅拌桩水泥用量不小于50kg。

喷浆搅拌提升:搅拌头下沉到设计深度后,开启灰浆泵,通过管道送浆至搅拌头出浆口,出浆口启动搅拌桩机及拉紧链条装置,按设计规定的提升速度(0.5m~0.8m/min)边喷浆搅拌,边提升钻杆,使浆液和土体充分拌合。

重复搅拌下沉:搅拌钻头提升至桩顶以上50cm后关闭灰浆泵,重复搅拌下沉至设计深度,重复喷浆搅拌提升,一直提到地面。

2.2 喷浆量控制措施

水泥搅拌桩的质量好坏与水泥浆掺入量的多少及喷浆的均匀性有直接的关系,因此,计量水泥浆是质量控制的关键。目前一般较为常用的是流量与钻机深度相结合的电子记录仪,它能在记录上反映深度、相对应每延米的喷浆量、总浆量、施工时间等。计量控制主要应注意以下两点:

要保证喷浆的均匀性,关键是掌握好钻头的提升速度及水泥净浆的比重。水泥浆喷入必须满足每米喷浆量的要求。

从开始喷浆到钻头处出浆有一定时间,钻机钻至桩底后,必须预喷停留一段时间,方可提钻。二次钻至桩底后即喷浆提钻,防止搅动破坏了桩底原状软土,使沉降量加大。

一旦断浆,必须补浆,且与断浆处搭接长度不小于50cm,保证成桩的连接性。

2.3复搅控制措施

水泥浆与土搅拌均匀程度是关系到水泥搅拌桩桩体强度的关键因素。大量的施工实践已充分证明水泥搅拌桩复搅与不复搅的质量相差甚大。钻头喷出的水泥浆往往呈脉冲状,若不充分搅拌,在桩中呈现层状,形成一种“夹生”,这样的桩即使水泥浆掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌使水泥浆与软土得到比较完全的接触与作用,促使桩体整体性的形成。为了确保搅拌的均匀性,施工时严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等,当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时,宜采用“四喷四搅”的施工工艺,并使搅拌钻杆转速不小于45转/min,提升及下沉速度不大于1.0m/min,搅拌叶片设置六片。防止出现“沉桩”现象。

2.4桩长控制措施

根据设计桩长及试验桩确定的长度,在钻杆上标明桩长,并根据钻进时桩机的负载电流数据突变,直至桩杆不再进尺(表明桩尖已座在砂砾石层上),现场丈量,测定实际桩长

2.5日水泥用量与日进度指标的质量控制措施

在每日施工结束后对现场水泥用量和记录仪打印记录中的施工桩长加以统计对比,当两者误差大于5%时,必须查明原因后采取相应的处理措施。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,则认为存在搅拌不均,应采取补桩处理。确定每台桩机每日完成延米数和每根桩的施工时间,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,则认为存在搅拌不均,应采取补桩处理。

3水泥搅拌桩成桩检测阶段质量控制措施

3.1开挖检验

制桩完成后,须达到要求的龄期后方可进行开挖,清理桩头时不得使用重锤或重型机械,宜用小锤、短钎等轻便工具操作以免损伤桩头。群桩桩顶应平齐,间距应均匀,桩体圆匀,无缩颈或回陷现象。

3.2 触探试验

用触探仪检测桩身强度。按照规定的检测频率,在成桩后规定的天数采用轻型动力触探(N10)检测桩身强度。根据N10贯入30cm的锤击数来判定桩上部强度是否合格。

3.3 钻芯检验

水泥搅拌桩成桩28天后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送试验室做28天龄期的无侧限抗压强度试验,留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压试验,以测定桩身强度。

3.4单桩及复合地基承载力检测

根据设计要求,最好还要对成桩进行单桩及符合承载力的检测,检测合格方可认为水泥搅拌桩全部完成。

结语

通过水泥搅拌桩处理软基施工的各施工阶段中采取了有针对性的质量控制措施,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,根据目前路基验收的情况来看,达到了预期的目的,有效地减少了结构物沉降。