水泥搅拌桩施工工艺和质量控制

程淑荣　吉妙玲

摘要:结合新建伊敏至伊尔施铁路路基的施工实践,对水泥搅拌桩的施工工艺和质量控制作了阐述,供大家参考。

关键词:软土地基 水泥搅拌桩 成桩试验 施工工艺

0 引言

水泥搅拌法是通过各种深层搅拌机沿深度方向将软土与固化剂(水泥浆或水泥粉、石灰粉、粉煤灰,外加一定量的掺合剂就地进行强制搅拌,使土体与固化剂发生物理化学反应,形成具有一定整体性和一定强度的水泥土加固体,沿深度方向形成的该加固体称为深层搅拌桩。水泥搅拌桩与天然地基组成深层搅拌桩复合地基。与其他施工方法相比较,水泥搅拌法具有施工工期短、无公害、成本低等特点。这种施工方法在施工过程中无振动、无噪声、无地面隆起,不排污、不污染环境,对相邻建筑物不产生有害影响,具有较好的综合经济效益和社会效益。同时,由于水泥搅拌桩具有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、可大大缩短施工期等优点,,近几年来,水泥搅拌桩在铁路工程中的应用也越来越广泛。

1 工程概况

新建伊敏至伊尔施铁路道劳杜车站位于内蒙古呼伦贝尔市的新巴尔虎左旗境内,施工里程为DK122+830～DK123+850,全长1020m,地形起伏较大,中部地势较高,最高高程为891.13;表层为粉质黏土,厚约0.5m,褐灰色,软塑～可塑,σ0=120Kpa;下为粉砂,厚度大于8m,黄色,松散～中密,潮湿～饱和,σ0=150Kpa。该段地下水埋深约3～4m,地下水水位高程最高为887.1m,地下水为粉细砂潜水,地下水位高出设计路肩2～4m。为防止边坡水侵蚀路基,在线路左侧的边坡上设两排水泥搅拌桩,线路的右侧设一排水泥搅拌桩,桩径0.5m,纵向搭接0.1m。根据地下水位的不同,水泥搅拌桩的长度为5～10m。

水泥搅拌桩的技术要求:水泥搅拌桩设计水泥掺入比不小于12%,水灰比为0.45～0.5。

2 施工工艺

2.1 工艺流程图(见图1)

2.2 操作要点

2.2.1 整平场地,桩位放样,根据粉喷桩平面布置范围和行间距,在现场用全站仪精确放样,用小木桩或撒白灰点准确定出每根桩的位置,然后使钻机对位,调平机身的竖直度为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1.5%。

2.2.2 启动主钻机,待钻头接近地面时启动自动记录仪,空压机送浆并继续钻进,以防止泥砂堵塞喷射口,钻机要沉入地面以下8.5m处。

2.2.3 压浆前按设计配合比拌制水泥浆存人贮料罐。

2.2.4 预搅下沉至地面经下0.5cm位后开始喷浆,开动灰浆泵将水泥浆通过搅拌机按规定速度匀速下沉,边下沉边喷浆,钻机下沉至设计深度后停留30S,然后开始提升,边提升边喷浆边搅拌,使水泥浆与土体充分拌和,直至地面,当钻头提升至距地面50cm处,搅拌钻头在原位转动1min-2min,以保证桩头均匀密实。

2.2.5 重复搅拌下沉,为使搅拌更趋均匀,再次边搅拌边下沉,直至设计深度。

2.2.6 重复提升,再次从设计深度边搅拌边提升边喷浆,直至提出设计深度。

2.2.7 移动搅拌机重复上述工序依次逐桩制桩。

2.3 施工注意事项

①在水泥搅拌桩施工前要进行现场成桩试验,以确定各项操作技术参数,包括电脑自动记录仪使用情况,钻头速度、提升速度、喷浆量等,验证成桩质量,比较成桩强度与室内试件的差异,确定最优的施工参数。②确定成桩的竖直度,在钻机调平后铅垂对钻杆进行检查。③在钻杆上要明确标识8.5m深度处,以保证成桩长度满足设计要求。④粉喷桩基必须配备有效的电脑自动记录仪,正确记录各种参数并自动打印输出,要求每成桩1根,同时输出资料,不得积累。⑤每钻10根桩对钻头进行一次检查,直径磨耗量不得大于10mm,对磨耗量接近允许值的钻头要及时进行修整或更换。⑥为保证加固浆料到达桩底,当钻头钻至设计标高时,原位反转,开启送浆泵2min后再提升。⑦在喷浆成桩过程中遇有故障中断喷浆时,第二次喷浆接桩的重叠长度不得小于1m。⑧当喷浆至停灰面时,停止提升,继续喷浆5S后停机,以保证桩头的密实。⑨施工中应控制好深层搅拌机提升速度均匀连续,它是控制注浆量、搅拌均匀程度,保证加固效果的关键。规定第一次喷浆搅拌提升至桩顶时,贮料罐中水泥浆应正好排空,如有剩余应在工序5重复搅拌提升中喷完,根据所剩多少,尽量喷在靠近桩顶附近的桩段。⑩每台班加固完毕必须立即将贮料罐、灰浆泵、深层搅拌机及相关的管道用清水冲洗干净;如果桩喷浆量少于单桩喷浆量的不少于设计量,应整桩复打、复喷、复搅,复打的喷浆量不得少于单桩设计量。

3 质量控制

3.1 加强对施工机械设备的检验

3.1.1 每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器,记录器上的任何一个可操作的按钮和开关,不得用于设定时间、深度、喷粉量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数。

3.1.2 桩机上的气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定。

3.2 加强对原材料的检验

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。

3.3 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,确保搅拌桩加固地基收到预期的效果,在施工前必须进行工艺试桩,数量不少于5根。试桩的目的是:①提供满足设计喷粉量的各种操作参数,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,合理的工艺流程。④确定进入持力层的判别方法。

3.4 关键环节的措施

3.4.1 桩长按进入持力层控制。搅拌桩必须尽量打进持力层(一般控制q=800kPa)50cm左右。判别是否进入持力层可由下钻速度和电流表的读数来判定。该项目经过试桩确定钻速达到0.5m/min,电流值达到额定电流值的125%以上时,可以确定已经进入持力层。

3.4.2 粉体计量控制。搅拌桩的质量好坏与水泥掺入量的多少、喷粉的均匀性有直接的关系,因此,粉体计量是控制的关键。该项目采用电子秤重法与钻机深度相结合的计量装置,能在记录上反映深度、相对应每米的喷粉量、总灰量等。

4 结束语

综上所述,搅拌桩是加固软土地基,组成复合地基的一种较好的处理方法。关键是要严格按操作规程要求实施,并根据现场的实际情况和试桩的成果进行适当的参数调整,把握住施工质量关,同时应及时采取可靠的方法对桩的质量进行检测,发现问题及时采取补强、加桩等,以保证工程的安全使用。