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产品知识

如何运用水泥深层搅拌桩处理公路软基路段

发布时间:2021-04-15 10:37 人气:

  摘要:公路软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被路堤等构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此,紧抓施工环节,严格施工过程的管理非常重要,只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。

  关键词:公路工程;软基处理;水泥深层搅拌桩施工;质量控制

  水泥搅拌桩是用于加固饱和软粘土的一种方法,就是利用水泥、水配制成浆液等作为固化剂,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。美国在二战后研究开发成功一种就地搅拌桩(MIP),1953年日本从美国引入这种方法,国内在1977年10月开始进行深层搅拌桩的室内实验和施工机械的研制工作。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、抗竖向变形能力强、可大大缩短施工期等优点,目前在公路建设领域应用得较为广泛。文章对水泥深层搅拌桩施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节做了详细分析。

  一、施工工艺

  (一)施工机械

  水泥搅拌桩的施工机械为钻机、粉浆机和压缩机。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。喷浆设备是定量发送浆体材料的设备,包括储灰罐、发送装置、计量控制装置等,是施工的关键设备。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入土中。

  (二)加强对机械设备和原材料的检验

  每台桩机必须配盘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。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。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。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写醒目的深度。钻头直径的磨损量不得大于1cm。

  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。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。

  (三)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: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;验证搅拌均匀程度及成桩直径;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;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;确定进入持力层的判别方法;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;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。

  (四)作业流程

  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→关闭电源,钻机移位。

  二、施工过程监控要点

  项目经理部指派专人负责水泥桩的施工,全过程旁站监理搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号,应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂干钻机明显处,确保人员到位,责任到人。水泥搅拌桩开钻之前,应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。为了确保桩体每米掺和量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

  水泥搅拌配合比:水灰比0.45~0.50、水泥掺量12%每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个挡位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4MPa。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。施工中发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不得小于设计用量。如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中在12小时内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内,补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。

  三、质量检验

  (一)检验方法

  1.水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。检验搅拌均匀性:用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。触探试验:根据现有的轻便触探击数(N10:从水泥土强度对比关系来看,当桩身1d龄期的击数N10大于15击时,桩身强度已能满足设计要求1或者7d龄期的击数N10大于30击时,桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过4m。

  2.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,送实验室做(3个一组)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实验,以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%~5%。

  3.如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求,如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩,如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。

  4.对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

  5.在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28天后,由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

  (二)观察鉴定

  1.桩体圆匀,无缩颈和回陷现象。

  2.搅拌均匀,凝体无松散。

  3.群桩桩顶齐,间距均匀。

  四、结语

  公路软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被路堤等构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此,紧抓施工环节,严格施工过程的管理非常重要,只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。

  作者简介:梁万连(1972-),男,广西钦州人,广西南宁新技术产业建设开发总公司市政工程部主任,工程师,研究方向:公路、桥梁、市政工程管理。

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