论水泥搅拌桩在水利地基工程中的应用及施工控制。

摘要:水泥搅拌桩已经广泛地运用于各类工程的地基加固处理, 施工工艺比较成熟。但对于具体的工程地基处理应进行具体分析, 针对不同地基土的性质和施工中出现的具体问题, 合理选择最恰当的地基处理方法及各种参数。本文结合工程实例, 论述了水泥搅拌桩在水利工程施工中的应用。

关键词: 水泥搅拌桩; 地基; 施工控制

0引言

该水利工程为Ⅱ等工程, 工程布置为桥向左岸扩3孔, 堤防堤段全长1 007. 6m, 退堤幅度0~ 40m。该工程迎水侧扶壁式挡墙底板下的地基土为粉细砂或淤泥质土层, 受征地红线和交通便道的限制开挖边坡较陡, 施工区距周围居民楼房非常近, 考虑到对周围环境及建筑物的影响, 采用水泥搅拌桩加固地基和边坡支护。在桥墩、桥台的基础开挖过程中, 因遇到淤泥质土而出现几次塌方, 故采取了水泥搅拌桩、灌注桩联合加固基础等措施, 使工程保质保量如期完成。

1施工准备

地基水泥搅拌桩: 桩径 600 mm, 有效桩长为14. 81m (高程2. 91~ - 1. 19 m ), 桩底要求打至粉细砂与淤泥质土层或砂砾石层, 水泥搅拌桩在平面上呈梅花型布置。基坑开挖边坡支护水泥搅拌桩:桩径 600 mm, 有效桩长为8. 31 m (高程4. 41~- 3. 90 m) , 无空钻。水泥搅拌桩主要设计指标为:水泥掺入量15% , 水泥土强度标准值(与桩身水泥土相同的室内加固土试块在标准养护下90 d龄期无侧限抗压强度) 2. 0 MPa, 单桩竖向承载力125 kN。

该工程采用的水泥搅拌桩施工搅拌机械为SBJ 40型深层搅拌机, 其最大加固深度为15~ 18 m。配套设备及材料为: a. HB6- 3型柱塞式灰浆泵;b. 200 L灰浆拌制机; c. 0. 5 m3 灰浆集料斗; d.普通离心泵(冷却用) ; e. 电缆及胶管。

水泥搅拌桩是采用深层搅拌机械, 在地基深处利用水泥作为固化剂, 与软土强制搅拌混合, 硬化后形成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。用水泥搅拌桩加固软土地基, 具有施工时无振动、无噪声、无污染、搅拌时不会使地基侧向挤出、对周围原有建筑物影响较小等独特的优点, 常用于建(构)筑物的地基、高速公路、铁道和机场场道、大面积堆场等的软土地基加固; 软土层中的基坑开挖、管道开挖或河道开挖的边帮支护和防止底部管涌、隆起; 软土地基基坑开挖和其他工程的防渗帷幕等, 可以提高地基承载力和边坡稳定性, 减少工后沉降及不均匀沉降, 防止渗漏, 提高液化能力。

2施工控制

2. 1 影响施工进度的几个情况

退堤扩孔工程为城镇堤防工程, 涉及房屋拆迁、邮电线、高压线、自来水管等问题, 前期处理工作头绪多、拖延时间长、难度大, 致使可施工工作面少; 搅拌桩施工区距居民楼较近, 为避免施工噪声对附近居民夜间休息的影响在夜间不施工, 致使有效施工时间减少; 水泥搅拌桩强度增长缓慢, 上部工程施工前需经历较长时间的等待, 而该工程工期又短、时间紧, 若不及时解决水泥搅拌桩的施工进度问题, 必然会影响整个退堤扩孔工程的施工进度。

2. 2 解决进度的控制措施

为按期完成水泥搅拌桩的施工, 一方面加快了对前期各方面问题的处理, 另一方面采取了以下技术措施, 保证水泥搅拌桩达到规定的强度要求, 确保了施工按工期顺利完成。

( 1)增加施工机械。施工单位适时调整施工力量和施工强度, 在具备条件的工作面, 搅拌机从原先安排的4台增加到6台, 提高了日完成桩数, 加快了施工进度。

( 2)提高水泥强度等级。选用P.O 42. 5水泥,使水泥搅拌桩强度提高了20% ~ 30% , 提高了早期强度。在每批水泥进场后, 备样进行水泥土强度试验, 符合要求后投入使用。成桩后3~ 7 d内随机抽检35根搅拌桩进行轻型动力触探(N 10 )试验。试验结果表明, 水泥搅拌桩搅拌均匀性较好, 强度较高, 7 d龄期的N 10比天然地基的N 10高1倍以上, 根据有关规范要求, 桩身强度已经满足设计要求。

3施工中遇障碍物的处理

3. 1障碍物情况

在大堤桩号0+ 153~ 0+ 221 段的搅拌桩施工中, 多次遇到木桩、砖墙等障碍物, 无法继续钻进。

3. 2处理措施

根据施工现场的实际情况, 采取以下方法进行处理:

( 1)障碍物距地面的高度( 2m 时, 挖除后重新进行搅拌施工, 直到设计深度。

( 2)当障碍物无法挖除或障碍物距地面的高度 2m 时, 以搅拌至无法下钻为止, 此后对该段混凝土挡墙底板采取增厚10 cm 的加强处理。

4成桩质量的控制

为确保水泥搅拌桩加固效果, 应特别注意施工中的成桩质量控制。水泥搅拌桩成桩质量的控制,主要在于原材料的质量控制、施工的工艺控制和施工记录的控制。

4. 1原材料质量控制

( 1)水泥。水泥质量是关键。主要控制以下几个环节: 每批水泥用于施工之前, 必须抽样试验合格后方可进场使用; 进场水泥数量满足施工进度的要求; 不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥不得进场; 在每批水泥进场后, 备样进行水泥土强度试验。具体做法是: 在施工现场取拟被加固土样和拌和水,用塑料袋封装运至现场试验室, 并用备样水泥按确定的配合比用人工充分拌和, 制成试块并按规定养护, 若7 d龄期的水泥土试块达到标准强度的30%以上, 则该批水泥允许投入工程使用, 否则不得使用。

水泥土试块90 d龄期无侧限抗压强度试验共做了106组, 最大值4. 0MPa, 最小值2. 2MPa, 平均为3. 0MPa, 高于设计要求的2. 0MPa, 满足设计及规范要求。

( 2)水。水质分析检验合格。

( 3)制浆。按单桩长和试验得出的每m 桩长水泥用量计算出单桩水泥用量, 严格按设计的水灰比进行制浆, 在制浆罐中进行拌制, 备好的浆液应不停地搅拌, 使其均匀稳定, 防止水泥浆发生离析。浆液倒入集料斗时加筛过滤, 以免浆液结块而损坏泵体。

4. 2 施工工艺控制

( 1)保证垂直度。注意搅拌机的平整度并控制导向架对地面的垂直度, 偏斜率 1% 。

( 2)保证桩位准确度。采用经纬仪放出每块挡墙底板上的各排桩位线, 并用小竹桩标定出桩位中心。所测放的桩位轴线经复核后予以保护, 桩位放样误差5 cm。

( 3)喷浆搅拌均匀, 不允许出现断桩。严格按试验确定的参数控制水泥浆的喷出量、搅拌及提升的速度和次数, 保证喷浆搅拌的均匀性和连续性。灰浆泵的出口压力保持在0. 4~ 0. 6MPa, 使水泥浆自动连续喷入地基土层内, 并且搅拌均匀。严格控制重复搅拌时的下沉和提升速度, 保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。

水泥浆液的供应必须连续, 一旦因故中断, 必须将搅拌头下沉到停浆面以下0. 5 m处, 待恢复供浆后再搅拌提升, 以防断桩。

4. 3 施工记录控制

水泥搅拌桩成桩和喷浆施工由专人负责记录,应如实记录每m 下沉量、提升时间、送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数。若施工中发现问题, 应及时向监理工程师汇报, 商定处理措施, 并及时写入施工记录中。

5成桩质量的检测

5. 1配合比及成桩试验

根据JG J 79) 2002《建筑地基处理技术设计规范》的规定, 水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip > 25的黏土、地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区时, 必须通过现场试验确定其适用性。因为只有先明确了水泥搅拌桩在该工程是否适用, 才能为有效地加固地基提供前提保证。在该工程中, 通过对水泥土的室内配合比试验,确定了所用水泥的掺入量、水灰比、水泥土强度的增长规律, 推求出龄期与强度关系。根据室内配合比试验确定的最佳参数, 现场选定2 个桩位进行了试桩, 根据试桩情况及试桩检测报告, 确定了最终的施工方案和各项技术参数(见表1)。

表1水泥搅拌桩施工技术参数

5. 2承载力试验(现场载荷试验)

根据JGJ 79-2002《建筑地基处理技术设计规范》的规定, 竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时, 承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。这是检测水泥搅拌桩加固地基效果的最可靠的方法之一。

该工程复合地基载荷试验和单桩载荷试验的结果均满足设计及规范要求。其中静载试验共检测16根桩, 检测结果均高于设计要求的125 kN (见表2)。

表2水泥搅拌桩静载试验结果 kN

结束语

退堤扩孔工程挡墙基础采用水泥搅拌桩加固地基、支护边坡, 工程竣工至今已运行2年多的时间,效果理想。