软基处理中关于水泥粉喷桩的分析

摘要: 目前,粉喷桩在软基处理领域应用得较为广泛,但由于其是地下隐蔽工程,影响质量的因素较多,因此文章将论述水泥粉喷桩软基处理的质量控制。本文主要介绍水泥粉喷桩软基处理施工准备阶段、施工阶段和施工后检测阶段的质量控制。 关键词:水泥粉喷桩;软基处理;质量控制

Abstract: At present, powder spraying pile in soft foundation treatment is widely used, but because it is the underground engineering, because of many influence factors on the quality of, so this paper will discuss cement injection pile in soft soil foundation treatment quality control. This paper mainly introduces the quality control in construction preparation stage, construction stage and construction stage after detection of the soft foundation treatment of cement powder spray pile.

Keywords: cement mixing pile; soft foundation treatment; quality control

中图分类号：F416.1

水泥粉喷桩是“水泥粉体喷射搅拌桩”的简称,它是利用水泥作加固化剂,在钻孔过程中使用特制的深层搅拌机械将固化剂喷入软土地基的深层,经搅拌,使原位土与固化剂均匀混合并发生一系列物理、化学反应,形成桩体的方法,用于提高地基土的承载力和稳定性。

1施工准备阶段的质量控制

1.1施工机械的控制

粉喷桩机严禁使用非定型产品或自行改装设备,每台桩机配置应有显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤(或电脑计量装置);所有的电流表、压力表和电子秤(或电脑计量装置)等量器、衡器具必须经过计量部门标定,合格后方可用于工程施工;每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5 kg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1 cm。

1.2原材料的质量控制

粉喷桩水泥一般选用325或425的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥,且应具备厂家保质单位、出厂实验报告等,并必须经过试验室抽检,满足规范的要求;尽量不采用那些产量小、质量不稳定的小水泥厂生产的水泥。另外,水泥的堆放应该符合标准、防潮的要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

1.3施工前进行室内配比试验

在施工前,取含水量较大的地点取样进行室内配比试验,测定软土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有机质含量、有机质含量、pH值和不同掺入量水泥土各龄期的无侧限抗压强度,以检验粉喷桩加固该种软土的适用性和设计掺灰量下的桩身强度能否达到设计要求。

1.4施工前必须进行工艺试桩

不同地段具有不同的地质条件,为了粉喷桩加固地基收到预期的效果,在粉喷桩施工前必须进行工艺试桩,试桩数量不少于5根,且应提出满足设计水泥喷入量的各种操作参数,如钻机提升速度、搅拌叶片旋转速度、管道压力、灰罐压力等;应检验水泥的搅拌均匀程度及成桩直径;应确定该地质符合质量要求的合理掺灰量;应了解钻进及提升的阻力情况;应确定进入持力层的判别方法。

2施工阶段的质量控制

2.1钻机就位的控制 钻机就位,应严格按照设计桩位及规范要求,用铅锤吊线法调整钻杆和桅杆,使其保持垂直,桩位平面误差不得超过5cm,钻杆倾斜度要小于1.5%,以确保在钻进中不发生倾斜。 2.2钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面的控制。

即下钻深度误差不得大于5 cm,水泥损耗量平均不得大于1kg/m;粉喷桩宜尽量打至持力层上(一般控制为qc=800kPa),并且进入持力层50 cm左右;持力层深度除根据地质资料外,还应根据钻进时下钻速度和电流表的读数值来确定,这两个参数是在工艺试桩时由监理确定,当下钻速度是0.5 m/min,电流值是额定电流值的125%以上,说明已进入持力层。

2.3粉体计量控制

一是要保证喷粉的均匀性,掌握钻头的提升速度,则搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录,时间误差不得大于5s,提升前要有等待送粉到达桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况,具体时间由工艺试桩得出;二是从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间,钻机钻至桩底后,必须预喷停留一段时间,方可提钻,停留时间由管道长度等确定。 2.4复搅控制

水泥与土搅拌均匀程度是关系到粉喷桩桩体强度的关键因素。大量的施工实践已充分证明,粉喷桩复搅与不复搅的质量相差很大。钻头喷出的粉体往往呈脉冲状,若不充分搅拌,粉体在桩中呈现层状,形成一种“夹生”,这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌,使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用,促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性,施工时要严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等,并应尽量采用全桩复搅以保证质量。当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时,应采用“二喷二搅”的施工工艺,即钻进钻至桩底后慢档提升、喷灰、搅拌至停灰面钻进、复搅复喷至桩底提升、搅拌至停灰面移位。防止出现“沉桩”现象。

2.5日水泥用量与日进度指标的控制

在施工过程中,现场监理应及时收取记录器打印记录,并校核时间、桩号的连续性等,防止出现弄虚作假现象;应在每日施工结束后对施工现场水泥用量和记录器打印记录中的水泥用量、灰罐内的水泥加入量、剩余水泥量等加以统计、对比,并记录在当天的监理日志中,当两者误差大于5%时,须查明原因后方可在打印记录上签字认可或采取补桩等处理措施;应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,则认为存在搅拌不匀或弄虚作假,并应在12 h内采取补桩处理;应根据钻杆的提升速度、每台桩机的日工作数等,确定每日完成延米数和每根桩的施工时间,如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,则认为存在搅拌不匀或弄虚作假,并应采取补桩处理。

3施工后检测阶段的质量控制

3.1检测阶段的内容 检测粉喷桩桩体本身的质量,如桩身的完整性、桩身外形尺寸(桩身截面,有效桩长等)桩身的连续性、均匀性、强度、密实度、单桩承载力等,其中最主要的控制参数为单桩承载力。

3.2检测阶段的方法

3.2.1目测法

成桩7 d后,开挖0.5 m～1.0 m深基坑,测量桩位、桩间距,检查桩数,再目测检查桩身成形情况;桩顶平齐情况;桩体是否圆匀,有无缩颈和凹陷现象,桩身有无水泥结块或夹泥层,颜色深浅是否一致等情况,并用手感知桩身松散或硬结程度,来判断桩身水泥土的搅拌均匀程度,对于墙式搭接桩还可通过目测检查桩头部分桩间的搭接情况。

3.2.2轻型动力触探法

在成桩7 d以内可采用轻型动力触探检测粉喷桩的强度。轻型动探仪的指标为锤重10 t、贯入杆直径2.5 cm、落距50 cm,检测时可用风钻配合,用风钻在1/4直径处先打一个孔,然后用轻型动探法检测。

利用轻便触探仪检测粉喷桩,可检查喷粉桩搅拌均匀程度和桩身强度,来确定粉喷桩处理地基的效果。但要注意的是,该法探测深度不能超过4 m;触探点不能在桩中心位置,以避开桩中心水泥含量少、强度低的喷灰搅拌盲区,一般定在距桩中心2/5桩径处;触探时触探仪的穿心杆一定要保持垂直。

3.2.3静力触探法

静力触探法是在成桩近期内,通过在桩身及桩周土的不同深度进行静力触探试验,画出桩身及原始地基的触探P-S曲线。对比两者的P-S曲线形态即可直观地反映出水泥土搅拌桩桩身的均匀性,并根据桩身的P-S值提高程度来分析桩身强度。这种方法宜在成桩后近期内进行,否则随着龄期的增长、桩身强度的提高使实施难度加大。该方法有直观、快速的特点,但无论理论上还是实践上还需要作深入探讨,对测试设备也须作进一步改进和完善。因此,有关水泥搅拌桩的各种国家规范中,都没有将该法列为水泥搅拌桩的质量检测方法。

3.2.4钻孔取芯法

钻孔取芯法是在成桩一定龄期后,通过钻孔取芯来检查桩长、桩各部位的水泥含量、桩身水泥土的喷粉、搅拌均匀程度及桩身抗压强度的变化情况,可直观地掌握整个桩体的完整性、搅拌的均匀程度、桩体垂直度、桩长、是否达到持力层、含灰量的多少等。

当桩体28 d时,可钻孔取芯,即在桩径1/2处,采用直径89 mm～108 mm的金刚石合金钻头及冲水循环回转法,沿着桩1/4轴线垂直钻进,每一回次控制在1 m～1.5m。

3.2.5静载试验法

静载试验法是在桩体达到一定龄期后,对单桩或复合地基通过具有一定刚度的压板加载来测试地基承载力的方法,其是目前最权威的检测方法。

试验采用压重平台反力装置,慢速维持荷载法。当加载值未超过设计值时,变形小于0.1 mm/h时认为沉降稳定,当加载值超过设计值时,变形小于0.2 mm/h认为沉降稳定。单桩承载力和单桩复合地基承载力的最终加载均应达到2倍的设计值。当沉降急剧增大,土被挤出或压板周围出现明显裂缝,或累计沉降量大于压板宽度或直径的1/100时,可以终止试验。