水泥攪拌樁在淤泥層中的應(yīng)用

     水泥攪拌樁是將水泥等材料作為固化劑,通過特殊的攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌,借助固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理和化學反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強度和增大變形模量。

  摘 要:深層水泥攪拌樁可用于增加軟土地基的承載能力,減小沉降量,提高邊坡的穩(wěn)定性。筆者通過對工程實例的概述,說明攪拌樁在軟基處理中的工藝及存在的弱點,樁身的完整性及適用條件。

  關(guān)鍵詞:攪拌樁;淤泥層;適用條件

  一、工程概況

  深圳市寶安區(qū)松福大道土建工程一標為區(qū)政府重點工程。整個路基都需進行軟基處理。軟基處理工法較多,其中K2+320-K2+450段為水泥攪拌樁施工。

  二、設(shè)計方案

  根據(jù)地質(zhì)條件及加固質(zhì)量要求,設(shè)計參數(shù)如下:

  樁直徑為550mm,中心間距1200mm,按正方形布置。K1+130-K1+160樁長8.5m~10.5m,K2+320-K2+450樁長6~6.5m,樁底穿透軟弱層,進去持力層不小于1m。使用的水泥應(yīng)過篩,制備好的漿液不得離析,攪拌次數(shù)以四噴、四攪為宜,水泥選用32.5級以上普通硅酸鹽水泥,水泥摻入量每延米樁長不小于65kg。樁頂部300mm松散層挖除,鋪設(shè)300mm厚碎石墊層,并壓實。施工前先進行試樁,再進行平板載荷試驗,要求單樁水泥土30天齡期無側(cè)限,抗壓強度不小于1.0Mpa,地基承載力不小于120Kpa。

  三、地質(zhì)概況

  K2+320-K2+450段地質(zhì)鉆孔為DLZK109-DLZK113。主要有人工填土層、第四系全新統(tǒng)沖洪積層、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層、第四系殘積層,下伏基巖為震旦系地層,從下面幾個方面進行分述。

  素填土(層序號1-1):褐黃、棕黃色等,稍濕~飽和,松散狀態(tài)。主要成分為人工搬運而來的粘性土組成,局部為淤泥質(zhì)土填筑而成。層厚0.50~9.20m。容許承載力50-80KPa。

  雜填土(層序號1-2):灰褐、黃褐色等,稍濕,松散狀態(tài)。成分以粘性土為主,含較多生活垃圾、工業(yè)廢料或建筑垃圾等。建筑垃圾以磚頭、混凝土塊為主,直徑5~35cm。層厚0.30~13.70m,層頂埋深0.00~0.20m,層頂標高-1.00~5.62m。容許承載力60-90KPa。

  亞粘土(層序號2):灰黃~灰色,濕,軟塑狀態(tài),含少量石英砂粒。層厚0.90~3.80m,層頂埋深1.70~4.80m,層頂標高-0.90~1.47m。容許承載力100KPa。

  淤泥(層序號3-1):深灰~灰黑色,飽和,流塑狀態(tài)。含較多貝殼碎片及有機質(zhì),具腥臭味,土質(zhì)較細膩。層厚0.50~21.60m,層頂埋深0.00~19.20m,層頂標高-15.25~3.49m,層底埋深 2.80~23.10m,層底標高-20.47~-0.28m。容許承載力40KPa。

  中砂(層序號3-2):深灰~灰黑色,飽和,稍松狀態(tài),含有機質(zhì)及少量貝殼碎片,具腥臭味。分層厚0.20~9.40m,層頂埋深0.00~20.10m,層頂標高-17.49~3.84m。容許承載力80KPa。

  粘土(層序號4-1):褐黃、淺灰色,濕,軟塑狀態(tài)。局部相變?yōu)閬喺惩。層?.80~7.90m,層頂埋深3.00~14.50m,層頂標高-11.60~0.11m。容許承載力110KPa。

  粗砂(層序號4-2):淺灰、灰黃色,飽和,稍松~中密狀態(tài)。層厚0.50~8.40m,層頂埋深4.50~20.50m,層頂標高-17.45~0.00m。容許承載力180KPa。

  淤泥質(zhì)粘土(層序號5-1):深灰~灰黑色,局部淺灰色,飽和,流塑~軟塑狀態(tài)。含腐爛木屑及有機質(zhì),具腥臭味,局部含炭化木。層厚0.50~8.00m,層頂埋深5.60~17.20m,層頂標高-14.40~0.00m,層底埋深4.00~19.80m,層底標高-16.50~-8.02m。容許承載力80KPa。

  粘土(層序號5-2):褐紅、褐黃、淺灰、灰白色相雜,濕,軟塑~硬塑狀態(tài)。局部含少量砂粒。層厚0.40~12.00m,層頂埋深2.20~19.45m,層頂標高-16.10~0.02m。容許承載力160KPa。

  中(粗)砂(層序號5-3):褐黃、灰黃、灰白、淺灰等色,飽和,中密狀態(tài)。粉粘粒含量不均勻,砂粒成份為石英質(zhì),次圓狀,分選性差,局部相變?yōu)榉奂毶盎虻[砂,局部地段底部含有少量小卵石。層厚0.70~11.60m,層頂埋深6.00~21.40m,層頂標高-18.33~0.00m。容許承載力240KPa。

  四、施工工藝

  (一)試樁

  在正式施工前,先進行工藝性試樁。以便確定灰漿到達時間、灰漿水灰比、攪拌下沉、提升時間、工作壓力等。試樁選擇在DLZK111、DLZK112鉆孔進行。設(shè)計樁長6m,當下沉至5.8m時工作壓力有明顯變化。通過試樁確定水灰比為0.5,水泥摻量12%,每延米70kg,成樁時間為40分鐘,工作壓力為0.40Mpa。

  (二)試樁檢測

  成樁7天后即進行樁頭開挖,成樁效果較好,樁身完整,呈圓柱狀。均達到設(shè)計規(guī)范要求。

  (三)具體施工工藝

  工藝流程如圖1所示。

  圖1工藝流程

  1.施工準備

  攪拌樁施工場地事先要弄平整,水泥采用經(jīng)檢驗合格的R42.5級普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計量。確保施工機械性能良好穩(wěn)定,整個管道無堵塞。在主機上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離來進行控制樁體垂直度。每臺機械均配備電腦記錄儀,以便滿足樁體每米摻合量不小于65kg/m的設(shè)計要求,同時現(xiàn)場配備水泥漿比重測定儀以備檢驗水泥漿的水灰比。

  2.施工

  水泥攪拌樁施工采用四噴四攪工藝。第一次下鉆時,為避免堵管可帶漿下鉆,噴漿量應(yīng)小于總量的1/2,嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時,一律采用低檔操作,復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應(yīng)不少于40分鐘,噴漿壓力不小于0.4MPa。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量,第一次提鉆噴漿時應(yīng)在樁底部停留30秒,進行磨樁端,余漿上提過程中全部噴入樁體,且在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30秒。在攪拌樁施工過程中,采用“葉緣噴漿”的攪拌頭。這種攪拌頭的噴漿口位于攪拌葉片的最外緣,當漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運移時,隨著葉片的轉(zhuǎn)動和切削,漿液能較均勻地散布在樁體中的土中。長期使用證明,"葉緣噴漿"攪拌頭能較好地解決噴漿中的攪拌不均問題。施工時,應(yīng)嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。儲漿罐內(nèi)的儲漿應(yīng)不小于一根樁用量加50kg.若儲漿量小于上述重量時,不得進行下一根樁的施工。施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足,應(yīng)按要求整樁復攪,復噴的噴漿量不小于設(shè)計用量。如遇停電、機械故障原因,噴漿中斷時應(yīng)及時記錄中斷深度。在12小時內(nèi)采取補噴措施,并將補噴情況填報于施工記錄內(nèi)。補噴重疊段應(yīng)大于100cm,超過12小時應(yīng)采取補樁措施,F(xiàn)場施工人員應(yīng)認真填寫施工原始記錄,記錄內(nèi)容應(yīng)包括:施工樁號、施工日期、天氣情況、噴漿深度、停漿標高、灰漿泵壓力、管道壓力、鉆機轉(zhuǎn)速、鉆進速度、提升速度、漿液流量、每米噴漿量和外摻劑用量和復攪深度。

  3.質(zhì)量檢驗

  水泥攪拌樁成樁7天后,可采用輕便觸探法進行樁身質(zhì)量檢驗。檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探器中附帶的勺鉆,在攪拌樁身中心鉆孔,取出樁芯,觀察其顏色是否一致,是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團。對每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數(shù)。對攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。外觀鑒定:樁體圓勻,無縮頸和回陷現(xiàn)象;攪拌均勻,凝體無松散;群樁樁頂齊,間距均勻。

  五、復合地基檢測

  水泥攪拌樁施工一個月后,進行抽芯檢測和復合地基檢測,主要檢測樁身完整性和樁長,樁身水泥土強度及復合地基承載力。具體檢測情況如下。

  K2+320-K2+450段共抽芯26根,樁身完整性及樁長均滿足設(shè)計要求,但有四根樁的個別芯樣砼強度達不到設(shè)計的1.0Mpa要求。最低為0.7Mpa,最高達10.6Mpa。壓板靜載檢測均滿足設(shè)計要求的復合地基承載力120kpa以上。

  六、結(jié)論

  水泥攪拌樁在不太厚的淤泥層的地層中成樁效果明顯,樁身連續(xù)完整,強度較高,基本能達到規(guī)范要求。進入持力層時,機械壓力變化明顯,值得推廣。