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水泥搅拌桩施工技术与质量控制

 论文栏目:质量控制论文     更新时间:2018/4/8 15:33:57   

[摘要]结合某工程地基处理施工经验,介绍水泥搅拌桩施工技术及质量控制方法,主要包括水泥搅拌桩施工工艺参数的确定、施工原材质量管理、桩位、桩长、垂直度的控制、浆液制备及注浆管理、搅拌施工过程控制及质量验收等相关施工经验的总结。

[关键词]水泥搅拌桩;浆液制备;质量控制

水泥搅拌桩在地基处理中比较常见,在港口、铁路、公路等施工领域中应用广泛。本文结合珠:橥逯行挠娓郏ㄒ槐甓危┕こ痰鼗硎┕ぞ,对水泥搅拌桩施工技术及质量控制方法进行探讨。该工程地基处理范围包含码头前沿岸线1531.38m施工区域。据工程地勘资料显示,施工范围内软土深厚,地基处理面积较大,设计采用水泥搅拌桩复合地基作为地基处理方案。水泥搅拌桩采用浆液搅拌法(简称湿法)施工工艺,其单桩直径为70cm,总工程量约415612.86m3(1095885m)。

1工艺原理与施工流程

水泥浆搅拌桩施工工艺原理是采用水泥作为固化剂,利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌,这一过程中水泥与土发生一系列物理化学反应,使地基土塑性降低,改良土体物理力学性能,软土硬结从而提高地基强度。该工程水泥搅拌桩施工采用双向搅拌工艺,其施工流程为:场地平整→施工准备→桩位放样→搅拌机就位、调平(完成制备水泥浆)→搅拌机向下切土至桩顶标高处→开启送浆泵向土体喷水泥浆,两组叶片同时开始正、反两个方向旋转(外钻杆逆时针旋转,内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体→搅拌下沉至设计加固深度,在桩端持续喷浆搅拌10s以上→提升搅拌→完成单桩施工。

2施工技术及质量控制要点

2.1施工工艺参数确定

为保证水泥搅拌桩施工质量,施工前进行水泥土室内配合比试验,确定水灰比、水泥及外加剂掺量,为搅拌桩设计提供数据参数。根据设计要求选择最佳配合比,确定施工工艺参数并试桩验证。2.1.1室内配合比试验水泥掺入比按13%,15%,18%,20%,石膏掺入比2%,水灰比选定0.5和0.55,试验得出上述不同组合龄期为7d,28d,90d的水泥土密度、无侧限抗压强度及水泥浆水灰比。试验结论如下:同一配合比,水灰比低的无侧限抗压强度较高;不同配合比,水泥掺入比越高,28d龄期的无侧限抗压强度越高。水泥掺入比为18%时抗压强度值达到设计要求;掺入2%的石膏可提升水泥搅拌桩早期强度。2.1.2试桩施工参数施工采用ZGZ-A-25型同心双轴双向搅拌桩机,与实际施工时相同,试桩数量为6根,试桩位置为B2区H排188,189,190,191,192,194。施工参数见表1。2.1.3试桩施工及质量检验按拟定的工艺流程进行试桩施工,试桩后检验桩位、桩径和垂直度等指标均符合要求,共取芯6根桩,芯样18段。从取芯结果看,桩体基本均匀密实,成桩效果较好,局部桩体存在搅拌桩不充分的现象,经分析,在施工过程中局部钻杆转速过慢,泥浆泵输送浆液不连续,与土体未充分结合、固化,下一步大面积施工需控制好泥浆泵输送泥浆的速度。2.1.4施工工艺参数确认根据室内配合比试验结果以及现场试桩情况,确认施工工艺参数如下。(1)掺和料参数。水泥掺入比18%,石膏掺量2%,水灰比0.5。(2)施工过程控制参数。钻进下沉速度:0.5~0.8m/min。搅拌提升速度:0.6~1.0m/min。内钻杆转速不小于50r/min。外钻杆钻速不小于70r/min。喷浆压力:0.5~0.8MPa。喷浆量:36~40L/min(2喷)。

2.2施工材料

工程采用P.O.42.5R普通硅酸盐袋装水泥、M类二级混合石膏,拌合水选取天然淡水。水泥出厂时间不得超过3周,禁止使用过期、结块、变质、劣质及复合硅酸盐水泥。拌和水经检验其成分不得对水泥正常凝结硬化产生影响,且水中氯离子含量不得大于200mg/L。水泥和石膏进场前生产厂家资质材料经审查符合要求,材料进场时提供产品质量合格证明并按要求取样送检,相关指标经检测合格后才可使用。施工材料在现场分类保管,不合格材料不得使用。

2.3成桩施工

2.3.1桩位控制按设计进行桩位测量放样,并做好明显、牢固标志。放样定位后做好测量技术复核单报监理复核验收。桩机搅拌头和放线点的偏差控制在50mm内,施工中记录好桩位编号。2.3.2桩长控制施工前测量钻杆长度并进行刻度标识,以掌控钻入深度和复搅深度,从而控制桩长。搅拌过程中喷浆量及搅拌深度采用经有效计量认证的监测仪器自动记录,准确记录每米下沉或上升时间,桩深度误差不得超过200mm。2.3.3垂直度控制搅拌桩机正侧面各设置1个吊锤,打桩时随时观察吊锤情况,如发现倾斜立即调整。每根桩施工时须保证搅拌头、桩杆、桩位的中心线在同一垂线上。桩身垂直度偏差不得大于15mm/m。2.3.4浆液制备及注浆依据现场试验情况严格控制水泥掺入和水灰比,保证水泥浆液质量。安排专人对搅拌好的水泥浆的比重进行称量并记录,如泥浆比重偏低,则增加水泥并均匀搅拌直至达到要求。水泥原材均要过筛,制备好的浆液不能放置过久,如果浆液放置超过2h要降级使用。制浆搅拌后台搭设防雨棚,防止雨水进入导致水灰比下降,并在送浆桶四周设置截水围挡及排水沟,防止清洗用水倒流至已搅拌好的浆液中。注浆时注浆压力和注浆流量按照工艺性试桩后确定的参数控制,控制注浆速度以保证泥浆输送连续性。2.3.5搅拌成桩(1)搅拌机钻进速度(下沉)控制为0.6m/min,钻进搅拌转速为40r/min,钻进喷浆流速为63L/min,在桩端应喷浆搅拌30s让其与桩端土进行充分搅拌后再提升。(2)搅拌机提升速度控制不超过0.5m/min,提升搅拌转速为60r/min,提升喷浆流速为31L/min,直至原地面或设计桩顶标高,搅拌机喷浆提升速度和次数专人记录。(3)注意检查钻头磨损情况并及时修补或更换,钻头直径偏差要小于3%。检查叶片注浆式搅拌头注浆孔堵塞情况和中心注浆管搅拌头的球阀工况是否良好。(4)搅拌机预搅下沉过程中不宜冲水,如遇土层较硬,可在考虑冲水对于桩身自身强度影响的前提下适量冲水。(5)控制好桩头施工质量,搅拌机在桩顶标高下1m时要放慢速度,提出地面前停止提升并搅拌数秒。(6)应连续施工不得中断,如意外中断,则将搅拌头下降到停浆点0.5m处,意外事项修复后再提升喷浆搅拌。如停机时间大于3h,先将输浆管路拆卸清洗,再在原桩位旁补桩;如停机时间小于3h,再施工时要重叠接桩,接桩长度不小于50cm。(7)施工过程及时做好成桩记录,并根据记录数据判断喷浆量是否符合要求,如不满足要求立即补桩。

2.4施工质量检验

(1)按批次检查成桩用水泥、石膏的出厂质量证明文件和抽样检验报告,原材质量应符合要求。(2)检查水泥浆配合比报告和制浆记录,水泥浆水灰比和水泥用量需满足设计和方案要求。(3)检查成桩记录,确认搅拌头的转速、着底电流和水泥浆流量、贯入与提升速度等数据是否符合试桩确定的工艺参数。(4)水泥搅拌桩桩位、桩底与桩顶标高、桩径及垂直度施工的允许偏差、检验数量和方法应符合设计及规范要求。(5)到达龄期后岩芯钻机抽芯检查,取芯率不小于85%,取芯直径不小于70mm。采用双管单动取样器,取芯时观察芯样完整性、均匀性并拍摄照片,全断面芯样由上至下等分3段,每段随机选较弱的芯样做无侧限抗压强度试验,每段取样数量不小于1个,每根检测桩取样数量不小于3个;取不同深度的试样,按设计规范要求对所取得芯样进行室内无侧限抗压强度试验,对桩身完整性、桩体强度等指标进行检测,芯样试件28d无侧限抗压强度平均值与最小值分别不得小于0.50MPa和0.33MPa;芯样试件90d无侧限抗压强度平均值与最小值分别不得小于0.80MPa和0.60MPa,经检测各指标符合设计及规范要求。

3结论

水泥搅拌桩作为地基处理的有效手段之一,其施工技术及质量控制的好坏直接影响地基承载力能否满足要求,必须采取有效手段进行控制。首先应根据室内配合比试验和工艺性试桩做好施工工艺参数的选。勺萄细癜凑杖范ǖ墓ひ詹问惺┕,合理选择施工用料、控制水泥浆比重,加强桩位、桩长、垂直度及搅拌成桩过程控制,及时按设计规范要求进行质量检查。

参考文献

[1]港口工程地基规范:JGJ147—1—2010[S].

[2]复合地基技术规范:GB/T50783—2012[S].

[3]水运工程质量检验标准:JTS257—2008[S].

[4]李连明,周宇.珠澳口岸人工岛水泥搅拌桩施工质量控制[J].中国港湾建设,2014.

作者:吴艳伟 彭远续 单位:中交四航局第二工程有限公司

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