水泥攪拌樁在淤泥層中的應(yīng)用

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(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)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(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)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(duì)工程實(shí)例的概述，說明攪拌樁在軟基處理中的工藝及存在的弱點(diǎn)，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(biāo)為區(qū)政府重點(diǎn)工程。整個(gè)路基都需進(jìn)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(jì)方案

　　根據(jù)地質(zhì)條件及加固質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)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(jìn)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(jí)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(shí)。施工前先進(jìn)行試樁，再進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)，要求單樁水泥土30天齡期無側(cè)限，抗壓強(qiáng)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(gè)方面進(jìn)行分述。

　　素填土(層序號(hào)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(yùn)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(hào)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(biāo)高-1.00～5.62m。容許承載力60-90KPa。

　　亞粘土(層序號(hào)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(biāo)高-0.90～1.47m。容許承載力100KPa。

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

　　中砂(層序號(hào)3-2)：深灰～灰黑色，飽和，稍松狀態(tài)，含有機(jī)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(biāo)高-17.49～3.84m。容許承載力80KPa。

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

　　粗砂(層序號(hào)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(biāo)高-17.45～0.00m。容許承載力180KPa。

　　淤泥質(zhì)粘土(層序號(hào)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(jī)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(biāo)高-14.40～0.00m，層底埋深4.00～19.80m，層底標(biāo)高-16.50～-8.02m。容許承載力80KPa。

　　粘土(層序號(hào)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(biāo)高-16.10～0.02m。容許承載力160KPa。

　　中(粗)砂(層序號(hào)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?xì)砂或礫砂，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(biāo)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(jìn)行工藝性試樁。以便確定灰漿到達(dá)時(shí)間、灰漿水灰比、攪拌下沉、提升時(shí)間、工作壓力等。試樁選擇在DLZK111、DLZK112鉆孔進(jìn)行。設(shè)計(jì)樁長6m，當(dāng)下沉至5.8m時(shí)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(shí)間為40分鐘，工作壓力為0.40Mpa。

　　(二)試樁檢測(cè)

　　成樁7天后即進(jìn)行樁頭開挖，成樁效果較好，樁身完整，呈圓柱狀。均達(dá)到設(shè)計(jì)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(zhǔn)備

　　攪拌樁施工場地事先要弄平整，水泥采用經(jīng)檢驗(yàn)合格的R42.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。確保施工機(jī)械性能良好穩(wěn)定，整個(gè)管道無堵塞。在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離來進(jìn)行控制樁體垂直度。每臺(tái)機(jī)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(jì)要求，同時(shí)現(xiàn)場配備水泥漿比重測(cè)定儀以備檢驗(yàn)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(shí),為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)，一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每根樁的正常成樁時(shí)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(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)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(dāng)漿液離開葉片向樁體中心環(huán)狀空間運(yùn)移時(shí)，隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁用量加50kg.若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí)，不得進(jìn)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(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障原因，噴漿中斷時(shí)應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在12小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過12小時(shí)應(yīng)采取補(bǔ)樁措施�，F(xiàn)場施工人員應(yīng)認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：施工樁號(hào)、施工日期、天氣情況、噴漿深度、停漿標(biāo)高、灰漿泵壓力、管道壓力、鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)速度、提升速度、漿液流量、每米噴漿量和外摻劑用量和復(fù)攪深度。

　　3.質(zhì)量檢驗(yàn)

　　水泥攪拌樁成樁7天后，可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)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(tuán)。對(duì)每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)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(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。對(duì)攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實(shí)。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(fù)合地基檢測(cè)

　　水泥攪拌樁施工一個(gè)月后，進(jìn)行抽芯檢測(cè)和復(fù)合地基檢測(cè)，主要檢測(cè)樁身完整性和樁長，樁身水泥土強(qiáng)度及復(fù)合地基承載力。具體檢測(cè)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(jì)要求，但有四根樁的個(gè)別芯樣砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)的1.0Mpa要求。最低為0.7Mpa，最高達(dá)10.6Mpa。壓板靜載檢測(cè)均滿足設(shè)計(jì)要求的復(fù)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(qiáng)度較高，基本能達(dá)到規(guī)范要求。進(jìn)入持力層時(shí)，機(jī)械壓力變化明顯，值得推廣。