淺談水泥攪拌樁施工的過程控制及施工質量把關

淺談水泥攪拌樁施工的過程控制及施工質量把關1、水泥攪拌樁的加固機理水泥攪拌樁是利用水泥和粉煤灰作為固化劑的主劑，通過特制的攪拌機械，將水泥固結劑與需加固深度范圍內(nèi)的軟土強制拌合，使其固結成具有整體性、水穩(wěn)定性和足夠強度的水泥土。水泥在水泥土中的作用包括兩個方面：一是水泥發(fā)生水解和水化反應，生成水泥膠凝體，將土顆粒凝結成一個穩(wěn)定的結構體，起骨架作用；二是水泥在水化時形成的鈣離子與土粒表面的鈉離子進行離子交換，在土粒中形成穩(wěn)定的鈣離子，提高土體的強度和穩(wěn)定性。通過水泥攪拌樁法加固后，在地基土中形成穩(wěn)定的、強度較高的柱狀水泥土體。這些水泥土體成為地基土的一部分，與原地基土構成復合地基，這種方法適用于飽和軟黏土、淤泥質亞黏土、沼澤地帶炭土、沉積粉土等，用于增加軟土層的地基的承載力，減少沉降量。2、水泥攪拌樁施工現(xiàn)狀隨著國內(nèi)基建項目的不斷建設，尤其大型基建項目的不斷建設，以及工程管理的不斷完善，對于工程施工質量的檢驗標準也不斷的提高，水泥攪拌樁普遍用于高速公路、機場、高層建筑的軟基處理加固工程。雖然施工工藝已日趨成熟和完善，但隨著管理者對水泥攪拌樁不斷深入的認識，使得其施工質量越來越引起重視，其原因主要在于其樁基數(shù)量多，控制范圍廣，質量問題暴露緩，檢測覆蓋面小，使得施工質量難于很好控制。雖然施工單位、監(jiān)理單位及業(yè)主單位在水泥攪拌樁的施工工程中已經(jīng)下了非常大的監(jiān)管力度，但最終大多數(shù)收效甚微。如何才能更好的切實加強水泥攪拌樁施工質量是廣大施工人員迫切需要解決的問題，在此結合自身在水泥攪拌樁施工管理中的一些小的體會，對施工中的主要控制點加以總結，與大家共同探討。3、xx線軟基數(shù)量及處理措施xx線xx段路基全線軟土路基段分布很廣，工程量巨大，基底主要采取水泥攪拌樁、CFG樁、碎石樁、預應力管樁等處理措施。軟基處理的好壞直接關系到路基的工后沉降。如何有效控制路基工后沉降量，確保軟基施工質量是本工程的重點。而水泥攪拌樁為xx線軟基處理的主要的處理措施。如何把水泥攪拌樁的施工過程控制好，嚴把質量關更是軟基處理的重中之重。4、總體控制施工質量的好壞最終取決于項目部自身的管理，對于水泥攪拌樁施工，項目經(jīng)理部必須指派專人負責，全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應編號，應將現(xiàn)場技術員、操作手（鉆機長）、配料員、施工員等制成標牌懸掛于每臺鉆機明顯處，確保人員到位，責任到人。5、水泥攪拌樁的試樁深層攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強度也越高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數(shù)，以便指導下一步水泥攪拌樁的正式施工。5.1xxI標段試樁情況簡介如下：5.1.1試樁地點：軟基處理區(qū)域D1K254+630～+670段面積約1畝5.1.2試樁施工時間：xx年xx月11日～xx年xx月12日。5.1.3固化劑材料：采用PO42.5普硅水泥。5.1.4外摻劑：Ⅱ級粉煤灰。5.1.5摻入比：水泥與粉煤灰的總量占加固濕土重量分別按：16％，18%，20%摻入，即每加固1米樁身土體摻入水泥與粉煤灰分別為51.8kg、13kg；58kg、14.5kg；64.8kg、16.2kg。5.1.6水灰比：選定0.625.1.7試樁數(shù)量：在以上軟基處理區(qū)域，16％，18％，20%摻入比A-1區(qū)及A-2區(qū)各做2根，共計12根。A-1區(qū)試樁編號為DZ21-28、DZ23-28、DZ25-28、DZ22-29、DZ24-29、DZ26-29：A-2區(qū)試樁編號為：DL21-02、DL23-02、DL25-02、DL22-01、DL24-01、DL26-01。樁長設計6.0m,實際施工至持力層以下1m。5.1.8選用機型：SJB-Ⅱ型型深層攪拌樁機。本次試樁12根樁噴漿注入于xx年9月11日開始，至xx年9月12日結束，嚴格按照配合比下料，現(xiàn)場檢驗漿液比重，試樁作業(yè)按照工藝流程，現(xiàn)場質量控制按照相應標準執(zhí)行。5.2、檢驗要求及結果5.2.128d進行復合地基承載力檢測，采用平板載荷試驗檢驗漿體噴射攪拌樁處理后的復合地基承載力是否滿足設計要求。檢驗結果：1、（D1K254+630～+670）段試驗樁A-1區(qū)采用水泥攪拌樁加固軟土地基，所檢測的3根水泥攪拌樁單樁復合地基承載力均不小于165kPa。2、（D1K254+630～+670）段試驗樁A-2區(qū)采用水泥攪拌樁加固軟土地基，所檢測的3根水泥攪拌樁單樁復合地基承載力均不小于150kPa。（附檢驗結果的掃描件）5.2.228d采用單樁靜載試驗確定承載力是否達到設計要求。檢驗結果：1、（D1K254+630～+670）段試驗樁A-1區(qū)采用水泥攪拌樁加固軟土地基，所檢測的3根水泥攪拌樁單樁豎向抗壓承載力均不小于105KN。2、（D1K254+630～+670）段試驗樁A-2區(qū)采用水泥攪拌樁加固軟土地基，所檢測的3根水泥攪拌樁單樁豎向抗壓承載力均不小于105KN。5.2.328d采用鉆芯取樣方法檢驗樁身完整性、均勻性、樁長、進入硬質持力層情況，及樁體無側限抗壓強度，推算出90d強度指標。無側限抗壓強度滿足要求。5.3、試樁成果報告的審查xx年10月23日在中鐵xx局xx鐵路（xx段）Ⅰ標工程指揮部會議室召開的由xx公司xx項目部、中鐵xx院、中鐵xx院、北京xx監(jiān)理公司總體辦、Ⅰ監(jiān)理聯(lián)合體xx鐵城分站、Ⅰ監(jiān)理聯(lián)合體xx監(jiān)理分站、中鐵xx局參加的D1K254+630～D1K254+670段水泥攪拌樁試樁成果報告審查會議，按試樁取得的參數(shù)進行施工。6、工藝要點6.1施工場地平整：清除一切地面和地下障礙物。場地低洼處先抽水和清淤，分層夯實回填粘性土料。6.2樁位放樣：由現(xiàn)場技術員根據(jù)設計圖紙和測量控制點放出樁位，樁位平面偏差不大于50mm。6.3樁機就位：采用卷揚機移動攪拌樁機到達作業(yè)位置，并調(diào)整樁架垂直度；當?shù)孛嫫鸱黄綍r，應使起吊設備保持水平。6.4配制水泥漿：開始按確定的配合比拌制水泥漿，并將配制好的水泥漿倒入集料池中。同時將集料池中的攪拌電動機開啟，以防止?jié){液沉淀，造成漿液比重不足。6.5預攪下沉（同時噴漿）：開機前必須調(diào)試，檢查樁機運轉和輸漿管暢通情況。啟動攪拌機電動機，根據(jù)土質情況計算速率，控制在0.8～1.0m/min，放松起重機（或卷揚機）鋼絲繩，使攪拌機沿導向架自上而下攪拌切土下沉，下沉的速度可由電動機的電流監(jiān)測表控制，約在48～60A之間。若電流大于60A，則表明進入持力層。開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉，使水泥漿和原地基土充分拌和，直到鉆頭下沉鉆進至樁底標高。噴漿壓力大于0.6-1.0MPa。在樁底部停留30秒，進行磨樁端6.6提升攪拌：攪拌機下沉到達設計深度后，嚴格控制攪拌機提升速度。6.7重復鉆進噴漿攪拌：攪拌機提升至設計加固深度的頂面標高時，漿液用量應不大于設計用漿量的1/2。重復鉆進噴漿至設計加固深度，此時集料池中的漿液應剛好用完。6.8重復提升攪拌：為使軟土和水泥漿攪拌均勻，再次將攪拌機邊旋轉邊提升出地面。6.9清洗：集料池中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中的殘存的水泥漿，直至基本干凈，并將粘附在攪拌頭上的軟土清洗干凈。6.10移位：重復上述步驟，再進行下一根樁的施工。7、施工過程控制及質量把關7.1、進場原材料的檢測水泥攪拌樁用的材料為水泥和粉煤灰，在使用前，必須對水泥及粉煤灰抽樣送檢，檢查合格后方可使用。由于水泥及粉煤灰送檢要3天后才能出報告，故現(xiàn)場必須設置能滿足存放數(shù)量要求的水泥及粉煤灰?guī)旆?，以保證水泥攪拌樁的不間斷施工。7.2、進場樁機設備對進場的水泥攪拌樁機進行檢查，以減少樁機在施工中出現(xiàn)故障而影響工期及質量。對注漿機的壓力表、電腦噴灌自動記錄儀進行標定，以確保計量的準確。7.3、操作人員、管理人員的學習在施工前，加強對操作人員、管理人員對工藝及控制參數(shù)的學習。操作手必須取得樁工操作證才允許其上崗。第一臺樁機正式施工前，由總監(jiān)及現(xiàn)場監(jiān)理組織施工單位的管理人員、所有樁機的操作手、配料員全部在現(xiàn)場觀摩如何過程控制施工。以后的每臺樁機開工前，由項目部總工組織該臺樁機的技術負責人、操作手、配料員以及邀請現(xiàn)場監(jiān)理工程師指導該臺樁機的第一根樁的施工，認為質量可控后才讓其正式動工。7.4、樁位偏差的控制7.4.1樁位放樣控制因深層攪拌樁樁位是規(guī)則、均勻分布，樁位間成行、成列，且距離相等，所以測量班施測時只要測出各行、列外圍控制點，之后由現(xiàn)場技術人員依據(jù)已測控制點放樣樁位，在每棵樁位釘竹簽加以標定，并加強保護。7.4.2鉆機就位控制鉆機就位必須準確，在保證鉆桿垂直的情況下慢速下落鉆頭，當鉆頭處于標定樁位的竹簽正上方時表明樁位準確可以開鉆，否則重新就位。7.4.3垂直度控制為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在樁機井架的正面和側面各吊掛一個垂球，垂球重量不小于2kg，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。保證鉆桿垂直，進而保證樁體垂直。避免因樁體垂直度不滿足要求最終導致檢測時樁體無法檢測到底，出現(xiàn)不合格樁。樁體的垂直度偏差不應大于1.0％，樁位（縱橫向）偏差控制在50mm內(nèi)。7.5、樁長控制若電流大于60A且保持穩(wěn)定增長趨勢，則表明進入持力層。到持力層后再下鉆一米就是該樁的樁底。樁長可以由電腦噴灌自動記錄儀上以及打印的電腦小票讀出，并在樁機的井架上準確畫出每米的深度標示線，在鉆頭落地的情況下準確標示出“零”起點的位置，通過測量鉆桿下鉆深度確定樁長。并與電腦打印小票上的樁長相對照。7.6、樁徑控制樁徑控制主要在于鉆機鉆頭上的攪拌刀片的直徑，保證刀片直徑略大于樁徑1～2cm。因攪拌刀片磨損較快，必須對刀片做經(jīng)常性檢查，一般每天檢查一至兩次次。7.7、水泥用量控制水泥管理的好壞是水泥攪拌樁施工管理成敗于否的關鍵所在，水泥用量是否達到要求決定著水泥攪拌樁施工質量。由于現(xiàn)場采用袋裝水泥，但袋裝水泥在施工現(xiàn)場容易流失，施工中每工作班應嚴格清點水泥數(shù)量，并根據(jù)成樁數(shù)量及水泥凈用量，校核每延米水泥用量，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。嚴格水泥出入庫臺帳及成樁統(tǒng)計，及時測算每延米樁基水泥用量。7.8、水泥漿控制7.8.1由于現(xiàn)場施工過程中，容易出現(xiàn)水泥漿拌制和使用的混淆，對施工質量產(chǎn)生較大的隱患。為了防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，現(xiàn)場水泥漿攪拌罐與使用罐單獨設置，每臺樁機配備一個攪拌罐與使用罐單。在每臺樁機施工第一根樁時，根據(jù)試樁的配合比參數(shù)稱重，一般按4包水泥、1包粉煤灰（粉煤灰摻量為水泥重量的1/4），按試樁的水灰比稱好重量后倒入攪拌罐，用木棍或竹棍量其深度，并在木棍或竹棍在水面處的位置訂一鐵釘。因為每次拌制水泥漿所需的水是個定值，所以這樣就完全足以避免水泥漿配合比不準確的情況。7.8.2攪拌灰漿時，應先加水，然后按水泥、粉煤灰順序投料，每次灰漿攪拌時間不得少于2min，應將水泥漿充分拌勻。7.8.3水泥漿從攪拌罐倒入使用罐時，必須過濾篩，把水泥硬塊剔出。7.8.4現(xiàn)場應配備水泥漿比重測定儀，便于監(jiān)理工程師和項目經(jīng)理部質檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設計要求。7.8.5將水泥漿從攪拌罐倒入使用罐后，用竹棍或木棍測出其漿液高度，然后4等分，在每一等分處釘一鐵釘，表示每一包水泥所配制的漿液。施工員在記錄每根樁的水泥用量時，比如總共做了三灌漿液，使用灌中還剩下兩刻度左右未使用，那么本根樁大致使用了10包水泥，查看樁長，可以馬上知道本根水泥的大致情況。7.8.6按測出的水泥用量與電腦噴灌自動記錄儀打印出來的電腦小票的水泥數(shù)量相核對。7.9、鉆進、提升速度控制，提高樁身強度7.9.1為確保樁體噴漿和攪拌的均勻性，施工時必須依據(jù)試樁確定的參數(shù)限定每延米的施工時間，此施工時間是指在正常施工情況下，當?shù)刭|較復雜時，應適當增加施工時間。7.9.2水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。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。噴漿壓力不小于0.4MPa。7.9.3為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量，第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留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。7.9.4施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應連續(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)。7.9.5在成樁過程中遇有故障而停止噴漿時，第二次接樁時，其重疊長度不得小于0.5m。停機時間超過3小時應采取補樁措施。7.10、加強現(xiàn)場記錄7.10.1、為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求，每臺機械均應配備電腦記錄儀。電腦記錄儀可以讓每一根樁的施工資料清晰完整，但現(xiàn)場必須加強對電腦記錄儀的監(jiān)控。（1）、首先要求電腦內(nèi)的時間必須為北京時間，由廠家統(tǒng)一設定，不允許有自行調(diào)整的功能。（2）、電腦必須取消存儲功能，施工過程中采用實時打印，當下一根開始時上一根的資料自動消失。（3）、深度計經(jīng)檢查準確無誤。7.10.2電腦經(jīng)檢查符合要求后由項目部統(tǒng)一貼封條，不可私動。此目的主要是控制單樁施工時間、假資料的出現(xiàn)和施工樁長的弄虛作假。7.10.3旁站人員每天必須記錄所管轄樁機的具體施工情況，其中包括：當值期間樁機施工是否正常、有無機械損壞情況，修理時間，修好后開工時間、有無無故停機的情況，停機時間及開機時間。7.10.4現(xiàn)場施工人員認真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應包括以下內(nèi)容7.10.4.1施工樁號、施工日期、天氣情況。7.10.4.2起止時間、設計樁長、施工樁長7.10.4.3噴漿深度、停漿標高。7.10.4.4灰漿泵壓力。7.10.4.5鉆進速度、提升速度。7.10.4.6復攪深度。等7.11、特殊地層處理特殊地層處理當施工過程中發(fā)現(xiàn)地層某深度出現(xiàn)硬層時，可根據(jù)地質情況進行相應的處理：若下鉆相對比較容易，可稍稍放大回漿量，短時間內(nèi)穿透此硬層。若下鉆比較困難，不得任其緩慢鉆進，一方面要及時增大回漿量，另一方面要在動力頭上加大配重，并在最下面的兩個橫向攪拌刀片上焊接鋒利的破土刀片，使其能夠迅速穿透此段硬土層。7.12、成品保護冬季施工時施工后的樁頭必須覆土覆蓋，防止樁頭凍壞。深層攪拌樁施工完成后28天內(nèi)，不允許在其附近隨意堆放重物，更不得有機械在樁頭上行進，防止樁體變形。7.13、試驗檢測7.13.128d進行復合地基承載力檢測，采用平板載荷試驗檢驗漿體噴射攪拌樁處理后的復合地基承載力是否滿足設計要求。7.13.228d采用單樁靜載試驗確定承載力是否達到設計要求。7.13.328d采用鉆芯取樣方法檢驗樁身完整性、均勻性、樁長、進入硬質持力層情況，及樁體無側限抗壓強度，推算出90d強度指標。芯樣見照片，無側限抗壓強度滿足要求。（十四）、沉降觀測在路基填土之前，按要求埋入沉降觀測樁，對路基的沉降進行觀測。8、一些需要探討的問題樁長控制的問題：在試樁及正式施工過程中，發(fā)現(xiàn)施工樁長普遍比設計樁長長，比如東孚段軟基處理水泥攪拌樁區(qū)(JK1+570～JK1+670)設計樁長為3.6m～5.9m，在施工實際地面標高與設計斷面圖紙地面標高基本相符的情況下，而此段已施工的13根樁實際施工樁長為8.0m～13.0m。根據(jù)這一情況，我們推測是否是樁機的電流表的控制參數(shù)有問題，或者是地質情況與設計不相符。在xx年11月16日