水泥搅拌桩在围垦水闸基础处理中的应用

2022-09-10

前言

围垦工程基础多为淤泥质粘土、淤泥, 具高含水量、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性, 低抗剪强度等特性, 土性极差, 属极软土层, 是受荷后的压缩层, 这给水闸工程带来了很多不利影响。在水闸施工的过程中必须对深厚的软土进行地基处理, 而水泥搅拌桩的施工工期短, 无大量废土外运, 很适合水闸基础加固。本文结合工程实例, 对水利工程水闸软基处理中水泥搅拌桩的技术应用进行了探讨。

1 工程概况

平阳宋埠西湾滩涂围垦工程, 海堤设计挡潮标准50年一遇, 允许越浪, 工程等别Ⅳ等, 主要建筑物4级, 水闸3级。南闸 (4孔×3.5m) 位于主堤桩K0+663;中排水闸 (3孔×3.5m) 布置于主堤桩K1+470, 闸底板高程-0.5m, 水闸主要由闸室、消力池、护坦、上下游翼墙及抛石防冲槽等组成。

本工程所在区域涂面以下第四系地层以全新世滨海相部—海积淤泥质粘土、淤泥及海相得淤泥质粘土、淤泥组成。具高含水量、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性, 低抗剪强度等特性, 土性极差, 属极软土层, 是受荷后的压缩层, 对于水闸而言, 仅可作为桩周磨擦层使用。根据该工程所在地质特点, 设计采用了钻孔灌注桩作为闸室及上下游翼墙的基础, 水闸两侧连接段则采用水泥搅拌桩, 桩长8米及15~20米不等。桩与桩之间间距1.4~1.5米, 成正方形布置, 桩径Φ500mm水泥搅拌桩共计73358m, ;Φ600mm水泥搅拌桩1920m。设计要求:水泥采用42.5以上的新鲜普通硅酸盐水泥, 水泥掺量不宜小于加固湿土质量的15%。水泥比宜为0.45。室内配合比设计:7d无侧限抗压强度:qu≥0.8MPa;28d无侧限抗压强度:qu≥1.6MPa;90d无侧限抗压强度:qu≥2.4MPa

2 水泥搅拌桩施工过程

2.1 施工准备

2.1.1 平整场地

水泥搅拌桩施工在水闸钻孔灌注桩施工完成进行, 水泥搅拌桩施工之前需要平整好水闸两侧连接段的施工场地, 并且由于基础均为淤泥质土层, 需要先在基础面铺设一层土工布及0.5米厚的石粉作为桩机施工的持力层。

2.1.2 确定桩位

按照水闸施工图, 采用批复的导线点通过全站仪与水准仪对桩位进行确定, 根据控制点选取全站仪做好桩基中心点的放样, 现场实际桩位与施工图设计的误差应控制在5cm以内。而且钻机组装就位过程中, 注意导向架的垂直和起吊设备的平稳, 确保桩体施工的垂直度控制在1.5%以内。

2.1.3 试桩

通过试桩后确定了水泥搅拌桩施工中水泥掺量为16%。水灰比为0.45。土体搅拌达到24次, 搅拌提升速度0.8米/分钟。

2.1.4 材料准备

为便于计量, 我部采用了红狮牌42.5级普通硅酸盐袋装水泥。使用之前, 需取水泥的样品送至试验室进行检测, 确定合格后方可使用。

2.1.5 施工机械的选用

水泥搅拌桩施工机械选用SJB-1型搅拌桩机。

2.2 施工流程及施工方法

2.2.1 工艺流程

桩位测量放样→钻机定位 (检验、调整钻机) →正循环钻至设计要求深度→打开注浆泵→反循环提钻并喷射水泥浆→提钻并喷射至-1m高程→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地面→成桩完成→进行下一根桩施工。

2.2.2 施工方法

水泥搅拌桩机定位下沉, 启动搅拌机, 沿导向架搅拌下沉;搅拌机下沉至设计深度后, 提升20cm, 开启水泥浆泵从搅拌机中心管下端管口压开单向球阀, 将水泥浆压入土中, 边喷浆边旋转边提升;重复搅拌下沉, 使软土和水泥浆搅拌均匀;重复搅拌提升, 完成桩柱体。

3 施工控制

3.1 在实际施工过程中应当将监督责任落到个人身上, 并将该人员职责定位在现场监督上, 他们应当确保能够在施工环境下对水泥搅拌桩施工流程进行科学化及合理化管控。在实际施工过程中还应当将应用的机械设备进行统一管理, 为了便于应用, 还需要对其进行号码编制, 与此同时, 应将现场具有警示作用的标牌固定在明显区域上, 无论是桩距, 还是施工流程都应当严格按照相应标准逐步推进, 这就需要技术人员及相关管理人员在施工现场为施工流程的规范化做出安全指导及质量管控, 从而确保人员配比与施工需求高度相符。

3.2 水泥搅拌桩在正式投入使用前, 应当确保管道处于清洁环境下, 因此, 这就需要对其管道进行细致检查, 一旦发现堵塞问题就应当立刻用清水对其进行冲刷, 当水完全排净后才可以推进开钻施工。

3.3 在搅拌机上配置单独的吊锤, 该项工作十分重要, 那是因为控制工作需要以吊锤及钻杆距离为基准, 只有进行全方位控制后, 才能确保水泥桩桩体的垂直度达到预期标准。

3.4 对于每根完成的搅拌桩质量控制的重点是检查水泥的用量、水泥浆拌制的罐数、压浆是的压力、压浆过程中有否断浆现象、喷浆搅拌提升时间等。

3.5 每台机械均应配备水泥浆比重测定仪, 以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

3.6 施工过程中要严格控制喷浆和停浆时间。每根桩开钻后不得中断喷浆, 应连续作业。严禁在未喷浆的之前进行提升钻杆。储存水泥浆的罐内储存的水泥浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于要求时, 不得进行下一根桩的施工。

3.7 在首次进行提钻喷浆施工时, 需要确保钻机能够在桩底部进行短暂性的停留, 通常情况下时间控制在30秒就可以, 而后再将桩端打磨, 当其余浆体呈现上升趋势的过程中, 将其全部喷进入桩体中, 与此同时还需要在桩顶部将桩头打磨, 在这一过程中也需需啊哟做出停留, 并保持30秒以上, 确保桩身质量达到预期标准。

3.8 在应用二喷四搅的水泥搅拌桩施工工艺时需要按照以下步骤进行:首先, 在首次下钻的过程中为了防止对管道造成堵塞, 可以在下钻时将浆液一同带入, 与此同时还需要对喷浆量进行控制, 需要保证其喷射量不能超出总标准的一半以上, 需要注意的是, 在下钻时不能携带水;其次, 在首次下钻及提钻的过程中, 应当将档位控制在抵档, 再次进行搅拌时, 则可以适当提升一个档位;最后, 每根桩的成桩时间一般在40分钟左右, 这就需要确保其成桩时间要高于40分钟, 并且喷浆压力要控制在一定范围内。

3.9 在实际施工过程中一旦发现其喷浆量难以达到预期标准时, 就需要按照相应监理需求对整个桩体进行重复搅拌, 再次进行喷射的浆量不能比预期用量少, 一旦桩机等机械设备在正常应用过程中出现故障, 就需要在第一时间停止喷浆作业, 并且还应当在12小时的有效时间内进行再次补喷, 与此同时还需要在施工记录中做好标记。

3.1 0 现场桩机施工人员要认真填写好施工原始记录, 记录内容包括:1) 施工日期、天气情况、桩号;2) 喷浆深度、停浆标高;3) 泵压力、管道压力;4) 钻进速度、提升速度;5) 钻机转速;6) 浆液流量;7) 每米桩长喷浆量和外加剂用量;8) 复搅深度。