[摘要]针对某水利改造工程实际情况,对其施工中水泥搅拌桩技术的实际应用进行深入分析,包括施工准备、施工工艺和方法、技术控制与质量控制措施及要点,并通过实践验证了本工程所用施工技术的合理性与有效性,为类似工程项目建设提供技术参考。

[关键词]水泥搅拌桩;水利施工;施工方法

1工程概况

某水利改造工程拟将标准提升到100年一遇,将工程等级确定为二级,堤顶宽度从5.0m加高至8.5m,在堤后进行填土绿化,和堤后场地及道路相连,同时,将堤顶与挡浪墙高程分别修正为4.35m和4.89m。工程总长约384.3m,全部采用水泥搅拌桩,按1.0m×1.0m的间距布置,桩径600mm,桩长15m。现围绕本工程实际情况,对其水泥搅拌桩施工进行如下深入分析。

2施工准备

(1)平整施工场地,将地面上的杂物和所有障碍物(包括地下)都清除干净,包括基础构造与残留建筑垃圾。如果布桩路线上存在低洼处,需要进行清淤与抽水,并回填粘性土后将其夯实,注意回填不可使用杂填土。按设计要求完成对场地的开挖后,推土机进场将场地表面推平,并碾压至密实状态。在钻机施工区域内的场地其地面应坚实可靠,避免施工中钻机产生倾斜等现象,在必要的情况下支垫枕木,同时还要设置排水坡,在场地两侧开挖临时排水设施,避免积水对钻孔施工造成影响。

(2)施工开始前认真核查场地的地质,确认是否和设计图纸相符,如果不相符,应立即通知相关部门进行处理。

(3)在工点采集有代表性的土样,送交实验室开展配合比试验,通过试验确定水泥计量及不同外加剂使用后对应的抗压强度,然后通过对比分析确定最佳的参数,包括水灰比、水泥剂量、外加剂类型与掺加量。本工程设计要求桩身28d强度必须达到1.5MPa以上。

(4)完成室内试验后进入场地开始现场调查,根据试验确定的参数对各项原材料实际用量进行计算。

(5)组织施工队伍负责人,对其做全面的安全与技术交底,使其明确工程的设计意图和施工中需要的要点问题。

(6)做好施工机械设备进场准备工作,并对其进行必要的检查和维修,使其处在最佳工况,确保施工能够顺利完成。

(7)沿钻机设计行走路线进行轨道铺设,使钻机平稳行走至指定位置。

(8)连接好现场的水路及电源,对机械设备作必要的试运转,确定是否满足设计和施工要求。

(9)为灌浆施工准备好需要的材料。

(10)做好现场的供水供电,铺设临时便道,修筑必要的临时设施,对废浆处理池与泥浆池需要采取有效的安全防护措施。

(11)按照设计要求设置好桩基的水准基点桩与测量控制桩,并经复核确认无误,在桩位使用白灰作出明显标记。

(12)采用经室内实验确定的配比进行试桩,通过试桩确定与设计要求相符的参数,或对原参数进行调整,由监理工程师审核确认合格后方可用于大面积施工。

3施工工艺

(1)水泥搅拌桩均采用湿法工艺,借助双向深层搅拌设备完成。桩长和桩顶高程都严格按照设计要求确定,停灰面应比桩顶的设计标高高500mm。

(2)成桩工艺为两喷四搅,在搅拌过程中,钻头旋转一圈对应的提升及下沉量按10~15mm控制,确保加固区域内土体所有位置都能得到至少20次的搅拌,现场安排专人进行记录。

(3)水泥采用普硅水泥,掺入量分为3种,即15%、17%和19%,水灰比按0.55控制,并适量掺加生石灰与木质素磺酸钙,其掺量为2%与0.2%。

(4)施工中,桩机底盘应始终保持水平,导向架应始终保持竖直,桩位偏差控制在5cm以内,垂直度偏差控制在1%以内,桩径偏差控制在4%以内,单位长度水泥喷射量和单桩灰浆消耗量的偏差均应控制在5%以内,成桩后,桩径与长度都应满足设计要求。

(5)水泥使用前必须过筛,浆液制备好后避免离析,在泵送时应保持连续,实际的搅拌深度与喷射量都应采用认证通过的装置记录。

(6)出浆口有浆液流出后,继续喷搅30s,将桩端土和水泥搅拌均匀后,提升钻头。

(7)钻头旋转一圈对应的提升高度应控制在15mm以内。将钻头提升到距离桩底1.5m时,启动喷浆机开始喷浆。将钻头提升到和桩顶高程相差500mm的位置后,结束喷浆。

(8)成桩时若因故中断喷浆,需将钻头下沉到和停浆处相距500mm的位置,在恢复供浆以后继续搅拌和提升。如果停机的时间达到3h以上,应将管路拆开进行冲洗。

(9)质量控制工作必须贯穿整个施工过程,同时坚持做好监理,在施工中随时对施工记录进行检查,保证施工顺利进行。

(10)可采用开挖法对桩数、桩径与桩顶等进行检查,若不满足设计要求,应立即采取有效的补强措施。

(11)工后钻芯取样做抗压强度试验,要求28d抗压强度不小于1MPa。钻芯取样数量要求达到总桩数的5%,同时不能少于6根。

4主要施工方法

4.1现场测量放样

正式开工前以设计图纸为依据进行定位放线,必要时进行沟槽开挖,再放出第一组桩的准确位置,按设计图纸标出的尺寸进行画线。

4.2水泥浆制备

如前所述,水泥采用普硅水泥,掺入量分为3种,即15%、17%和19%,其中,当水泥掺入量为15%时,单位长度水泥用量为76kg;当水泥掺入量为17%时,单位长度水泥用量为86kg;当水泥掺入量为19%时,单位长度水泥用量为97kg。水泥浆制备时的水量可通过采用定量容量严格控制。其它外加剂掺量都按照设计要求控制。

4.3预拌下沉喷浆

待桩机中的冷却水系统开始正常循环以后,打开电机,逐步放松桩机上的吊索,使其沿导向架不断向下搅拌和下沉,实际的下沉速度通过电流监测控制。一般下沉速度不能超过0.8m/min,即将电流控制在70A以内。在喷浆时要注意充分搅拌,现场工作人员随时对设备和地层发生的变化进行观察,将钻头下沉到设计要求的深度后,停止下沉。

4.4提升喷浆

在缓慢提升钻头的同时不断喷浆搅拌。在喷浆时,必须不断搅拌,避免泥浆发生离析。当喷浆到地面时,应注意加喷一次,避免从地面离开后喷浆不充分和不密实。

4.53次搅拌喷浆

待第2次喷浆结束后,开始第3次作业,方法和之前相同,不断搅拌、喷浆到设计要求的深度。

4.6四次搅拌喷浆

到达设计要求的深度后,开始第4次提升,以保证搅拌的均匀性。在整个孔深范围内,所有段落的补浆量都必须达到均匀,通过准确的计量控制好实际补浆量,同时确保完成第4次喷浆以后,每段的实际喷浆量可以达到一致,且泥浆刚好用完。

4.7清洗

如果桩机停转,或中途间隔很长时间,需向拌桶加水,然后启动泵机,对管路中存留的泥浆进行冲洗,到完全冲洗干净为止。同时,还应清除附着在钻头上的软土。将钻头和管路都清洗、清理干净后,将桩机移到下一个桩位准备施工,施工方法同上。

5技术控制

(1)施工中对钻头下沉及提升的速度进行严格控制,使喷浆量满足要求,从而达到预期的成桩质量。

(2)对钻孔的深度也应进行严格控制,使停浆面得到充分搅拌。

(3)将泥浆配好后应避免发生离析,且应保证供浆的连续性。当因故停浆时,应重叠至少0.5m进行接桩,如果停机的时间超过3h,则这一批浆液不可继续使用,并需要将管路冲洗干净。

(4)施工中认真做好施工记录的检查工作,尤其是浆液的浓度。

(5)正式施工前,先进行试桩,确定如下技术参数:泥浆的生产配比;钻机和钻头提升速度;泵送压力。

(6)施工中所使用的水泥应具有齐全的证书与试验报告,由于在现场主要使用的是散装水泥,需要以现场水泥用量为依据确定每桶水泥具体数量。实际灰量不能超过规定值±5%。

(7)钻进应使用直径比设计桩径略大的钻头,当钻头磨损严重时,应及时更换,如果检查发现桩径不满足设计要求,应按照一定置换率在其两侧进行补桩。

(8)为了防止在压浆过程中产生断浆,应做好搅拌及喷浆速度的控制,钻头提升不能快于1m/min,并按要求同时控制好二次下沉及提升的速度。

(9)成桩并达到龄期以后,由人工将桩顶多余的部分凿除,检查确认合格后,开始下一道工序。

6质量控制要点

(1)现场应安排专人负责桩基施工,并进行全过程旁站监理。现场所有设备都应进行编号,著名设备类型、用途、负责人等,将设备管理责任严格落实到人。

(2)正式钻进前,需要用清水对管路进行冲洗,并在水排尽以后才能下钻。

(3)为了使桩体垂直度可以达到规范要求,可以在主机上吊一个吊锤,由此对钻杆垂直度进行控制,避免垂直度偏差超过标准要求。

(4)在首次下钻时,为了方式管路堵塞,可携带适量的浆液下钻,但喷浆量不能超过总量50%,切不可带水下钻。首次下钻与提升,都应采用较低的档位,在复搅的过程中,可根据实际情况提高档位。一般单桩成桩时间需要60min,喷浆时,压力按0.4MPa控制。

(5)为了使桩身、桩端与桩顶处的质量都达到预期,在首次提钻喷浆的过程中,需要在桩的底部稍微停留一段时间,在余浆上提时全部喷入到桩体当中,并且桩顶部也需要进行磨桩头,时间和桩底部相同。

(6)施工中做好喷浆与停浆时间的控制,钻进一旦开始,必须保持连续,中途不能终端,也不能在还没有喷浆时就提升钻杆。供浆系统的储浆罐中,应始终有不少于单桩用量的泥浆。如果储浆量没有达到要求,则不允许对下一根桩进行钻进施工。

(7)施工中通过检查发现喷浆量不满足要求时,应根据要求进行整桩复喷。在复喷过程中,实际喷射量应与设计用量相匹配,不能比设计用量少。当遇到停电和设备故障时,应立即记录发生中断的深度,然后在要求的时间段内进行补浆。一般补浆重叠段需要达到100cm以上,当中断的时间超出12h时,还应进行补桩。

7结束语

目前本工程的水泥搅拌桩施工已经顺利完成,经检查,桩基质量良好,达到预期要求,说明本工程所用以上施工工艺、方法和技术与质量控制措施及要点,均合理可行,值得其他工程项目施工参考借鉴。

参考文献

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