湿喷桩加固软土地基施工质量控制

0 毕毕 业业 论论 文文 论文题目论文题目 浅谈水泥搅拌桩的施工工艺及质量控制 系 部 路桥工程系 专业名称 水利工程施工技术 班 级 09261 学 号 17 姓 名 王小强 指导教师 沈慧萍 完成时间 2012 年 4 月 21 日 1 目 录 摘 要 3 前 言 3 1 工程概况 3 1 1 地层描述 3 1 2 方案的提出 3 2 湿喷桩施工工 艺 4 2 1 湿喷桩加固原 理 4 2 1 1 定义 4 2 1 2 加固机理 4 2 1 2 1 水泥的水解和水化反 应 4 2 1 2 2 粘土颗粒与水泥水化物的作 用 5 2 2 现场工艺性试 桩 5 2 3 施工准备 6 2 3 1 施工现场准备 6 2 2 3 2 施工机械准备 6 2 3 3 施工物资准备 6 2 4 主要施工顺序 6 2 4 1 定位 6 2 4 2 浆液配制 6 2 4 3 喷浆 复搅 6 2 4 4 资料打印 7 3 水泥搅拌桩的施工质量控制 7 3 1 施工控制要点 实施细则 7 3 2 施工控制要点 工艺试桩 8 3 3 施工过程的监控和管理是成桩质量的关键所在 8 3 3 1 施工过程的质量监控要点有一下几个方面 9 3 3 2 施工过程的质量管理要点有一下几个方面 10 3 3 2 1 施工单位管理 10 3 3 2 2 监理管理 3 10 4 水泥搅拌桩的施工常见问题及处理 11 4 1 喷浆阻塞 11 4 2 泥浆不足 11 4 3 进尺受阻 11 4 4 速度失稳 11 5 结束语 11 参考文献 12 致谢 12 4 浅谈水泥搅拌桩的施工工艺和质量浅谈水泥搅拌桩的施工工艺和质量 控制控制 摘要 本文结合南京市江宁区宁杭高速上坊互通工程 详细论述了水泥搅拌桩的施工工艺 及技术要点 介绍了水泥搅拌桩的常见病害原因并提出了相应的质量保障措施 为今后的 类似问题提供参考 关键词 湿喷桩 试桩 复搅 钻孔取芯标准贯入 前言 与其他施工方法相比较 水泥搅拌法具有施工工期短 无公害 成本低等 特点 由于水泥搅拌桩具有能有效减少总沉降量 能承受较大的加荷速率 抗 侧向变形能力强 可大大缩短施工期等优点 所以南京市江宁区宁杭高速上坊 互通工程采用水泥搅拌桩加固地基的处理方法 湿喷桩属于隐蔽工程 喷浆等 大部分是在地基进行的 影响湿喷桩施工质量的因素很多 任何微小的失误都 有可能导致湿喷桩出现质量问题 从而影响整个工程的进度及质量 因此 对 湿喷桩的施工工艺及质量控制提出了更加严格的要求 1 工程概况 宁杭高速公路江苏段是 五纵七横 组成部分 也是国家高速公路网中 纵三 组成部分 同时还是省规划 五纵九横五联 高速公路网中 连云港 经南京至宜兴 线路的组成部分 近年来 随着南京市 一城三区 的格局已 5 经初步形成 江宁区是主城之外发展最为成熟的片区 和主城已经连为一体 南京市城市重心向南偏移的趋势愈加明显 宁杭二期上坊互通的改建可以提升 其通行能力 更好为东山新市区联系主城服务 同时也促进东山新市区 麒麟 新城的经济快速发展 对江宁区的社会经济发展以及南京市的城市发展都具有 重要意义 根据南京市编制的 东山新市区总体规划修编 在该规划中宏运 大道定位为城市快速路 与宁杭高速公路相交要求远期设置全互通式立交 目 前 宁杭高速上坊互通采用半苜蓿叶互通方案 主线下穿宏运大道 互通征地 范围为半苜蓿叶互通范围 本项目为宁杭高速上坊互通改造工程 优化原有半苜蓿叶型互通 改造 为全苜蓿叶型互通 增设东北和西南两个象限的匝道 匝道设计速度40km h 双车道匝道路基宽度10 5m 单车道匝道路基宽度8 5m 沥青砼路面 匝道总 里程约1 078km J1合同段招标内容为江宁区宁杭高速上坊互通改造工程 全长1 078Km 工程建安费约4000万元 路线范围内的路基 路面 附属设施等的施工监理与 缺陷责任期服务 监理服务期 涵盖施工期及缺陷责任期 缺陷责任期24个月 为满足工期需要 根据本项目地质情况 软基路段处理方案均采用湿喷 桩处理 湿喷桩总长度为254478 延米 另外拼宽路基路床处铺设两层钢塑土 工格栅 以减小新老路基之间的差异沉降 本合同段位于秦淮河冲积平原软硬岩互层工程地质区 本段不良地质主要 表现为软土和软弱土 2 2 层为区内主要软土层 冲湖积成因 该土层土性为 灰色淤泥质亚粘土 局部为淤泥 软塑 流塑状态 高压缩性 物理力学性质 指标如下 含水量 31 5 73 6 孔 隙比 e 1 078 1 265 液性指数 IL 1 00 1 69 压缩系数a1 2 0 46 0 65MPa 1 直剪内剪力 Cq 13 19kPa 直剪快剪内摩擦角 3 1 4 6 度 静力触探锥 尖阻力 qc 0 34 0 71MPa 侧壁摩阻力 fs 11 0 22 5kPa 2 湿喷桩施工工艺 6 2 1 湿喷桩加固原理 2 1 1 定义 湿喷桩是深层搅拌法的一种 是近几年用于加固软粘土地基的一种新兴 常用方法 它是利用水泥作为固化剂的主剂 通过特制的深层搅拌机械 在地 基深处就地将软土和水泥浆强制搅拌 利用水泥和软土产生的一系列物理 化 学反应 使软土硬结成具有整体性 水稳稳定性和一定强度的优质复合地基 2 1 2 加固机理 基于水泥加固土的物理化学反应过程 通过专用机械设备将水泥喷入处理 的软土地基内 并在喷注过程中上下搅拌均匀 使水泥与土发生水解和水化反 应 生成水泥水化物并形成凝胶体 将上颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳 定的结构整体 这就是水泥骨架作用 同时 水泥在水化过程中生成的钙离了 与土颗粒表而的钠离子进行离子交换作用 生成稳定的钙离子 从而进一步提 高土体的强度 达到提高地基承载力的目的 2 1 2 1 水泥的水解和水化反应 湿喷桩施工是首先将水泥拌和成水泥浆 水泥中各种钙质矿物和水完成部 分水解和水化反应后 再和软土中的水继续进行水解和水化反应 生成钙质化 合物 这是形成复合地基强度的主导因素 2 1 2 2 粘土颗粒与水泥水化物的作用 当水泥中的各种水化物生成后 一部分自身继续硬化 形成水泥骨架 另一部分则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应 一 离子交换和团粒化作用 粘土中的化合物表面带有各种离子 它们和水泥水化生成的钙离子进行 当量吸附交换 从而提高土体强度 又由于软土本身具有胶凝性 再和水泥水 化作用形成的凝胶粒子结合起来 形成水泥土坚固联结的团粒结构 使水泥土 的强度大大提高 二 凝硬反应 随水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时 这部分钙离子就与 组成粘土的化合物反应 生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化 同样大 大的增强了水泥土的强度和水稳性 7 从上述水泥加固土的原理可以看出 使水泥土保持足够的强度 一要有相 应数量的水泥 二是必须使水泥与土充分接触 即用机械充分拌和水泥和土 这为湿喷桩施工指明了控制要点 2 2 现场工艺性试桩 为更科学的指导施工 严格控制湿喷桩施工质量 在正式施工前 必须 进行工艺性试桩 其目的是 a 验证室内配合比 b 掌握下钻 提升的困难程度 c 确定钻头进入硬土层电流变化程度 d 确定水泥浆液密度 e 确定合适的输浆泵的输浆量 f 掌握水泥浆到达喷浆口的时间 搅拌机提升速度 复搅下沉 复搅提 升速度等参数 g 了解施工中冒浆情况及采用下沉喷浆和提升喷浆的不同效果 现场工艺性试桩一般应在 10 根左右 在条件受限时 每种配合比不得少 于 2 根 试桩施工段落最好选择在地质最差段落 以利于更好的控制后续施工 宁杭高速上坊互通在湿喷桩施工过程中分别于 2011 年 1 月及 4 月经过两 次试桩 第一次试桩 36 根 第二次试桩 30 根 设计桩长 16m 桩径 50cm 桩 间距 1 5m 分别采用 45kg m 50kg m 55kg m 水泥用量外加 2 生石膏粉 检 测结果见下表 第一次试桩 含灰量100 90 优89 80 良 79 67 5 合格 67 5 不合格或上部 75 下部 60 45kg m 14 根 41 7 50 8 3 0 50kg m 12 根 50 42 9 7 1 0 55kg m 10 根 60 40 00 合计优良率50 44 4 5 6 0 第二次试桩 含灰量100 90 优89 80 良79 67 5 67 5 不合格或上部 8 合格 75 下部 60 45kg m 10 根 90 0010 50kg m 10 根 90 10 00 55kg m 10 根 100 000 合计优良率93 3 3 3 3 3 0 根据以上试桩结果 最终确定湿喷桩采用 45kg m 水泥 2 生石膏 2 3 施工准备 2 3 1 施工现场准备 进行湿喷桩施工的场地 必须按照设计要求的标高进行平整 清除一切障 碍物 杂物 2 3 2 施工机械准备 湿喷桩施工机械必须选用配有全自动电脑记录仪的定型产品 施工前必须 经当地计量部门检验标定并铅封 钻机导向架内外侧都必须标有醒目的刻度 由上而下 1m 标一个刻度 以便施工时随时观察下钻深度 钻机导向架中间 挂有能反应钻机垂直度的标线 每台桩机必须配备明示标牌 标明施工技术要 求 桩机资料 施工配合比等 施工现场必须同时配备能测量泥浆比重的比重 计 2 3 3 施工物资准备 现场库存必须满足施工 2 天的经过检验合格 质量稳定的大型厂家生产 的水泥和石膏粉 2 4 主要施工工艺 清表整平 测量放线 确定桩位 桩机就位对中 预搅下钻至 硬土层 50cm 底部搅拌 喷浆 30 秒 按设计水灰比 制备水泥浆液 喷浆搅 拌提钻 至地面 以下 25cm 喷浆复 搅下沉 至孔底 重复搅拌 提升至地 面以下 25cm 关闭搅 拌机械 提杆出 孔 同 时打印 电脑小 票 移机进行后续桩 体的施工 9 2 4 1 定位 定位将钻机移到指定桩位 对中双向调整钻机垂直度 2 4 2 浆液配制 严格控制水灰比 加水应经过核准的定量容器 水泥浆必须充分拌和均匀 检测其密度并记录 2 4 3 喷浆 复搅 钻进喷浆 复搅提升开动浆泵 将经过过滤的水泥浆送至搅拌头 开始钻 进喷浆 钻进喷浆采用设计桩长和电流突变 进入持力层 双控 在钻进过程 中保持连续喷浆 钻进至设计深度或持力层后原地喷浆搅拌 30 秒后 开始提 升复搅 复搅原则上为桩身全长 如无法进行全程复搅 应上报监理工程师批 准 复搅过程中 应对局部喷浆不足的桩身部位进行补浆 2 4 4 资料打印 成桩后 必须在移动钻机前打印施工过程资料和成桩资料 严禁移机后补 打资料 成桩资料打印必须经旁站监理监督并签字确认 3 水泥搅拌桩的施工质量控制 3 1 施工控制要点 实施细则 根据湿喷桩加固软土原理和湿喷桩检测实施细则 施工控制时必须保证全 桩的水泥用量 保持持续喷浆及保证喷浆长度 加强复搅特别时上部 5m 范围 的复搅 具体如下 a 为保证湿喷桩的垂直度 首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直 度 控制湿喷桩的垂直度偏差 1 5 桩位偏差 5cm b 严格控制钻机下钻深度 浆喷高程及停浆面 确保喷浆长度和水泥浆 液喷入量达到设计要求 如因意外原因断浆 必须以最早的时间 3h 以内 补 喷 重叠复喷 50CM 以上 超过 3h 按照规定重新补打一根桩 确保全桩水泥用 量不得少于试桩时确定的水泥用量 每米用浆量误差不得大于 5 c 水泥浆必须按预定的配比进行水泥 石膏粉和水的拌制 保证每根桩 所需的浆液一次单独拌制完成 使用前过筛并在 3h 内用完 浆液储量不少于 10 一根桩的用量 否则不得进行下一根桩的施工 施工时输浆管路保持潮湿 以 利于输浆 d 加强复搅控制 特别时上部 5m 的复搅 复搅时在全桩长范围内以不大 于规定的速度进行匀速复搅 以增加水泥土的均匀性且复搅宜一次完成 e 对输浆管经常检查 不得泄漏和堵塞 管道长度不得大于 60m 定期检 查钻头 保持钻头直径误差在 1cm 3cm 之间 f 合理安排桩位施工顺序 先施工一个区域四周的桩 形成一个封闭的 区域 再逐渐往中心施工 有利于整体的成桩质量和软基处理效果 3 2 施工控制要点 工艺试桩 根据工艺试桩确定的各种施工参数制定施工要点 必须严格遵守 各项技 术参数如下 水灰比为 0 5 水泥用量为 45kg m 石膏粉为水泥用量的 2 水 泥浆液搅拌时间必须 3 分钟 水泥浆比重在 1 72 1 78 之间 下钻喷浆速度 控制在 1 0m min 之内 提升速度控制在 0 8m min 之内 桩身垂直度 1 5 采用下钻喷浆 喷浆口设在钻头最下层叶片左侧 以有利于钻进润滑和多复搅 一遍 又能保证喷浆长度 3 3 施工过程的监控和管理是成桩质量的关键所在 3 3 1 施工过程的质量监控要点有以下几个方面 A 选择合理的何置开挖配制水泥浆用的灰浆池 并用水泥砂浆抹面进行 防水处理 测量放线布桩时要重点对控制性轴线 桩位进行复查 满足要求后 方可开钻 B 桩长 桩位 桩径的控制 桩长的控制不仅要看表 而且要在钻机搭架 上做出明显的标记 住设计桩长深度位置 没进钻的钻顶的位置贴上 划上 明 显标记并写上数字 其它刻度用较小的标记 桩位控制时测量放样后应钉小桩 然后钻白灰点 垂直度是桩位控制的关键 因为垂直度影响桩的承载力 最好 用吊锤球的方法控制垂直度 桩径控制要求不小于设计直径 要经常检查钻头 发现磨损超限时及时焊补 C 水泥剂量的控制 为确保桩体水泥每米掺入量以及水泥浆用量达到设计 要求 每台机械均应配备电脑记录仪 同时现场应用比重计控制水泥浆稠度 11 最好做到一桩一配浆 一桩一清池 灰浆池 另外项目经理部最好指派专人负 责水泥搅拌桩的施工 全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程 所有施工机械均应 编号 应将现场技术员 钻机长 现场负责人 水泥搅拌桩桩长 桩距等制成 标牌悬挂于钻机明显处 确保人员到位 责任到人 D 水泥搅拌桩桩头复搅的控制 当钻机反循环提钻并喷浆升至工作基准而 以下 30 50 厘米时 持喷 30 秒水泥浆 目的是保证桩的上部密实度和强度 根据荷载的扩散及传递原理 有必要加强水泥桩上部的密度和强度 E 喷浆时间的控制 每根桩开钻后应连续作业 不得中断喷浆 严禁在尚 未喷浆的情况下进行钻杆提升作业 F 成桩的检验 制桩完成后 须达到要求的龄期后方可进行开挖 清理桩 头时不得使用重锤或重型机械 宜用小锤 短钎等轻便工具操作以免损伤桩头 群桩桩顶应平齐 间距应均匀 桩体圆匀 无缩颈和回陷现象 水泥搅拌桩成 桩 28 天后 用钻孔取芯的方法检查其完整性 桩土搅拌均匀程度及桩的施工 长度 钻芯时不应在桩中心 应偏外侧些 取出的芯样搅拌应均匀 凝体无松 散 其颜色应深浅一致 不应存在水泥浆聚集的 结核 每根桩取出的芯样 由监理工程师现场指定相对均匀部位 送试验室做 28 天龄期的无侧限抗压强 度试验 取出桩芯后留下的空洞应用同等强度的水泥砂浆回灌密实 在特大桥 桥台或软土层深厚的地方 或对施工质量有怀疑时 可在成桩 28 天后 由监 理工程师随机指定抽检单桩承载力或复合地基承裁力 随机抽佥的桩数不宜少 于桩数的 O 2 且不得少于 3 根 试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计 荷载的两倍 水泥搅拌桩的施工质量及检验要求 检查规定 检查项目 质量要求和允许 偏差检查频率检查方法 备注 1 桩距偏差 5cm抽查 2 尺量 2 桩径 设计值抽查 2 尺量 3 桩长 设计值全部检查施工记录 4 桩垂直度1 0 全部检查施工记录 5 单桩喷浆量 设计值全部检查施工记录 12 6 桩身 28d 强度 0 8Mpa抽查 5 钻孔取芯检测 3 3 2 施工过程的质量管理要点有以下几个方面 施工单位和监理对湿喷桩施工必须保持高度的重视 加强现场管理和过程 控制 及时发现施工中出现的问题并予以解决 杜绝质量隐患 确保湿喷桩施 工质量 3 3 2 1 施工单位管理 项目经理部建立健全质量控制体系 层层把关 试验室做好原材料的检验 工作 现场安排专人 3 台钻机配 1 人三班制 24h 全过程旁站 详细记录每 根桩的钻进复搅时间 水泥用量 点水泥袋数量 钻杆垂直度 电流变化情 况 施工桩长等 发现问题详细记录并马上向上级汇报 项目部质量巡查小组 不定时现场巡查 检查现场施工情况和旁站人员的工作情况并及时解决现场出 现的问题 3 3 2 2 监理管理 监理首先对施工单位的开工报告 室内配合比 施工单位资质 进场设备 施工组织设计 施工工艺 质量控制措施 安全措施等进行审查并参与工艺性 试桩的工作 并对现场施工进行全过程旁站 随时对每一根桩的成桩记录 水 泥用量 钻杆垂直度 施工单位的旁站情况进行抽检并对施工单位的资料现场 签字确认 发现问题详细记录并马上向上级汇报 监理组安排专人不定时巡查 4 水泥搅拌桩的施工常见问题及处理 4 1 喷浆阻塞 原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底 处理措施 应改善现场水泥存储环境及时清渣并时常检查滤网的破损状况 4 2 泥浆不足 原因可能足输浆管弯折 外压 泄漏或输浆管道过长 沿程压力损失大 处理措施应及时榆查 维护管道并选择适当的位置开挖制浆池 当场地条件不 具备时 可适当调增泵送压力 13 4 3 进尺受阻 原因可能是地下存有尚未清除的孤石 树根或其它 处理措施应停机排除 障碍或移位 4 4 速度失稳 原因可能是设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范 不熟练 处理 措施做到不合要求的设备不得进场