淺談水泥攪拌樁在新壩船閘地基加固中的應(yīng)用工程概況xx運河xx段xx船閘工程位于xx市xx區(qū)xx鎮(zhèn)南K31+681～K33+546處，船閘主體部分主要工程量包括500T級船閘、上下游翼墻和閘首公路橋一座。其中船閘部分包括上下閘首、閘室和上下翼墻及護坦，閘首采用鋼筋混凝土整體塢式結(jié)構(gòu)，平面尺寸16.0m×22.1m，閘室采用鋼筋混凝土重力式結(jié)構(gòu)，平面尺寸12.0m×200m，分14個結(jié)構(gòu)段。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料顯示，船閘區(qū)域包括上、下游引航道的深度范圍內(nèi)的地層分為五大層24個工程地質(zhì)層，下閘首、閘室基底土層為Ⅱ4或Ⅱ5層流塑淤質(zhì)粉質(zhì)粘土（容許承載力50～75kPa）和Ⅲ1或Ⅲ2層可塑粉質(zhì)粘土（容許承載力為100～180kPa）。按照設(shè)計要求，下閘首、閘室和翼墻基礎(chǔ)均采用8字形雙頭水泥攪拌樁加固，樁徑為φ70cm，中心距離51.4cm，設(shè)計樁長2m～13m，樁身設(shè)計強度有800Kpa、900Kpa、1200Kpa三種。水泥攪拌樁加固原理水泥的水解和水化反應(yīng)普通硅酸鹽水泥主要由氧化鈣、二氧化鈣、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，用水泥加固軟土?xí)r，上述物質(zhì)與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等化合物，生成的化合物能迅速溶于水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來，再與水發(fā)生反應(yīng)，這樣周圍的水溶液就逐漸達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和后，水分子雖然繼續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新生成物已不能再溶解，只能以細(xì)分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液中，形成膠體。其反應(yīng)如下：2（3CaO.SiO2）+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）22（2CaO.SiO2）+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+Ca（OH）23CaO.Al2O3+6H203CaO.Al2O3.6H2O4CaO.Al2O3.Fe2O3+2Ca（OH）2+10H2O3CaO.Al2O3.6H2O+3CaO.Fe2O3.6H2O粘土顆粒與水泥化合物的作用2.1、離子交換和團?；饔谜惩梁退Y(jié)合時表現(xiàn)出一種膠體特征，如土中含量最多的二氧化硅遇水后，形成硅酸膠體顆粒，其表面帶有鈉離子Na+和鉀K+離子，他們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中的鈣離子Ca+進行當(dāng)量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團粒，從而使土強度提高。另外，水泥水化生成的凝膠粒子的表面積約比原來水泥顆粒大1000倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，有強烈的吸附活性。能使較大的土團粒進一步結(jié)合起來，形成水泥土的團粒結(jié)構(gòu)，幷封閉各土團的空隙，形成堅固的聯(lián)結(jié)，使水泥土的強度大大提高。2.2、硬凝反應(yīng)隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子Ca+，當(dāng)其數(shù)量超過離子交換的需要量時，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學(xué)反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，增大了水泥土的強度。其反應(yīng)如下：SiO2+Ca（OH）2+nH2OCaO.SiO2.（n+1）H2OAl2O3+Ca（OH）2+nH2OCaO.Al2O3.（n+1）H2O夠2.3累、碳酸化作用悟水泥水化物中慰游離的氫氧化覺鈣能吸收水中第的二氧化碳，共發(fā)生碳酸化反修應(yīng)，生成不溶床于水的碳酸鈣格，其反應(yīng)如下缸：肝Ca缸（米OH祥）內(nèi)2跪+CO堡2打徑CaCO垂3胞緣+H斜2胃O描這種反應(yīng)也能追使水泥土的強惱度增加，但增懂長的速度較慢疏，幅度也較小于。配比試驗謝在施工場地現(xiàn)亦取土樣，按地懷基加固區(qū)域和手土層深度，用莊挖掘機挖取原伏狀土，用厚聚涉乙烯塑料袋密畝封封袋。根據(jù)責(zé)土質(zhì)、水泥等露級等條件，結(jié)冠合以往的施工化經(jīng)驗，擬定驚3襖種水泥摻入比宰進行配合比試鑼驗，其中樁身壞強度跡800KPa活的水泥摻量為劉9%筑，樁身強度凍900KPa華的水泥摻量為鵝為筑11%桃，樁身強度沈1200KP諸a茫的水泥摻量為玉13%影。本次試驗委兔托寧波高等專墨科學(xué)校建工試壁驗室實施，試槳驗結(jié)果如下表螞：搬選荒用速“網(wǎng)金稱首抹”治牌母32.5解普通硅酸鹽水剪泥厘水泥摻量父齡期盜無側(cè)限抗壓強動度（怪Mpa違）握設(shè)計抗壓強度恐（夫Mpa有）勤9%賓7矩天掃1.40料0.8糧28答天背1.77酷11%如7噴天徑1.50退0.9專28盆天帳2.13橡13%鈴7憤天府1.67竟1.2川28茅天蟲2.43過從試驗結(jié)果看么，按照擬定的多水泥摻量制成惜的水泥土強度影符合設(shè)計要求隙。一般來說，榨水泥土以材3付個月齡期的強焦度作為標(biāo)準(zhǔn)強蛛度，考慮到工宋程工期緊張，井在貫28誰天強度符合設(shè)宇計要求后，就警將配合比應(yīng)用招于實際施工中佩。數(shù)為了進一步了穴解水泥摻入比宜、水泥標(biāo)號、汽齡期等參數(shù)對可水泥土強度的經(jīng)影響，項目部藏試驗室進行了姿多組平行試驗期，試驗方法如淚下：濁在施工場地現(xiàn)府取土樣，用厚榜聚乙烯塑料袋刃封袋，運到試金驗室后按擬定母的配合比攪拌結(jié)均勻，先在試賣模搞（邊長為葉70.7mm父的立方體）柳裝入一半試料畢，擊振持50振下，緊接填入柏其余試料再擊免50贊下，最后將試勉塊表面刮平蓋謀上塑料布，以呢防止水分蒸發(fā)看。試塊成型梁1偉～悉2鞠天拆模，拆模付后用天平稱重頂后放入養(yǎng)護室陪養(yǎng)護。試塊達(dá)兆到齡期取出稱池重后用壓力試君驗機測定無側(cè)蝴限抗壓強度狹。坐繼根據(jù)試驗結(jié)果獵，在其它條件竭相同的情況下壓，得出以下結(jié)雞論：區(qū)水泥土的強度另隨著水泥摻入限比的增加而增棄大；煩水泥土的強度吐隨著齡期的增紙長而提高，過絕了域28d徒后仍有增長，車到太90d嗚后強度基本穩(wěn)泄定；財水泥土的無側(cè)俗限抗壓強度隨和著土樣的含水普量的降低而增招大；奉四、攪拌樁施讓工綢1苗、施工準(zhǔn)備：步（啦1啊）、施工配比融準(zhǔn)備趕a左、根據(jù)水泥土預(yù)配合比試驗，久結(jié)合本工程水雪泥攪拌樁的設(shè)孤計強度邊，諸1200Kp槽a販的水泥攪拌樁躬的水泥摻量掩為留13滴%晨，古900Kp妥a歇的水泥攪拌樁古的水泥摻量架為罪11偷%饞，六800Kp量a勾的水泥攪拌樁遼的水泥摻量賢為塵9沖%殊，水灰噸比換λ射為方0.4墨5些。火b柿、根據(jù)已知的揮水灰比，在工兵地試驗室里配胃制標(biāo)準(zhǔn)的水泥關(guān)漿，測定水泥盼漿的密除度擊ρ穗漿巴。醒c渣、取原狀土，活測定土的濕密宜度愁ρ積土鉤。燈d域、根據(jù)水灰芹比毀λ喊、水泥漿的密拆度丈ρ捕漿艇、土的濕密帆度密ρ質(zhì)土棉和水泥摻量，虜計算出每米水據(jù)泥攪拌樁的水還泥漿用量和段思漿量（即芽每芳0.1徐m糧的水泥漿用量臂），用來控制對水泥攪拌樁施我工時水泥漿的冶質(zhì)量。厚（盜2絹）、施工前應(yīng)通將基土挖到各甩底板底高程加捎0.5m勵超高，基坑做啦好排水措施，圍基底整平，防拘止施工機械失赴穩(wěn)。測放樁位他軸線的基準(zhǔn)點甘經(jīng)復(fù)核后妥善胡保護，測放軸傍線的控制點離京施工操作區(qū)的毛距離一般不小零于解5m戚。放樣后用毛葵竹樁標(biāo)出樁位構(gòu)，樁位誤差不遣得大于捕2cm護。春（犬3劑）、施工前必壯須進行施工機獨具調(diào)試準(zhǔn)備，炸確保機械運轉(zhuǎn)登正常，滿足施玉工需要。梳（熄4戴）、在設(shè)計樁淡長不長的情況炭下，基坑開挖晶后可在相應(yīng)樁室位進行輕型觸爽探試驗，根據(jù)愈試驗結(jié)果，結(jié)虎合地質(zhì)鉆探資訂料，確定最短陶樁長控制值用銷來指導(dǎo)施工。灌2耗、施工工藝流胃程（示意圖如寇下）：衣水泥攪拌樁施眉工工藝流程跨（貞1觸）、就位對中說。將攪拌樁機仗移至樁位，定記位對中，啟動燥電機。明（融2肢）、攪拌下沉該。啟動攪拌樁皂機，放松起吊刃鋼絲繩使攪拌暫機沿導(dǎo)向滑道嚷下沉，邊旋轉(zhuǎn)榆削碎土體，直昂至達(dá)到設(shè)計深幟度；期間工作瑞電流應(yīng)保持額做定值。般（狠3熟）、制備漿液供。待攪拌機下紡沉到一定深度提后，按照施工蜓配合比拌制水夢泥漿，將漿液鮮在集料斗中攪敵拌均勻后倒入聯(lián)蓋有篩網(wǎng)的集救料斗中，再次巾攪動。瞧（辭4共）、提升噴漿織攪拌。當(dāng)攪拌菜頭下沉到底端懶后，同時啟動義兩臺灰漿泵，扶輸漿液至噴頭偽噴出，在端頭揚先預(yù)噴一定數(shù)笛量的水泥漿，拌然后攪拌提升毛，直至設(shè)計樁赤頂標(biāo)高。那（不5慶）、重復(fù)攪拌認(rèn)下沉。關(guān)閉灰鋼漿泵，攪拌軸絹頭下沉至樁底曲標(biāo)高。階（倘6蟻）、重復(fù)攪拌林提升。攪拌提窮升至設(shè)計樁頂旬標(biāo)高。淺（讓7雨）、移位。維（護8評）、清洗。當(dāng)既天施工完畢后菠，向集料斗中慣注入清水幷開棒啟灰漿泵，將勵輸漿管中殘余隙的水泥漿及攪盲拌頭上粘附的思土清洗干凈。廁重復(fù)上述七個上步驟，然后進五行下一根樁施礦工。3、機械選用爪（組1峽）、硬SJB-1青型雙頭深層攪猴拌樁機（鉆頭們直徑浴70mm蛇，攪拌軸長今15m罰）二臺恐（疊2霧）、毅UBJ-1.膽8醫(yī)型擠壓式壓力蹦泵二臺及壓力淡表夜（約3粉）、這VJZ-20少0拒型灰漿機二臺攝（役4踏）、集料斗二綢只（容積漏850L藏）攀（驟5沃）、斷漿控制吊儀暑革新壩船閘水泥珍攪拌樁地基處新理從秀2004確年紡4虛月開始，到與12族月全部施工完鋒畢，完成水泥巖攪拌樁敵1769偽根，累計樁長晉6500m子，折合水泥土基4610M看3捉。鄭4約、施工注意事綱項：精（縣1干）、施工現(xiàn)場欄應(yīng)事先平整，煤清除樁位處地荷上地下一切障均礙物（包括大港塊石、樹根及險生活垃圾等）鼠。場地低洼時寫應(yīng)回填粘性土何料，不得回填盾雜草填土；慨（酸2屆）、攪拌樁機月開機前必須調(diào)耀試，檢查機械腹運轉(zhuǎn)和輸漿管衣暢通情況，確胃保施工順利；祝（竄3芬）、根據(jù)施工劣經(jīng)驗，深層攪辜拌樁在施工到秤頂端梢0.5m嘉范圍內(nèi)時，因艱側(cè)向土壓力較螺小，攪拌質(zhì)量朵較差，因此施裂工前應(yīng)將基土捷挖到各底板底秋高程加戚0.5m寶超高，攪拌樁例仍施工到地面盛，待開挖基坑鏡時，再將上部爹0.5m悶的樁身質(zhì)量較魚差的部分挖去戰(zhàn)；琴（南4拐）、為保證樁毅端施工質(zhì)量，奸當(dāng)水泥漿達(dá)到血出漿口后，需絮噴射一定數(shù)量厭的水泥漿（具挨體數(shù)量視其長伸度及斷漿量而腔定，如噴漿口輸?shù)姐@頭底端距岡離為絞0.6m汽，斷漿量每米傻120L液，則該部分樁榮長的理論噴漿神量梨V=0.6辜×搏120=72去L雪）；屬（脆5敵）、攪拌樁的聯(lián)垂直度偏差不旅得超過毒1%張，樁位偏差不燃得大于驚5cm矩；四（給6飄）、在施工過特程中，若由于俊電壓過低或其最它原因造成停情機使成樁中斷曠時，當(dāng)攪拌機輸重新啟動時，害為了防止斷樁需，至少將攪拌老機下沉壘50cm株再繼續(xù)制樁。僻（快7仗）、施工中派透專人負(fù)責(zé)制樁徑記錄，對每根荷樁的水泥用量站、成樁過程（玉下沉、噴漿提訴升、復(fù)攪等時烘間）、樁的編少號等進行詳細(xì)奏的記錄。拒（標(biāo)8雀）、當(dāng)預(yù)攪下連沉?xí)r木,淚遇到較硬的土飄層而使下沉速獄度過慢，可適呆量沖水，但必純須考慮沖水成則樁對樁身強度素的影響。擺（巖9據(jù)）、樁身較長提的水泥攪拌樁議的復(fù)攪：一般奏來說，復(fù)攪下蓮沉的深度與噴廊漿下沉的深度嫂基本保持一致濟，才能使水泥扁土得到充分的悅攪拌。當(dāng)水泥覆攪拌樁樁長大費于挎7乎m陳時，由于提鉆梯噴漿和復(fù)攪下臟沉的時間間隔切比較大，很難慧復(fù)攪到位。為纖了保證水泥攪皂拌樁復(fù)攪充分繁，在施工中采墾用二次噴漿和螞二次復(fù)攪的辦爆法，即鉆機先炊提噴碗到廉5字m惱左右，進行復(fù)先攪下沉，再提醉鉆迷到搶5暴m初左右時繼續(xù)噴忙漿。揉（掃10亂）、特別需要黎注意的是，設(shè)改計樁長是按照洽地質(zhì)鉆探資料毯推算的，而地狼質(zhì)鉆孔資料只蜘能說明其具有罪一定的代表性冊，幷不能完全冶反映土層的真叔實情況，因此灘在施工實際中尾設(shè)計樁長只能葵作為施工參照委。在本工程實給際施工中，根猾據(jù)操作人員的百施工經(jīng)驗，按從照以下標(biāo)準(zhǔn)控潤制施工樁長：顫鉆到一定深度段時，繼續(xù)往下稼鉆鉆機開始搖邀晃，工作電流蔥達(dá)到正常工作獻(xiàn)電流的蹦120%適甚至以上，在檔整個鉆進過程居中樁機工作電隆流高居不下，內(nèi)說明樁機處于維超負(fù)荷工作狀該態(tài)，此時應(yīng)?？恢广@進，可以比提升噴漿攪拌串。后來通過資障料對比表明，燦實際施工樁長陵與設(shè)計樁長基攪本相符，說明慣該樁長控制方熄法具有一定的宰可行性。填5傳、施工中常見籃問題和處理方筐法貍常見問題今發(fā)生原因犬處理方法目預(yù)攪下沉困難劍，電流值高，策電機跳閘渡①志電壓偏低；俘②飄土質(zhì)硬，阻力古太大；橋③川遇大塊石、樹廣根等障礙物；憲①妻調(diào)高便低；案②瘋適量沖水或漿博液；流③眼挖除障礙物；匙攪拌機下不到貸預(yù)定深度，但田電流不高棚土質(zhì)粘性大，碌攪拌機自重不狐大；產(chǎn)增加攪拌機自學(xué)重或則開動加訴壓裝置將噴漿未到設(shè)計嘩樁頂面標(biāo)高，差集料斗漿液已午排干晃①科投料不準(zhǔn)確；躺②電灰漿泵磨損漏逼漿；販③捉灰漿泵輸漿量愉偏大；口①緊重新標(biāo)定投料縱量；里②凡檢修灰漿泵；巧③矩重新標(biāo)定灰漿知輸漿量；劇噴漿到設(shè)計位抓置料斗中剩漿頌液過多退①選攪拌加水過量阻；居②拉輸漿管路部分晝堵塞；僚①初重新標(biāo)定拌漿疼用水量；慕②腰清洗輸漿管路詳；澆輸漿管堵塞爆衡裂婆①仙輸漿管內(nèi)有水秋泥結(jié)塊；勇②據(jù)噴漿口球閥間敢隙太小；在①然拆洗輸漿管；濾②摟使噴漿口球閥憂間隙適當(dāng)；徑攪拌鉆頭和水梯泥土同步旋轉(zhuǎn)鍋①襯灰漿濃度過大徒；循②娃攪拌葉片角度輪不適宜；云①莊重新標(biāo)定漿液搏水灰比；家②歪調(diào)整攪拌葉片風(fēng)角度或則更換趣鉆頭；四、質(zhì)量檢驗呆經(jīng)設(shè)計、業(yè)主勾、監(jiān)理和施工鳴四方商討決定振，采取了三種瞇方法對水泥攪攔拌樁的施工質(zhì)趴量進行檢驗，接即動力觸探試蓄驗、取芯檢驗動、復(fù)合地基承息載試驗，其容中基7叮%則的樁需要進行愛動力觸探試驗絲，隨2城%雀的樁需要進行蛾取芯檢驗，復(fù)株合地基承載試蠻驗做兩組，閘惹室和下閘首各倚一組。動力觸探試驗糖待水泥攪拌樁怪達(dá)到蹲7飾d勵齡期后，采用催輕型觸探試驗婦，根據(jù)貫入輛30cm觀的錘擊數(shù)喪N斯10定，推算容許承倉載力（吸R港）信Kpa場，檢驗樁身強蔑度。根據(jù)以往丈施工經(jīng)驗，皺7d君的水泥土樁身稱強度一般可達(dá)蕩到設(shè)計強悟度丈6鏈0%老左右。當(dāng)每貫涌入獲30cm顯的擊數(shù)大于坦30冒擊時停止貫入下，繼續(xù)貫入則謀樁頭可能發(fā)生累開裂或損壞，誰影響樁頭質(zhì)量乓，由于輕型觸求探試驗打入的錘深度有限，一齡般只在堅7d干齡期左右進行通。取芯檢驗頑待水泥攪拌樁仿達(dá)到峰28聚d側(cè)齡期后，由監(jiān)忠理工程師選定門試驗樁，用鉆魚機鉆取樁芯，槳用直徑氣108mm請的鉆管取芯，積送到試驗室制盞成試塊，進行豆無側(cè)限抗壓強相度試驗，從測罩得數(shù)據(jù)來看，腸水泥攪拌糕樁雪2栗8啦天強度繪為憤1.涌2議～毅1.5Mp礙a鉛，超過水泥攪晨拌樁的設(shè)計強勸度輝1.2Mp夜a國。本工程所有款選取的水泥攪框拌樁的樁身強冤度均滿足設(shè)計煎要求，通過對找芯樣的觀察，宣芯樣攪拌均勻粉，含灰量一般俱，固結(jié)較好，靜呈長柱狀。井用鉆孔取芯的套方法，能夠真嚷實反映水泥攪此拌樁強度，而說且比較直觀地彼檢驗攪拌樁的以均勻性以及樁悶身的連續(xù)性。判復(fù)合地基承載免試驗凳由監(jiān)理工程師給在下閘首、閘撐室各隨即選取巨一組樁，每組歡2詢根樁，進行兩恥根樁的復(fù)合地構(gòu)基承載力。將試驗參照嚷JG79-2掏002甜《建筑地基處量理技術(shù)規(guī)范》烤，采用慢速維規(guī)持荷載的方法叨，使用平臺結(jié)抗構(gòu)反力架，用醋堆載的方法（栗本工程選用沙薪袋堆載），分筒級加載試驗。怕本工程復(fù)合地繳基試驗委托浙湯江省公路技校址檢測實驗室實威施。承壓板采拌用擇2550mm社×走1514mm礙×鍵40mm權(quán)的鋼板，安裝終時使承壓板中拍心與樁的軸心煉相吻合，幷在隸承壓板兩側(cè)對攀稱安裝最大量陪程為文50mm導(dǎo)、最小讀數(shù)為逐1/100m逃m較的百分表兩只奉，用以側(cè)讀復(fù)姓合地基的沉降密量。根據(jù)毫JG79-2漸002收《建筑地基處壟理技術(shù)規(guī)范》壞，試驗方法如子下：航加載等級分為俊10棋級。最大加載陜壓力不小于設(shè)福計要求壓力值弟的禾2捧倍；扯每加載一級荷究載前后均讀記沾承壓板沉降量宗一次，以后半灘小時記一次。西當(dāng)一小時內(nèi)沉妻降量小于頁0.1mm篩時，可加下一朽級荷載；陪卸載級數(shù)為加壞載級數(shù)的柜握一半，等量進盤行，每卸一級面，間隔半小時報，讀記回彈量蔥，等卸完全部斥荷載后間隔三秤小時讀記總回耳彈量。追根據(jù)試驗所得旱的荷載、沉降滾、時間得原始米數(shù)據(jù)。經(jīng)整理付后匯總成表，圓并繪制響應(yīng)得胡（乓Q-接s殖）、咽（河s-lg殖t勇）曲線，結(jié)片合連JTJ79-值200襲2雷規(guī)范，綜合分收析確定各復(fù)合房地基承載力結(jié)疼果，見下表：抱試驗竊編號粉樁基撒編號肅設(shè)計承載力慘（螞KN/M車2教）凍最大試驗荷載隔Q宴max蜜（縱KN漸）朵最大承載力胳（澇KN/M惹2羽）叢復(fù)合地基承載板力特征丙fspk扛（蜂KN/M弓2幣）覽對應(yīng)果Q擴max嚇沉降量杏s不（評mm桶）鐘試忘1抄XZ3-5#虎、奮6#袖137.2溜1100愚285此142幻6.30秧試手2萬SV3-6#口、伐8#禽190.1企1500刻388湖194倚5.16浩在加至最大試閉驗荷載工程中舒，各級沉降均樓穩(wěn)定、連續(xù)、溜無突變，從表屆中資料可知，腫復(fù)合地基承載綁力滿足設(shè)計和儉規(guī)范要求。附為了觀察混凝西土結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)停定情況，我部孤在上部結(jié)構(gòu)施章工后對其進行釣了沉降觀測，色發(fā)現(xiàn)閘首、閘弟室和翼墻比較終穩(wěn)定，沉降量螞為漂5劑～矩9m醉m宋，目前已趨于掙穩(wěn)定。勺五、后序施工扔注意事項及建瓜議宅1箱、基坑開挖時灰，樁頂和樁身僑已有一定的強投度，若采用機的械開挖基坑，第往往容易碰撞言、損壞樁頭