水泥攪拌樁防滲墻質(zhì)量控制研究論文
摘要:文章論述了小直徑水泥攪拌樁在堤防防滲工程中的運用�，F(xiàn)場監(jiān)理人員應(yīng)如何控制工程施工質(zhì)量，以及如何簡易、快速的計算出每米水泥的摻入量、泥漿比重、每米水泥漿的用量、每公斤水泥可拌制水泥漿的量等參數(shù)，為小直徑水泥攪拌樁防滲墻的施工質(zhì)量控制提供監(jiān)理經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:小直徑;水泥攪拌樁;防滲墻;質(zhì)量控制;參數(shù)計算
1工程概況、設(shè)計指標(biāo)
1)黑龍江省松花江干流治理工程施工第四標(biāo)段小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻防滲處理10處，總長度3350m，共56318m2。布置在樁號59+600－59+800、70+600－70+900、71+200－71+800、71+800－72+400、72+400－72+900、73+900－74+050、74+700－75+000、76+300－76+600、76+600－76+800、76+800－77+000。
2)小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻采用42.5號普通硅酸鹽水泥，要求防滲墻厚度≥30cm，抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，滲透系數(shù)＜A×10－6cm/s(1＜A＜10)，滲透破壞比降＞200，水泥摻入量7%－20%，實際打樁時根據(jù)試驗確定。
3)設(shè)計水灰比取值范圍為0.8－2.0，實際情況可根據(jù)土料性質(zhì)、孔隙率、土層含水量及室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)初步確定水灰比，施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況修正后確定最終水灰比。
4)樁與樁的交合搭接長度≥5cm，且垂直偏差≤0.3%。
5)如果施工過程中因特殊情況而造成停漿的，應(yīng)如實記錄停漿原因、時間和深度。若中斷供漿后24h內(nèi)恢復(fù)輸漿，重新噴漿時應(yīng)將樁機(jī)鉆頭下沉到停漿面以下50cm處噴漿并攪拌;如果停止供應(yīng)水泥漿液超過24h的，則應(yīng)按施工縫進(jìn)行處理，即和前一根樁進(jìn)行對接，待墻體具有一定強(qiáng)度后，先在接頭處鉆孔，然后再灌注水泥漿進(jìn)行連接處理。
6)防滲墻檢測應(yīng)按《深層攪拌法技術(shù)規(guī)范》(DL/T5425—2009)規(guī)定的檢測方法和質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
2監(jiān)理審查開工條件及控制程序
1)監(jiān)理督促施工單位對原材料進(jìn)行取樣試驗，經(jīng)有資質(zhì)的'單位檢驗合格后方可在本工程中使用，監(jiān)理進(jìn)行平行試驗。
2)施工單位先確定室內(nèi)試驗參數(shù)，然后再上報試打樁方案。
3)根據(jù)試打檢測結(jié)果上報打樁工藝方案，監(jiān)理進(jìn)行審查、批復(fù)。
4)承包人必須根據(jù)監(jiān)理批準(zhǔn)的施工方案組織技術(shù)交底和施工。
5)測量控制網(wǎng)點移交。
6)督查施工單位的人員、材料、機(jī)械設(shè)備、施工措施、環(huán)境等方面的落實情況。
7)下達(dá)工程開工令。
3施工過程控制
3.1樁(孔)位、樁直徑、樁機(jī)架垂直度等質(zhì)量控制1)承包人應(yīng)及時向監(jiān)理機(jī)構(gòu)上報測量放線結(jié)果，監(jiān)理工程師及時審查、復(fù)測，復(fù)測合格后才能同意進(jìn)入下道工序施工。
2)樁機(jī)就位或開轉(zhuǎn)前，施工單位質(zhì)檢員、機(jī)組負(fù)責(zé)人、各操作工人必須到位，不然不得開工。3)監(jiān)理機(jī)構(gòu)督促施工單位定期檢查、維護(hù)機(jī)械設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題時要求施工單位及時處理或更換零件。每個班次應(yīng)對攪拌鉆頭外徑進(jìn)行檢測，凡樁徑負(fù)偏差大于3%的必須更換，對生產(chǎn)不到一個班次就磨損達(dá)4%的攪拌鉆頭不得使用。
4)監(jiān)理應(yīng)隨時檢查、測量樁(孔)位及樁架垂直度，并把樁(孔)誤差控制在20mm范圍內(nèi)，樁架垂直度誤差控制在0.3%以內(nèi)，若超出偏差范圍則不得開工或立即停止鉆進(jìn)進(jìn)行調(diào)整。
3.2漿液質(zhì)量控制
3.2.1原材料質(zhì)量控制監(jiān)理應(yīng)要求施工單位建立原材料理化檢測、進(jìn)場報驗和使用登記制度。本工程使用的袋裝水泥，施工單位自檢按同批次、同品種、同規(guī)格每200t取樣檢驗一次，不足200t的也應(yīng)取樣檢驗。施工中，監(jiān)理對承包人的自檢進(jìn)行見證取樣、送樣封存，凡是見證取樣、送樣封存的應(yīng)在送檢單上簽字確認(rèn);同時結(jié)合監(jiān)理取樣平檢進(jìn)行復(fù)查，監(jiān)理平檢取樣頻率為施工單位的5%，對于不足200t的也應(yīng)抽樣試驗。本工程所使用的水泥不得超過3個月，且施工過程中不得有結(jié)塊現(xiàn)象。任何未按合同規(guī)定的程序、方式、方法、檢測項目、檢測頻率取樣檢驗的材料和經(jīng)驗測不合格的材料，均不得在本工程中使用。
3.2.2漿液性能控制水泥漿的配制按試打樁方案中的參數(shù)且經(jīng)監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)的配比數(shù)據(jù)執(zhí)行。水泥稱量誤差控制在1%之內(nèi)，每次調(diào)配的水泥漿均須用比重計測定其比重，并作好記錄。水泥漿液使用過程中應(yīng)不間斷攪動，保證其均勻性，避免沉淀。水泥漿存放溫度和使用的有效時間應(yīng)符合如下規(guī)定:
�、偎酀{溫度宜控制在5－40℃范圍內(nèi);
�、诋�(dāng)氣溫＜10℃時，不宜超過5h;
�、郛�(dāng)氣溫＞10℃時，不宜超過3h。施工中有超出以上規(guī)定的應(yīng)按廢水泥漿處理。
3.3施工工藝控制
1)本工程選用單頭鉆機(jī)，鉆頭直徑為450mm，鉆頭直徑葉片每班次或每單元均進(jìn)行檢測一次，偏差控制在負(fù)3%以內(nèi)。根據(jù)設(shè)計要求計算出樁間搭接長度≥12cm，即樁鉆孔圓心距為33cm。
2)本工程鉆進(jìn)(或提升)速度控制在1.0－1.2m/min，輸漿量35－45L/min。實際施工中鉆頭下沉速度、提升速度、攪拌次數(shù)應(yīng)符合試打樁方案確定的并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工工藝要求，偏差控制在5%以內(nèi)。
3)當(dāng)樁機(jī)鉆頭鉆進(jìn)到設(shè)計深度后，應(yīng)保證在樁底噴漿并攪拌≥30s，使水泥漿完全且均勻達(dá)到樁端，確保樁端頭質(zhì)量;實際打樁時停止噴漿面應(yīng)高出設(shè)計樁頂標(biāo)高50cm，但是當(dāng)噴漿口提升到設(shè)計樁頂標(biāo)高時，應(yīng)停止提升，保證正常噴漿并攪拌10s以確保樁頂質(zhì)量。
4)水泥漿使用過程中應(yīng)嚴(yán)格過濾，保證其質(zhì)量。噴漿壓力應(yīng)穩(wěn)定在0.4－0.7MPa，且噴漿過程必須連續(xù)均衡。如果水泥漿因故中斷供應(yīng)，應(yīng)及時查明原因并將噴管下沉至停供點以下50cm，待恢復(fù)供漿時再旋噴提升。當(dāng)停止噴漿超過30min時應(yīng)對噴漿泵和輸漿管路進(jìn)行清洗。5)打樁中監(jiān)理人員應(yīng)隨時檢查水泥漿質(zhì)量和比重(≤0.02g/m3)、樁(孔)位偏差(≤20mm)、垂直度(≤0.3%)、樁深(不小于設(shè)計深度)、各種自動記錄儀器和施工人員記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)真實、準(zhǔn)確、可靠，并保證其及時性、連續(xù)性、完整性。
3.4小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻接頭部位質(zhì)量控制以及施工不良的情況處理
1)樁間先后搭接時間不應(yīng)超過24h，如因特殊情況超過24h時應(yīng)對此樁先進(jìn)行空鉆留出榫頭作為施工縫處理。如果中斷施工時間過長，與其后續(xù)樁無法搭接，承包人應(yīng)上報處理方案并得到監(jiān)理工程師核準(zhǔn)后，才能采用局部補(bǔ)樁或注漿辦法。
2)在打樁過程中，若碰到地下管涵、電纜、漂石等構(gòu)筑物或障礙物時，應(yīng)及時查明詳細(xì)情況，在其兩邊的攪拌樁完成后，采用高壓噴漿法或其他處理方法對其周圍及上下地層進(jìn)行封閉，確保防滲效果。
3)在打樁過程中假如出現(xiàn)大量溢漿情況，則應(yīng)在保證水泥摻入量的前提下適當(dāng)變動水灰比、輸漿壓力、下沉速度。如經(jīng)上述調(diào)整仍然達(dá)不到設(shè)計或規(guī)范要求，則施工單位應(yīng)及時報告監(jiān)理機(jī)構(gòu)，必要時由設(shè)計方提出處理方案。
4)假如在打樁過程中出現(xiàn)鉆頭未達(dá)到設(shè)計深度、旋轉(zhuǎn)速率過快或過慢、提升過快等不良情況，均作為不合格樁，必須重新補(bǔ)孔打樁，補(bǔ)漿辦法和補(bǔ)樁情況應(yīng)及時報監(jiān)理工程師審批。
5)承包人不論何種原因造成樁的誤差超過設(shè)計或規(guī)范要求時都必須加補(bǔ)攪拌樁或采取其他工法補(bǔ)樁，加補(bǔ)工藝必須報監(jiān)理工程師審批。
3.5施工及監(jiān)理記錄
1)在施工過程中，承包人應(yīng)按規(guī)范要求批準(zhǔn)或監(jiān)理統(tǒng)一制定的表式記錄打樁過程，記錄應(yīng)保證及時性、有效性、真實性。樁高程記錄誤差不得超過10cm，鉆頭下沉速率和提升速度記錄誤差不得超過5s。
2)現(xiàn)場監(jiān)理人員應(yīng)及時檢查工程質(zhì)量情況并按監(jiān)理記錄表要求填寫打樁記錄，同時對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行平行檢測、記錄。
4水泥摻入量、水泥漿比重等參數(shù)的確定
4.1計算理論
1)土的質(zhì)量根據(jù)勘探報告數(shù)據(jù)取值，如無勘探數(shù)據(jù)(土的質(zhì)量一般為1.6－2.0t/m3)，工程中常取1.8t/m3;水泥摻入量=土的質(zhì)量×水泥摻入量百分比(t/m3)。
2)每米水泥用量=水泥摻入質(zhì)量×樁截面積×1m(單樁截面積=πR2)。
3)水泥漿比重=水泥漿質(zhì)量÷水泥漿體積4)每米段水泥漿用量=每米水泥用量×水泥漿單位體積4.2本工程示例
1)本工程水泥摻入量為14%，土質(zhì)量取1.8t/m3，水灰比取1.0，單頭小直徑鉆機(jī)，樁直徑450mm。
2)水泥摻入質(zhì)量=1.8×14%=0.252t/m3=252kg/m3;
3)換算成每米水泥用量=252×(3.14×0.225×0.225)×1=40.06kg
4)水密度取1t/m3，水泥密度取3t/m3。當(dāng)水灰比為1.0時，水與水泥混合物質(zhì)量=1+1=2t，水與水泥混合物體積=1/1+1/3=1.333m3，所以水泥漿密度=2/1.333=1.500t/m3。
5)每米段水泥漿用量=40.06×1.333=53.40L
6)結(jié)論:當(dāng)水泥摻入量為14%、土質(zhì)量1.8t/m
3、水灰比為1.0時，水泥漿比重為1.500g/cm3，每米(按樁深方向)水泥用量為40.06kg，每米段水泥漿用量為53.40L;1kg水泥可以拌制水泥漿1.333L，即1t水泥可拌制水泥漿1.333m3。
5質(zhì)量檢驗和實驗檢測成果剖析
5.1質(zhì)量檢驗
1)施工前在樁中心插樁位標(biāo)，施工后將其復(fù)位，以便驗收，樁位偏差不超過20mm。
2)樁頂(底)高程根據(jù)鉆桿入土深度及平臺高程測量、推算，本工程樁頂高程均超過樁頂設(shè)計標(biāo)高0.5m，樁底標(biāo)高均不應(yīng)高于設(shè)計高程。
3)施工前，每根樁均用線垂或測斜儀檢查導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度，偏差不均未超過0.3%。
4)墻體連續(xù)性、滲透系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、墻體厚度檢測頻率為300m－500m取樣一組，采取開挖檢查和鉆孔取芯。
5.2檢測實驗結(jié)果剖析
成樁28天后，對墻體進(jìn)行開挖檢驗，墻體無蜂窩、孔洞現(xiàn)象，墻體連續(xù)性、成墻最小厚度、墻體搭接尺寸、樁位偏差等指標(biāo)均要滿足設(shè)計要求。施工單位自檢水泥土抗壓強(qiáng)度12組，檢測數(shù)據(jù)在2.4MPa－4.3MPa范圍內(nèi);監(jiān)理單位抽檢3組，檢測數(shù)據(jù)在1.9MPa－2.6MPa范圍內(nèi)。水泥土抗?jié)B施工單位自檢13組，檢測數(shù)據(jù)在
5.34×10－7－6.08×10－7cm/s范圍內(nèi);監(jiān)理單位抽檢3組，檢測數(shù)據(jù)在3.35×10－7－3.67×10－7cm/s范圍內(nèi)。根據(jù)檢查、檢測試驗，可以得出工程質(zhì)量滿足設(shè)計規(guī)范要求，參數(shù)確定正確可行。
6結(jié)語
小直徑深層水泥攪拌樁防滲墻水泥摻入量、水泥漿比重等參數(shù)的確定是以單頭鉆機(jī)施工為基礎(chǔ)的，每幅樁的截面積為πR2。如果采用同軸雙頭鉆或同軸多頭鉆時每幅樁的截面積應(yīng)扣除雙頭或多頭的交叉面積，即采用SMW工法計算每幅樁的截面積，但此法計算比較繁雜，為有效截面積理論計算參數(shù)，未考慮工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性、施工的稱量誤差、施工損耗、以及冒漿浪費等。所以建議在實際施工中，同軸雙頭鉆(或同軸多頭鉆)每幅樁的截面在單頭樁截面積基礎(chǔ)上直接乘以倍數(shù)，即雙頭樁截面積為2πR2(多頭鉆樁截面積為nπR2)，不扣交叉截面積。此法雖然與采用SMW工法計算數(shù)據(jù)相比稍大，成本相對較高，但是從監(jiān)理控制和確保工程質(zhì)量角度出發(fā)，更能保證工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
［1］韓震，王廷華，周北才.水泥攪拌樁防滲技術(shù)在黃家河水庫的應(yīng)用［J］.山東水利，2010(08):36－37.
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