刍议水利工程中影响粉喷桩施工质量的因素及其控制措施

刍议水利工程中影响粉喷桩施工质刍议水利工程中影响粉喷桩施工质 量的因素及其控制措施量的因素及其控制措施 粉喷桩是利用水泥干粉作为固化剂 在利用粉体喷射搅拌机 械在钻孔过程中 用压缩空气将粉状加固料以雾状喷入被加固的 软土中 凭借特别的钻头叶片的旋转 使加固料与原位土强制搅拌 混合 加固料吸水后进行一系列的物理化学反应 使软土硬结 形 成整体性强 稳定性好和足够强度的桩体 这种桩体连同桩间土 共同形成复合地基 但由于受工程地质条件的不同 操作者技术 水平的差异 施工工艺不统一 施工设备性能 人在施工过程 中的过多介入等影响 加之深层搅拌桩施工属地下隐蔽工程 对 其施工质量仍缺少一种成本低而又快捷高效 准确的检测手段 因而导致施工质量难以实时控制 而一旦出现质量问题再采取 补救措施 不但要消耗大量的人力物力 而且势必影响整个工 程的进度 所以如何对施工质量进行有效控制显得尤为重要 一影响桩体质量的因素一影响桩体质量的因素 影响水泥粉喷桩搅拌桩的因素众多 包括工程地质条件及 土质条件 加固料配方的合理性 设计与施工等方面 1 固化剂的参入比 在一定的荷载下 一般来说固化剂掺入越多 桩身强度越 大 灰土置换率越高 复合地基承载力是由桩体和桩周土强度 共同决定的 若固化剂掺入量过低 对复合地基承载力提高就 不明显 一般固化剂掺入量占加固土体的 7 15 但是具体 设计时应根据土质情况 含水量等因素综合考虑 在设计之前 要通过室内实验资料 取用稍高于设计要求的掺入量作为设计 掺入量 2 粉喷桩的桩长 粉喷桩施工桩长必须满足设计桩长的要求 然而由于施工 机械上没有深度检测装置 监理人员也不可能始终守在钻机旁 边 少数机组操作人员在钻头未到达设计深度或复搅深度时就 进行提升作业 造成桩长不足或复搅深度不够 追求进度影响 工程施工质量 或者虽然钻头已达到设计深度 提升时进行不 喷粉或少喷粉以谋取非法的水泥费用 造成桩长不足 由于软 土的灵敏性比较高 软土被扰动后液化又不喷水泥 其后果比 地基不加固更严重 这也是以往造成工程事故的主要原因 由 于粉喷桩启动到水泥从钻头的喷粉口喷出 要经过较长的输送 管道 这里有一个时间滞后问题 输送管道越长 时间滞后越 大 一般滞后时间为 1 2 分钟 所以当钻头到达设计深度就进 行喷粉及提升作业 不考虑时间滞后就会造成下部桩段无水泥 的情况 正确的操作是应在钻头到达设计深度前 1 2 分钟前启 动喷粉机 以保证钻头提升时水泥已到喷粉口 3 水泥喷入量 影响水泥喷入量的因素很多 包括地层土质条件 喷粉时 的压力等 这些因素可导致水泥喷入量或大或小 为了满足设 计的水泥喷入量 喷粉时就必须进行调节控制 4 地基含水量 粉喷桩质量的优劣主要反映在粉喷桩的强度指标上 含水量 的影响很大 水工建筑物由于基础埋置较深 必须采取可靠的排 水措施 以降低地下水位 粉喷桩施工时 应对设计桩深范围内的 地下土层含水量进行取样试验 通过调整地下水排量 使地下土层 保持适宜的含水量 规范规定 地基土的天然含水量在小于 30 时 土中的水分不足以使粉体进行水化作用 当含水量大于 70 时 含水量过高的土壤往往空隙比大 若按常规掺入粉体数量 由 于水分过多形成不了足够强度的水泥土桩体 将严重影响粉喷 桩的强度 此时必须增加粉体的掺入量和采用复搅的施工工艺 高含水量 大孔隙比和粘粒含量多时 土周围的束缚力极低 当钻 头反转提升喷灰时 产生一个垂直向下挤压力和一个径向水平推 力 由于土呈塑状 束缚力极低 桩体形成所谓 掉桩 或 下沉 常 为地表下 1 m 2 m 当发生 掉桩 或 下沉 时 只要当时采取 立即回填并重新复喷复搅 就能克服这种现象 否则 会造成过大 的地基沉降 二施工中的质量控制方法 1 施工放样控制 施工前 根据设计参数在施工平面画布桩图 依布桩图放 出施工区域大样 在每区域按设计桩距进行桩位放样 放样顺 序从四周边开始向中心进行 相邻两根桩须间隔 2 桩端持力层控制 粉喷桩宜尽量打至持力层上 并且进入持力层 50cm 左右 在施工过程中 桩底设计标高往往与持力层并不一致 施工单 位容易出现桩长以设计标高控制的现象 如在桩尖下尚留几米 软土 根据科研成果 则会有较大的工后沉降量 由于排水不 畅 预压很长时间也很难稳定 因此粉喷桩实际施工桩长应按 进人持力层控制 判别是否进人持力层的方法可由钻机钻到最 深时的下钻速度和电流表的读数来判定 当钻杆钻进时电流表 读数明显上升时 说明已进入持力层 3 粉体计量控制 粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及喷粉的均匀性有 直接的关系 因此 如何来计量粉体是控制的关键 目前一般较为 常用的是电子称重法与钻机深度相结合的计量装置 它能在记录 上反映深度 相对应每一米的喷粉量 总粉量等 粉体计量控 制主要应注意以下两点 1 喷粉均匀性 关键是掌握好钻头的 提升速度 有时因水泥喷入为人工控制 必须避免出现为满足每 米喷粉量的要求 施工人员根据记录器显示结果凑数字 从而导致 喷粉不均匀现象 对直径一定的粉喷桩来说 粉体发送器单位时 间内水泥的喷出量 q 与搅拌轴提升速度可由下式来确定 其中 d 为钻头直径 m r 为软土的容重 t m3 s 为水泥掺入比 v 为 钻头提升速度 2 时间 从开始喷粉到钻头处出粉有一定时间 钻 机钻至桩底后 必须预喷停留一段时间 方可提钻 停留时间由管 道长度等确定 喷粉时 水泥在管道内的输送速度大约为 1m s 如管道长 40m 钻至桩底后即喷粉提钻 则桩底实际少灰长度接 近 1m 反而搅动破坏了桩底原状软土 使沉降量加大 4 复搅控制 水泥与土搅拌均匀程度是关系到粉喷桩桩体强度的关键因 素 大量的施工实践证明粉喷桩复搅与不复搅的质量相差甚大 钻头喷出的粉体往往呈脉冲状 若不充分搅拌 粉体在桩中呈现层 状 形成一种 夹生 这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度 复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体与土及水得到比较完全 的接触与作用 促使桩体的形成 为了确保搅拌的均匀性 施工时 要严格掌握好钻机提升速度 搅拌叶旋转速度等 并应尽量采用 全桩复搅以保证质量 5 日水泥用量与日进度指标的质量控制措施 日水泥用量与日进度指标主要由现场监理来负责 首先要 过程旁站 旁站过程中 应随时抽查钻机的水平度和垂直度 钻进 深度 喷粉深度 停粉标高 复搅深度 喷粉的管道压力 灰 罐内的水泥加入量 剩余水泥量等 并作好相应检查记录 另外 应及时收取记录器打印记录 并校核时间 桩号的连续性等 防止 出现弄虚作假现象 每日施工结束后 所有打印记录应由现场监 理检查合格后签字认可 还应在每日施工结束后对施工现场水 泥用量和记录器打印记录中的水泥用量加以统计 对比 并记录 在当天的监理日志中 当两者误差大于 5 时 必须查明原因后 方可在打印记录上签字认可或采取补桩等处理措施 然后还要核对前后左右的桩的深度和成桩时间 如果深度相 差较大或相同深度的桩成桩时间相差很大 则认为存在搅拌不匀 或弄虚作假 并应采取补桩处理 根据钻杆的提升速度 每台桩 机的日工作数等 确定每日完成延米数和每根桩的施工时间 如 果某台桩机完成的延米数超过规定值较多或某根桩记录器打印 记录显示时间少于规定值较多 则认为存在搅拌不匀或弄虚作假 并应采取补桩处理 三成桩后的质量检测三成桩后的质量检测 水利工程基础属隐蔽工程 所以成桩后的质量检测特别重要 1 成桩 7 天内浅部开挖桩头 其深度宜为 0 5m 目测检查搅拌的 均匀性 测量成桩直径 检查频率为 10 2 在成桩 7 天内采 用轻便触探仪检查桩的质量 触探点应在桩径方向 1 4 处 抽检 频率为 2 3 成桩 28 天后在桩体上部 桩顶以下 0 5m 1 0m 1 5 m 分别截取 3 段桩体进行现场成桩桩身无侧 限抗压强度试验 检查频率为 0 2 每一工点不