1、水泥深層攪拌樁在海相粘土層中加固的應(yīng)用及質(zhì)量控制摘要：其中加冷地層為新加坡特有她層分類，主要包含海相粘土層（M）、粘土層（E）、沖積粘土層（F1）及沖積沙層（F2）.施工過程中,每臺拈機(jī)配備施工參數(shù)實時陽繇統(tǒng)，能實時顯示拈進(jìn)時間、鉆進(jìn)速度、鉆迸深度、鉆桿轉(zhuǎn)動速率、跡垂直度、注漿流量和注漿量等主要參數(shù),并桁攪拌及注漿范圍圖像化,通過圖形很直觀的展現(xiàn)成樁效果,使拈機(jī)操作手及時發(fā)現(xiàn)在海相粘土層施僥程中產(chǎn)生的問題，根據(jù)地新情況調(diào)整施工參數(shù),保漳施工質(zhì)量,結(jié)合項目實際應(yīng)用效果來看,水泥深層攪拌樁作為傳統(tǒng)的她基加固施工工藝之一，具有施工方便、加回范圍廣、加回強(qiáng)度高、潛水性低雌點，且的海相粘土此類軟基中加回

2、效果更住,能很好地改善地基承載力及隱定性.為基坑工程或隧遒工程奠定堅實的基期劉輝摘要：水泥深層攪拌樁(DeepCementMix)作為深基坑軟基加固的措施，同時作為柔性支撐體系，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，起到支撐、防滲等至關(guān)重要的作用。海相粘土(MarineClay)作為軟基的一種,具有低強(qiáng)度、高塑性的特點。本文以新加坡樟宜機(jī)場第三跑道項目明挖隧道工程為例，淺談水泥深層閱半樁在海相粘土層中的加固效果及其質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞：水泥深層攪拌樁;海相粘土;質(zhì)量控制Abstract:DeepCementMixisusedasameasuretostrengthenthesoftfoundationofdeepfo

3、undationpitsandatthesametimeasaflexiblesupportsystem.Asakindofsoftfoundation,MarineClayhasthecharacteristicsoflowstrengthandhighplasticity.Thisarticletakestheopen-cuttunnelprojectofthethirdrunwayprojectofSingaporeChangiAirportasanexampletodiscussthereinforcementeffectandqualitycontrolofthedeepcement

4、mixingpileinthemarineclaylayer.Keywords:deepcementmix;marineclay;qualitycontrol0引言水泥深層攪拌樁是利用硅酸鹽水泥作為土體固化劑，在設(shè)計樁身標(biāo)高位置采用機(jī)械攪拌及無壓噴漿，使水泥漿液與軟基土充分拌和，產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)并逐步硬化，形成整體性及穩(wěn)定性良好，并具備一定強(qiáng)度及抗?jié)B性的支撐結(jié)構(gòu)。此文章以新加坡樟宜機(jī)場第三跑道項目明挖隧道工程為例，闡述水泥深層攪拌樁在基坑施工過程中的應(yīng)用。1項目介紹新加坡樟宜機(jī)場第三跑道項目位于新加坡東部，毗鄰樟宜機(jī)場第二航站樓，是新加坡樟宜機(jī)場擴(kuò)建項目第五航站樓的重要組成部分。此明挖隧

5、道作為連接第五航站樓的紐帶工程，圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系尤為關(guān)鍵。1.1 項目地質(zhì)情況樟宜機(jī)場項目所在區(qū)域為上世紀(jì)90年代填海造陸而成，其中地質(zhì)結(jié)構(gòu)由上而下主要分為回填層(Fill)、加冷地層(KallangFoundation)及原有沖積層(OldAlluvium)。其中加冷地層為新加坡特有地層分類，主要包含海相粘土層(M)、粘土層(E)、沖積粘土層(F1)及沖積沙層(F2)。在上述地層中,海相粘土的標(biāo)準(zhǔn)貫入度(SPT)值最低，錘擊次數(shù)N值約為35。此項目深層攪拌樁加固區(qū)域大部分位于海相粘土層。海相粘土是一種非常柔軟，外觀呈灰色或藍(lán)灰色的粘土，偶爾帶有散布的貝殼類碎片及細(xì)沙。并具有高含水率、高靈敏度、高

6、壓縮性、低強(qiáng)度和低滲透性的特點，此地層處理不當(dāng),便會引起構(gòu)筑物局部下沉或隆起，錯轉(zhuǎn)、錯臺、斷裂和構(gòu)筑物滲水等嚴(yán)重質(zhì)量問題，無法保證施工及后期運營安全。1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式樟宜機(jī)場三跑道項目明挖隧道平均深度為1015m,整個隧道基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼板樁工鋼結(jié)合與底部滿堂地基加固支撐體系。地基加固主要以水泥深層攪拌樁為主，配有高壓旋噴樁填補(bǔ)與鋼板樁之間的空隙，加固深度為34m。2水泥深層攪拌樁施工應(yīng)用2.1 設(shè)計要求新加坡施工設(shè)計采用英標(biāo)體系，整體設(shè)計理念以安全為主，設(shè)計參數(shù)安全系數(shù)較高。水泥攪拌樁體最小無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(qu)>600kPa;最小無側(cè)眼抗剪強(qiáng)度(cu)>300kPa;最小

7、彈性模量值(E)>140MPa;抗?jié)B系數(shù)K2.2 施工參數(shù)為確保在海相粘土中的加固效果，根據(jù)設(shè)計要求及試樁結(jié)果，施工機(jī)械采用雙軸水泥捌半鉆機(jī)，單樁直徑1.6m,搭接區(qū)域長度0.2m。配備雙90kW動力頭，鉆頭轉(zhuǎn)速20r/min,最大扭矩112kN-m。水泥漿選用42.5硅酸鹽水泥，采用水泥攪拌站集中拌和的形式，水灰比為1:1,比重密度為1.51,水泥參量為200kg/m3,水泥漿段漿量為1084L/m0在試樁過程中，曾選用水泥參量為180kg/m3的對照組進(jìn)行比選試驗。28天養(yǎng)護(hù)期過后，通過取芯試驗發(fā)現(xiàn)，搭接部位的成樁效果較差，取芯完整度(TCR)不足70%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計要求85%。經(jīng)多

8、次試驗分析，初步斷定為水泥參量較低月撤。水泥參量較低，所用水泥漿含量較少，在噴漿攪拌遇程中，無法充分覆蓋整個圓柱體，導(dǎo)致局部土體區(qū)域無水泥漿液混合，因此達(dá)不到取芯強(qiáng)度及要求。最終通過二次試樁驗證，200kg/m3的水泥參量符合施工設(shè)計質(zhì)量要求，同時遵循施工經(jīng)濟(jì)化的原則，節(jié)約成本，優(yōu)化配比，達(dá)到最佳效果。2.3 施工工藝水泥深層攪拌樁施工工藝一般分為"兩攪一噴"、"兩攪兩噴"、"四攪一噴""四攪兩噴"等，為保證施工質(zhì)量，國內(nèi)最為常見的施工工藝為"四攪兩噴"。新加坡樟宜機(jī)場項目根據(jù)試樁結(jié)果及現(xiàn)場地質(zhì)

9、條件的分析，施工過程中采用改良版"四攪一噴"施工工藝，在傳統(tǒng)"四攪一噴"工藝的基礎(chǔ)上對加固區(qū)最后1m的位置增加額外兩次攪拌流程,使得底部得以充分?jǐn)嚢?確保底部施工質(zhì)量。施工流程如圖1所示：施工準(zhǔn)備及放樣一鉆進(jìn)下沉至底部標(biāo)高一空攪提升至設(shè)計頂標(biāo)高一注漿下鉆至底標(biāo)高一空攪提升1m一空攪下鉆1m一空攪提升至地面標(biāo)高。此施工工藝在保證施工質(zhì)量的同時，節(jié)約了時間、燃料、機(jī)械等一系列成本，符合項目管控要求。3施工質(zhì)量控制3.1 原材料檢測水泥原材料由專業(yè)供應(yīng)商提供，施工前由具備檢測資質(zhì)的第三方試驗室出具檢測合格報告，并在施工過程中分批次抽檢。原材料是施工質(zhì)量控制的前

10、提，只有把好水泥質(zhì)量關(guān)，才能確保接下來的一系列質(zhì)量把控措施行之有效。3.2 水泥漿質(zhì)量控制新加坡樟宜機(jī)場項目采用最新型的智能攪拌系統(tǒng)，通過數(shù)字化管理，電子操控每盤原材料攪拌含量，使得水泥與水每盤攪拌量都控制在500kg左右，誤差不大于2%。每盤攪拌完成后，通過比重計校驗水泥漿比重，比重誤差維持在±0.02之內(nèi)，浮動區(qū)間為1.491.53,二)欠確保水泥漿施工質(zhì)量。33施工過程匿量監(jiān)控施工前首先進(jìn)行施工放樣，確保每個點的位置坐標(biāo)準(zhǔn)確。鉆機(jī)定位后,進(jìn)行鉆桿垂直度檢測，并進(jìn)行預(yù)鉆。施工過程中，每臺鉆機(jī)配備施工參數(shù)實時監(jiān)控系統(tǒng)，能實時顯示鉆進(jìn)時間、鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)深度、鉆桿轉(zhuǎn)動速率、扭矩、垂直

11、度、注漿流量和注漿量等主要參數(shù)，并將蝌及注漿范圍圖像化，通過圖形很直觀的展現(xiàn)成樁效果，使鉆機(jī)操作手及時發(fā)現(xiàn)在海相粘土層施工過程中產(chǎn)生的問題，根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整施工參數(shù)，保障施工質(zhì)量。如圖2。3.4 現(xiàn)場試驗質(zhì)量控制根據(jù)規(guī)范要求："水泥攪拌樁安裝完成28天后，現(xiàn)場每加固1000m3土體，取4個點檢測標(biāo)準(zhǔn)貫入度SPT值，N值不小于20;現(xiàn)場進(jìn)行抗?jié)B試驗檢測，抗?jié)B系數(shù)小于5.0xl0-8m/s,單項目不少于3個點”。根據(jù)施工總方量，現(xiàn)場由監(jiān)理工程師隨機(jī)抽取190個點進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗，試驗結(jié)果N值均在25以上。現(xiàn)場抗?jié)B試驗采用上升水頭的試驗方法。試驗流程為：地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)至加固區(qū)試驗深度，取出

12、芯樣后，靜置24小時達(dá)到自然水位，清空試驗段積水，在兩個小時內(nèi)頻繁記錄水位高度，并至水位不再上升為止，計算如下：L-試驗段長度（m）;D-試驗孔的直徑（m）;T-水位上升至靜止所需總時間（s）;A-試驗孑履面面積（m2）;F-透水系數(shù)（m）水-滲透系數(shù)（m/s）。現(xiàn)場三組試驗結(jié)果表明，滲透系數(shù)均在5xl0-9m/s左右，小于設(shè)計值5xio-8m/s，繼承了海相粘土低滲透性的特點，提高了基坑防水效果，確保基坑開挖過程中，不會出現(xiàn)滲水、涌水等現(xiàn)象。3.5 試驗室試驗質(zhì)量控制根據(jù)規(guī)范要求："水泥攪拌樁安裝完成28天后，現(xiàn)場每加固1000m3土體，取4個點進(jìn)行取芯試驗，每個取芯孔選取上、中、下三塊為一組樣本送至試驗室完成抗壓試驗”。根據(jù)現(xiàn)場施工總加固土體方量，由監(jiān)理工程師隨機(jī)抽取190個點進(jìn)行鉆孑同芯。根據(jù)現(xiàn)場取芯結(jié)果，芯體呈灰黑色，觸感較為堅硬，完整性良好，無泥沙夾層，且取芯完整度（TCR）均在90%以上。（如圖3）將190組試塊送至具有專業(yè)資質(zhì)的第三方試驗室進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，實驗結(jié)果顯示，平均抗壓強(qiáng)度值（qu）在lOOOkPa左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計值600kPa,最小一組抗壓強(qiáng)度值為640kPa，仍滿足設(shè)計要求。因此，通過取芯試驗?zāi)芎芎玫仳炞C水泥深層攪拌樁在海相粘土層具有良好的加固效果。結(jié)合項目實際應(yīng)用效果來看，水泥深層攪拌樁作為傳統(tǒng)的地基加固施工工藝之一