营口地区某工程的深层搅拌水泥桩地基施工.doc

营口地区某工程的深层搅拌水泥桩地基施工简介： 本文主要介绍了该工程的方案设计以及加固效果。该工程成功将深层搅拌水泥土桩用于该地区住宅楼的地基处理，取得了较好的经济效益，同时结合工程实际进行了大量试验工作，为该地区推广使用水泥土桩提供了有力借鉴。关键字：深层搅拌水泥土桩 面积置换率 复合地基承载力 相关站中站： 加固基础 加固螺栓锚固 深层搅拌水泥土桩是利用水泥作为固化剂主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成满足工程需要的优质地基。辽宁省营口地区某住宅小区住宅楼共10栋，每栋楼层均为5层，欧式建筑风格，砖混结构。设计要求基底地基承载力值为180kpa，根据场地条件，决定采用深层搅拌水泥土桩。2003年4月开始施工，2003年5月进行地基处理。平面布置请见图1。 图1 场地平面布置图1 工程地质概况 1.1 地形地貌 场区原始地形北高南低，地面标高最大值17.20m，最小值15.80m，地表相对高差1.40m。场地所处地貌类型为山前坡麓地带。1.2 地层 本场区在勘察深度内，地基土自上而下分为如下：层杂填土：灰褐色，主要由建筑垃圾炉灰渣碎石土等组成。潮湿，结构松散，厚度不均匀。场区内普遍分布，厚度1.20-3.50m。层粉质粘土夹粘土：棕黄色-棕褐色，饱和，软塑，局部呈流塑状态，摇震反应强烈，干强度低，高压缩性。场区内普遍分布，厚度1.50-4.00m。(3-1) 层粉质粘土：灰黄褐色，饱和，可塑，切面较光滑，摇震反应无，干强度高，中等压缩性。场区内分布不均，厚度1.50-4.50m。(3-2) 层粉质粘土：灰色，饱和，软塑，含腐植物及腐烂木头，局部夹淤泥质粘土，摇震反应强烈，干强度低，高压缩性。主要分布于1-4号楼，厚度1.50-4.00m。层粉质粘土混砾石：灰兰色及灰黄绿色，饱和，可塑，中等压缩性，含砾石约20%，砾石为石英岩，形状以次圆状为主，中等风化。该层未穿透。1.3 地下水 在层、(3-1) 层地层中含上层滞水，地下水补给来源主要为大气降水及周边排放生产生活用水渗入补给，地下水较发育。初见水位埋置深度为1.5-2.5m，稳定水位埋置深度0.5-1.4m。1.4 场区地基土主要物理性质指标 表1.4 地基土主要物理性质指标取土编号(m)含水率w%重度kn/m饱和度 sr- -天然孔隙比e0-塑性指数ip液性指数il压缩模量(mpa)粘聚力kpa内摩擦角()层杂填土-层粉质粘土夹粘土32.218.8960.91614.00.863.415.95.4(3-1) 层粉质粘土29.719.1960.84615.20.575.026.86.9(3-2) 层粉质粘土33.618.6960.95915.10.843.014.23.8层粉质粘土混砾石26.619.7970.74714.00.475.824.04.61.5 地基土承载力及岩土工程参数 表1.5 地基土承载力及岩土工程参数地层承载力特征值(kpa)标准贯入（击）桩周侧阻力特征值qs(kpa)桩端承载力特征值qp(kpa)层杂填土-层粉质粘土夹粘土1203.213-(3-1) 层粉质粘土1606.416-(3-2) 层粉质粘土1103.712-层粉质粘土混砾石2008.9182002 方案设计 2.1 设计计算 拟定桩身直径d=500mm，ap=0.196m2，采用po 32.5级水泥，每延米桩体水泥掺加量为50kg。水泥浆液水灰比0.450.55。根据岩土工程勘察报告，层粉质粘土混圆砾是稳定地层，其承载力特征值fak=200kpa，是良好的桩端持力层，（3-1）、（3-2）层分布不均，因此，深层搅拌桩复合地基以层为桩端持力层，桩长在7米左右。2.1.1 单桩承载力确定： (1)根据地质报告，选择典型钻孔4孔和10孔进行验算。4孔计算如下：按地基处理规范11.2.41公式ra=upqsili+qpap（i）式中取0.5。ra=0.53.14（413+3160.518）+0.52000.196=190kn10孔计算如下：按公式（i）计算ra=0.53.142.713+3.812+0.518+0.52000.196=160kn(2)桩身强度验算，根据经验fcu可取2.0mpara=fcuap（式中可取0.33）ra=0.3320000.196=129.4kn根据规范(jgj792002)11.2.4条单桩竖向承载力特征值按ra=129kn选择表2.2.1-1 4孔各土层参数土层代号土层厚度l(m)qs(kpa)qp(kpa)fak(kpa)413120(3-1)3161600.518200200表2.2.1-2 10孔各土层参数土层代号土层厚度l(m)qs(kpa)qp(kpa)fak(kpa)2.713120(3-2)3.8121100.5182002002.1.2 确定面积置换率m本工程所需复合地基承载力特征值fspk=180kpa,单桩竖向承载力特征值按ra=129kpa选择，按规范（9.2.5）公式计算的如下：按地质报告 fsk=120kpa，值可取0.65即：m=17.6%因此本工程按m=18布置桩。2.2 桩体空间布置 根据设计计算所确定的参数，进行布局。如图2所示为4#楼地基处理平面图的一部分，水泥土桩主要沿建筑物轴线按三角形布置，间距在0.80m-1.70m不等。图3为某位置基础处理剖面图。 图2 桩体平面布置图（某栋楼局部） 3 施工3.1 施工步骤 本工程中采用djb-10型深层搅拌机，主要施工步骤如下：（1）在搅拌机进场前，整平场地，根据设计图纸准确放线，保证放线的误差不得大于20mm，并用易于观察的标志物对桩体中心进行标识。（2）搅拌机自身调整定位，在作业平台保持水平及搅拌杆保持竖直的基础上搅拌头中心对准桩心位置。（3）预搅下沉至设计标高。（4）待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按确定的配合比制备水泥浆。（5）边喷浆边搅拌提升至预定的停浆面。（6）全程复搅一遍。（7）清洗机械设备。（8）关闭搅拌机械。（9）移位，重复（2）-（8）步骤。 3.2 质量检验 在施工过程中应进行全程质量检验，并作详细记录，主要注意以下问题：（1）水泥浆要严格按设计的配合比配置，要预先筛除水泥中的结块，从而防止水泥离析。（2）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能发生堵塞。（3）严格控制喷浆、搅拌提升速度及复搅速度。（4）保证作业平台水平，注意到向架的垂直度。4 检测结果及效果分析根据建筑地基处理技术规范jgj79-2002、建筑地基基础工程施工质量验收规范gb50202-2002对地基处理质量和效果进行了工程检测。同时为了更清楚了解该地基处理方法在该地区的处理效果，对桩体和桩间土安排了一些试验。4.1 单桩复合地基载荷试验 由于场地地层简单，建筑物相距很近，故本次工程仅做单桩复合地基载荷试验，而不做单桩载荷试验。在抽样2#楼、7#楼均做3个点，其余各楼做1个点。根据单桩复合地基载荷试验的具体要求以及本次工程中地基处理的各项岩土工程参数，选取承压板为边长为1.00m的方形试验板；试验荷载不小于360kpa。图4为7#楼载荷试验的p-s曲线。7#搂载荷试验最大沉降量15.32mm，复合地基承载力特征值大于180kpa。该工程各载荷试验的结果除8#楼沉降量略有偏大外其余都满足设计要求。4.2 桩间土土工试验主要物理力学性质指标 为检验桩间土物理性质指标的变化，在成桩24天-28天时钻孔13个，总进尺101m，取土71个。表4.2 桩间土土工试验主要物理力学性质指标取土编号(m)含水率w%重度kn/m饱和度 sr- -天然孔隙比e0-塑性指数ip液性指数il压缩模量(mpa)粘聚力kpa内摩擦角()层粉质粘土夹粘土30.918.995 0.884 14.5 0.773.8 17.36.2(3-1) 层粉质粘土24.718.884 0.798 14.9 0.555.2 26.68.8(3-2) 层粉质粘土29.618.791 0.885 15.6 0.823.9 20.25.3层粉质粘土混砾石27.220.1103 0.715 14.8 0.405.6 30.16.14.3 桩间土标准贯入试验 成桩24-28天时进行标准贯入试验，试验数据如图5及表4.3所示。表4.3 桩间土标准贯入试验地层代号标准贯入（击）-4.3(3-1) 6.9(3-2) 4.89.1表4.2及表4.3桩间土试验结果说明，水泥土深层搅拌法对桩间土的影响是显著的，土层的物理性质指标与力学性质指标都有不同程度的提高。这个主要是由于离子交换的缘故。4.4 桩体试块试验表4.4 试块取样工作量表人工制样原位桩样备注10%15%20%30%1444444试块标准 ：50mm50mm50mm284444440444449044444本试验包括两个部分，一部分为原位桩体采集试块，一部分为不同掺合比人工制作试块试验。主要工作量见表4.4。图6与图7为人工制作试块不同掺合量、不同标养龄期情况下fcu的比较。图8为现场取得的原位桩体试块在不同标养龄期情况下fcu的比较。由以上试块试验结果可以看出，该场地的地基处理桩体强度取决于机械搅拌的均匀程度、水泥的掺合量、龄期以及现场地层土类别（1）机械搅拌是否均匀是至关重要的因素。对软土地基深层搅拌桩加固技术来说，由于机械的切削搅拌作用，实际上不可避免的会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥包裹土团的现象，而土团之间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满，就会出现强度较大水稳定较好的水泥石区和强度较低的土块区。因此，水泥与土之间的强制搅拌越充分，土块被粉碎得越小，水泥分布到土中越均匀，则水泥土结构强度的离散性越小，其宏观的总体强度也越高。（2）桩体的强度随着水泥掺入比的增加而增大，当掺入比大于20%时有加速增长的趋势。（3）桩体的强度随着水泥龄期的增长而增大，在龄期超过28后仍有明显的增加；当龄期超过40天之后水泥土桩的强度增长才减缓；在该场区中，桩体在成桩28天时强度是成桩90天时的80%-90%。5 结语 该地基处理方案是针