富砂富水地基水泥搅拌桩配合比及工艺优化.pdf

广东建材2 0 1 3 年第3 期 施工技术 富砂富水地基水泥搅拌桩 配合比及工艺优化 陈文智 ( 广州市第二建筑工程有限公司) 摘要：水泥搅拌桩在基坑支护、软基处理中被广泛应用。本文介绍了在富砂富水地质条件下，水泥 搅拌桩重力式挡墙配合比及施工工艺的优化，以供同类相似工程参考。 关键词：水泥搅拌桩：富砂富水地基；配合比；工艺 1 前言 水泥土深层搅拌桩由于其经济效益显著，施工简 便，且具有施工中无振动、无噪音、不排污、不排土等优 点，在基坑支护及软基处理工程中被广泛应用。桩基施 工质量除受地质因素影响外，还往往受地下水流流速、 水位的影响。当地下水流作用大时，容易造成动水冲刷 水泥浆液，造成水泥浆离析，降低了水泥搅拌桩桩身强 度，直接影响了基坑的安全性。而在软土、富砂富水地基 的基坑支护中，采取水泥搅拌桩却较为常见，因此水泥 搅拌桩的成桩质量，桩身强度，承载力成为施工的重点 和难点。 2 工程概况 ( 1 ) 广州市某高层在建工程位于珠江流域沿岸，基坑 占地面积约1 3 0 0 0 m 2 ，基坑开挖深度8 l O m 。基坑支护 方式为拉森钢板桩+ 水泥搅拌桩：先在搅拌桩外围约 2 5 m 处先施打一排长度1 2 m 的拉森I V 型密扣钢板桩 形成超前止水墙，以隔断或减缓珠江动水，保证搅拌桩 成桩质量；再在基坑外围根据不同地段要求，施打3 1 0 排水泥搅拌桩形成重力式挡墙。 拉彝囊雠 图1 基坑支护示意简图 ( 2 ) 地质情况：根据地质报告，该场地可分为人工填 土层( Q m l ) 、冲淤积土层( Q 4 2 m c 、Q 4 a 1 ) 、残积土层( Q e l ) 。 基岩为白垩系上统三水组( K 2 s ) 、碎屑沉积岩。 J | 2 8 她孔 ( 7 1 9 7 ) ( 3 - 1 栅 髅娃) I 潮曩牯土 【寸蕾) 7 3 H 曩 ( 8 4 6 ) 目1 砂睑敲) 1 曲1 翻【警) 图2 地质情况示意图 人工填土层( Q m l ) ：杂、素填土，杂填土主要分布 在场地的表面和堤岸边，素填土为原场地吹填砂，松散 状。层厚2 1 8 7 m 。 冲淤积土层( Q 4 2 m c 、Q 4 a 1 ) ：粉砂和淤泥、含砂淤 泥质土。层顶埋深1 8 1 4 5 m ，层厚0 5 7 3 m 。 残积土层( Q e l ) 粉质粘土，可塑坚硬；少部分为 一5 7 一 一 一 一 仔 静 仔 詈耋淤 a 8 - g 砂 凇 墨N 量一基。 蟊 蔫 。 蕈 万方数据 施工技术广东建材2 0 1 3 年第3 期 粉土稍密密实。层顶埋深6 9 2 1 6 m ，层厚0 6 1 0 6 m 。 基岩( K 2 s ) ：为白垩系上统( K 2 s ) 三水组的粉砂质 泥岩、泥质粉砂岩、粉细砂岩为主。全风化，层顶埋深 7 9 2 8 8 m ，层厚0 9 5 7 m ；强风化，层顶埋深7 6 3 2 8 m ，层厚0 5 1 5 8 m ；中风化，层顶埋深1 0 8 3 3 9 m ，层厚0 5 1 5 8 m ；微风化，层顶埋深1 0 9 3 5 8 m ，层厚0 6 7 4 m 。 ( 3 ) 水文地质情况：珠江流域场地地下水主要以砂层 空隙潜水及基岩裂隙水为主，人工填砂、冲淤积砂层是 场区主要含水区，与珠江水联系密切。淤泥、淤泥质土、 粉质粘土渗透性能差，属微弱含水层或相对隔水层。但 在间夹薄层粉细砂的淤泥层，渗透性会增大。实测钻孔 地下水位埋深为1 1 8 1 7 m ，施工时地下水位标高多 在7 m 左右，地下水主要来源大气降水和地面排水补给。 涨潮时，珠江水补给地下水；退潮时，地下水排入珠江； 珠江涨退潮水面标高变化范围约4 5 6 5 m 。 3 水泥搅拌桩配合比优化 由于基坑临近珠江，整个基坑施工过程受珠江水涨 落潮影响，动水对搅拌桩的影响主要表现为水泥浆未初 凝时，涨潮和落潮引起的地下水压变化，使得透水土体 内的孔隙水产生流动，当施工穿越流动层范围内时，地 下水流对未初凝的水泥浆液产生冲刷，造成水泥浆液离 析，导致水泥搅拌桩质量的下降甚至发生断桩事故。 我们按照常规的搅拌桩施工数据( 水灰比0 5 ，水 泥掺入量1 5 ) ，施工了2 3 条试验桩，并于6 d 龄期时做 了简易触探试验，结果9 0 的试验桩低于设计要求的3 5 击。于是又做了抽芯试验，试验结果表明，按常规经验施 工的试验桩不能达到设计要求，并且强度不足。 鉴于本场地砂层厚度大，虽然采用了钢板桩进行截 断珠江水流，但受珠江水潮汐影响，珠江水补给地下水， 砂层含水量仍然较大。通过分析我们认为要达到设计要 求，在采取了密扣钢板桩形成超前止水墙防止动水影响 搅拌成桩质量后，必须通过优化搅拌桩配合比以达到设 计要求。 在此前基础上分析了影响成桩的关键要素，进行以 下配合比优化：以4 2 5 级普通硅酸盐水泥作固化剂，同 时为了加快水泥体固结，加大水泥使用量，水泥掺入量 由原来的1 5 提高到2 0 ，( 每米桩体水泥用量不小于 6 5 k g ) ；在浆液试配中决定添加速凝剂或固化剂，用量为 水泥含量的0 5 ，以提高桩身整体强度。 一5 8 4 水泥搅拌桩施工工艺优化 4 1 搅拌工艺优化 水泥搅拌桩采用四搅四喷成桩工艺。钻头自桩底反 转匀速从桩底向上喷浆，同时搅拌提升，直到离地面3 0 c m 。钻头提升至地面下2 m 时宜用慢速，当喷浆口即将提 出地面时应停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实， 防止桩身不均匀剪切破坏。此时校正喷浆口位置，将搅 拌叶片的喷浆口位置校正到搅拌轴中心线1 3 位置处， 使水泥浆更集中。若发现喷嘴被软粘土堵住，应及时清 除。喷浆时管道压力一般控制在0 2 5 4 0 4 0 M P a ，提升 速度控制在0 4 4 0 8 m m i n 。 4 2 改进提升速度 当遇到砂层下直接进入强、中风化地层时，注意接 合部位的注浆效果：改进工具，尽量将端头叶片往下移， 减少叶片到钻头的距离；不提钻头，放慢搅拌速度，多喷 浆；严格掌握喷浆速度和提升速度，一般机头提升速度 应控制在0 5 m m i n 以内( 规范规定) ，也可放宽到0 8 m m i n ，但应确保机头提升速度的均匀和水泥浆液的压力 稳定。改进后可有效防止动水对搅拌桩成桩的影响，提 高水泥搅拌桩桩身均匀性，增大桩体强度，防止桩体出 现夹心现象。 5 试桩确定搅拌桩具体参数 根据以上分析，进行第二次试桩以确定成桩具体参 数。第二批试验桩分别做了编号为l # 、2 # 、3 # 、4 # 。其成 桩要点如下： ( 1 ) 提高桩体的水泥掺入量，1 # 、2 # 桩水泥掺入量提 高至2 0 ，3 # 、4 # 桩水泥掺入量提高至2 2 。 ( 2 ) 加入# F J J H 齐J ( 早强剂) 有利于减少水泥在高含水 量淤泥层中的扩散，用量为水泥含量的0 5 。 ( 3 ) 调整水灰比，水灰比由原来的0 5 降为0 4 5 。 ( 4 ) 校正喷浆口位置，将搅拌叶片的喷浆口位置校正 到搅拌轴中心线1 3 位置处，使水泥浆更集中。 ( 5 ) 水泥搅拌桩采用四搅四喷成桩工艺，搅拌系统采 用两级搅拌，一搅浆池，一输浆池，保证水灰比的稳定。 严格控制提升速度，提升速度不得大于0 8 m m i n 。 试验结果全部符合设计要求，为深入直观了解搅拌 桩的桩体情况，在3 0 d 龄期时进行了2 # 、3 # 桩的抽芯试 验。结果芯样完整，无侧限抗压强度达到设计要求的 】2 M P a 。 万方数据 广东建材2 0 1 3 年第3 期施工技术 一种预应力现浇箱梁施工 病害原因剖析及防治 孙颖 ( 广东省公路规划勘察设计院有限公司) 1 桥梁病害介绍 近年来我国公路桥梁，特别是跨海公路桥梁的发展 日新月异。对于跨海桥梁，桥梁的耐久性要求较一般桥 梁高，对桥梁的裂缝控制要严格许多，故许多跨海桥梁 都按全预应力构件进行设计。然而在设计过程中，强大 的预应力也会是引起桥梁裂缝的一个重要原因。在广东 惠东凌坑至碧甲高速公路跨海大桥某一联引桥的施工 中，张拉完第一节段箱梁腹板预应力钢束后，1 0 m 悬出 段箱梁端部底板中间部位出现2 m 左右的顺桥向纵向裂 缝，裂缝位置如图l 所示。 本文将针对该类裂缝产生的原因进行分析，并对施 工过程中防治该类裂缝给出病害防治方法。 2 病害原因分析 该桥梁属于跨海桥梁，出于耐久性要求，设计按全 预应力构件进行设计。腹板钢束N 1 N 6 采用2 1 s 1 5 2 钢束，底板倒角处钢束B B l 采用1 9 s1 5 2 钢束， 顶板T L 钢束和底板B L 钢束均采用5 51 5 2 钢束。本 文采用通用有限元软件A N S Y S 建模分析，模型考虑移动 模架施工的1 0 m 悬出段箱梁，一端固结处理，另一端按 实际位置施加预应力荷载。模型采用s o l i d 6 5 实体单元 1 磁一 埘_-J 圈谶 一 乙盈r t - l aq 翻埘l Lj ，l 翠I 鞫 皿珊唧圈 图1 图3 搅拌桩抽芯芯样 6 小结 针对本工程地质条件复杂、受潮差动水影响大，富 砂富水等不利因素，采用4 2 5 R 水泥2 0 水泥掺入量， 同时掺入外加剂( 早强剂) 用量为水泥含量的0 5 ，水 灰比为O 4 5 的水泥搅拌桩成桩工艺，其简易触探抽芯 试验结果全部符合设计要求，粘土及砂层中水泥搅拌桩 桩身强度1 0 M P a ，淤泥层为0 6 M P a 。搅拌桩龄期达到 3 0 d 后，进行结构施工，并设立沉降观测点，观测结果累 积最大沉降小于3 0 m m ，达到设计规范要求。 【参考文献】 1 冯刚，