水泥粉喷桩加固技术在软土地基处理中的应用

水泥粉喷桩加固技术在软土地基处水泥粉喷桩加固技术在软土地基处 理中的应用理中的应用 1 工程概况 杭河泊闸工程位于和县功桥乡功桥河与牛屯河分洪道的交汇处 此处地质承载力较低 地基土层为第四系河水冲积层 土层分 布不均匀 力学性质差异明显 属于高压缩性 高灵敏度的土 层 因此 为了满足地基承载力的要求 设计施工中采用了水 泥粉喷桩加固技术 粉喷桩呈梅花形布置 桩径为 500mm 桩 距 闸室为 1 0m 岸墙及翼墙为 0 8m 有效桩长为 5 0 7 0m 共有工程桩 1498 根 其中 闸底板 510 根 前岸 墙 476 根 后岸墙 320 根 左右翼墙 292 根 水泥粉喷桩从 2002 年 15 日开始 2 月 9 日结束 2 地基处理要求 杭河泊闸地基采用水泥粉喷桩对基础范围内土体进行加固处理 由其固结桩体共同作用成为复合地基 要求处理后的复合地基 基底允许承载力提高到 k 140kpa 压缩模量增加到 es 5 8mpa 沉降量与沉降差均应满足现有关规范要求 粉喷 桩体底部必须进入粉质粘土层 1 25m 深 所谓水泥粉喷桩加固 就是用一种通过钻机成孔 然后将水泥 粉利用压缩空气送入软土中使其与土及土壤水一同固结 形成 具有一定强度的桩状体 达到地基加固的目的 这种方法与传 统的浇筑水下砼加固技术相比 克服了富含水区水灰比不稳定 施工质量不易保证的缺点 施工方法简单 施工质量也易保证 施工时 首先将钻机在指定的桩位上成孔 钻至设计深度 然 后通过高压泵把水泥干粉通过钻头处特定的喷咀喷出 在喷射 过程中 钻头一边旋转一边缓缓提升 借助高压干粉的喷射力 与松动后的土壤拌合 从而起到对地基加固的作用 3 桩体设计及试桩情况 3 1 桩体设计 粉喷桩必须插入粉质粘土层至少 1 25m 粉喷桩有效桩长为 5 0 7 0m 水泥渗入比为 20 水泥标号采用东关 32 5 级 普硅水泥 即每米长火桩长喷粉量平均为 60kg 复搅长度为 1 5m 电流控制 先采用三档钻进 当电流达到 80a 时 换成 二档钻进不少于 1 0m 电流控制在 40 60a 3 2 试桩情况 本工程共打试验桩 4 个 其中两个在闸室底板外 1 0m 后岸墙右 侧 另两个在闸室底板 1 0m 的后墙左侧 深度均为 7 0m 喷 粉至地面下 0 5m 处 试验桩钻进时电流情况见表 1 试验桩钻进时电流情况表 表 1 钻进深度 m 档位 钻进电流 a 0 0 5 0 20 40 5 5 6 5 40 60 80 6 5 7 0 40 60 4 水泥粉喷桩的工艺要求及施工 4 1 桩位放线与测量 因原河床淤积严重 在施工前先将淤泥挖去 然后再用运来的粉质土回填 将 基础面大致整平 并在场地上放出闸基础轮廓线 再在此基础理论上进行桩位 定位 严格控制各部位内边桩位置 同时测出各桩位地面高程 计算出粉喷桩 有效桩长 并经校核准确无误 经监理部门验收合格后方能进行粉喷桩施工 4 2 水泥粉喷桩工艺流程 钻机就位 喷气搅拌钻进 喷粉搅拌提升至设计桩长 喷气搅拌钻进 1 5m 重 复喷粉搅拌 停灰 关闭空压机 钻机移位 施工工艺流程图详见图 1 4 3 粉喷桩的参数 根据试验的试验成果 结合土层分布条件及设计要求 确定有关的参数 见表 2 粉喷桩参数表 表 2 钻进速度提升速度喷粉压力掺入比喷粉量 0 8 1 47 m min 0 8 1 47 m min 0 24 0 4 mpa 20 55 65 kg m 4 4 粉喷桩施工 为了确保工程质量 施工中粉喷桩桩机功率为 30kw 钻具总长 12 5m 空压机 风量 3m3 min 压力为 0 8mpa 桩位偏差顺轴为 15cm 垂直轴向 10 cm 桩 径垂直度为 1 5 桩的搅拌深度用钻杆标线控制 钻径用钻头控制 为了保证 桩体强度 施工中采用单桩灰量控制法 即每根桩装一次灰搅拌一根桩 并在 原设计喷粉量基础上乘 1 1 系数 为保证桩体粉量均匀 实施全孔三次搅拌两 次喷粉工艺 并严格按先中轴后边轴 先里排后外排的顺序组织施工 4 5 粉喷桩的桩顶与桩端的处理 为了确保粉喷桩的单桩承载力达到设计要求 有必要对桩顶及桩端作加强处理 由于桩顶直接承受上部结构传来的荷载 若施工质量不佳或发生其他变异情况 桩顶往往会被破坏 使承载力下降 桩端部位一般是受力较小的部位 特别是 摩阻型桩 但由于搅拌桩设备构造原因或施工工艺原因 桩端土会被扰动而未 与水泥搅拌均匀或根本没有搅拌 这部分被扰动的土体 在受荷载后会产生较 大的压缩变形 所以 对桩顶与桩端的处理 笔者建议在桩顶或桩端部分 500 1000 范围内 采用复喷复搅工艺 即二次喷粉 三次搅拌工艺 并在该 段增加水泥掺量 2 3 这样可以收到明显的效果 若原设计水泥掺量已经较 大 则可采用复搅工艺 即在原一次喷粉 二次搅拌工艺上再加一次搅拌而不 再曾加水泥掺量 4 6 粉喷桩施工注意事项 应严格控制钻机下钻深度 喷粉高程和停灰面 确保粉喷桩高度 应定 时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度 对使用的钻头应定期复核检查 其 直径磨耗量不得大于 20mm 当钻头提升至地面以下 500mm 时 喷粉机应 停止喷粉 当喷粉机在成桩过程中遇有故障而停止时 第二次喷粉成桩时 其喷粉重叠长度不得小于 1 0m 5 质量控制的依据 粉喷桩施工图纸 建筑地基处理技术规范 tc79 91 铁道部 粉体喷射搅拌桩加固软弱土层技术规范 tb10113 96 5 2 原材料质量控制 施工所用水泥采用东关 32 5 级普通硅酸盐水泥 经现场抽样检验 其质量符合 规范及设计要求 为合格产品 5 3 成桩质量 在施工过程中要严格按照工艺所选定的参数操作 未经工地主管技术人员同意 不得变更施工技术参数 在整个制桩过程中 在确保搅拌 断粉 提升的三连 续作业法 如遇堵粉 民粉等问题要及时采取补喷措施 补喷重叠长度不得小 于 1 0m 为保证单桩喷粉量满足设计要求 要严格控制搅拌提升速度均匀和喷 粉压力的变化 结果表时 均匀搅拌提升速度为 0 8m min 时 平均喷粉量达到 60kg m 满足设计要求 5 4 粉喷桩轻便触探质量检查结果 为了及时判定成桩质量 在粉喷桩施工结束后及时开挖 采用轻便触探仪 nio 随机检查成桩质量 在及时开挖部位随机抽检 30 根 其龄期均在 6 7 天内 100mmnio 击数均超过 10 击 质量符合要求 5 5 单位桩及复合地基承载力试验验算 按 建筑财基处理技术规范 jgj79 91 中的公式对粉喷桩进行验算 由于闸 基础结构的特性 有齿槽 以及土层的变化 设计要求等使每排桩桩顶标号 要求不同 每个施工区段内都有长桩和短桩 本次验算取每排桩平均值作为验 算桩长值 6 结束语 桩体施工结束 待桩体达到 28 天养护期强度后 经建设 设计 监理 质检 施