水泥土挤密桩加固湿陷性黄土地基.doc

山西职业技术学院2012届学生毕业论文目 录摘要1 水泥土挤密桩在处理路基中的作用机理111 水泥土成桩时对土体的挤密作用112水泥土桩本身的刚性支撑作用113桩和桩间土复合地基的共同作用22地基处理目的和要求23水泥土挤密桩主要设计参数及试桩23.1 设计参数23.2 试桩24施工方案24. 1.土质要求和配合比的选定24.1.1 土质24.1.2 水泥24.1.3 水24.1.4配合比的选定34.2 施工参数35 施工方法351 施工方法特点352 施工工艺35.3 施工控制要点55.3.1 地基土含水率55.3.2 成孔质量55.3.3 拌合与运输55.3.4 回填夯实56 质量控制及检验561 质量控制662 检验方法67 安全控制68施工注意事项69效果评价710结语7参考文献：8 随着我国高层房屋建筑现代化建设的进展，对地基的要求越来越高。工后沉降量为零的要求对地基设计和施工提出了新的课题，建筑地基处理施工的好坏，直接影响建筑物的整体刚度和强度，直接影响其施工质量。 以黄土为土料的水泥土挤密桩处理湿陷性黄土地基，是高层房屋建筑工程地基基础处理的一项新技术，其特点是能将软弱地基坚实加固，使复合地基承载力满足设计要求，针对太原市紫金蓝廷小区工程所处湿陷性黄土地段，天然黄土的特性是在一定压力作用下，受水浸湿后结构遭到破坏发生突然下沉的现象称黄土的湿陷性。水泥土挤密桩在此项目中采用的主要目的是，消除黄土地基的湿陷性和提高地基土的承载力，现将施工方法介绍如下。1 水泥土挤密桩在处理路基中的作用机理水泥土挤密桩是通过人工或机械在土中成孔，选用工程用土质材料与水泥按一定比例在孔外充分拌和均匀制成水泥土然后分层向孔内回填并强力夯实，制成均匀的水泥土挤密桩体。水泥土挤密桩及桩间被挤密土一起形成复合地基，提高了地基承载力，减小了地基变形。水泥土挤密桩作为半刚性桩，主要适用于地下水位以上的湿陷性黄土、粉土、素镇土、杂镇土、黏性土等土质的地基加固。11 水泥土成桩时对土体的挤密作用水泥土夯实成桩过程中，桩孔内原有土被强制侧向挤出，使桩周一定范围内土层受到挤压，扰动和重塑，使桩周土孔隙比减小，土中气体溢出，从而增加土体密实程度，降低土压缩性，提高土体承载能力。土体挤密范围，是从桩孔边向四周减弱，孔壁边土干密度可接近或超过最大干密度，也就是说压实系数可以接近或超过10，其挤密影响半径通常为(152)d(d为挤密桩直径)，渐次向外，干密度逐渐减小，直至土的天然干密度。试验证明在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果可以相互叠加，桩间土中心部位的密实度增大，且桩间土的密度变得均匀，桩距愈近，叠加效果愈显著。当然，土挤密效果还与土含水量有关，含水量过低则土体比较坚硬，塑性挤密区就会较小，当含水量过高时，土在挤密过程中，土颗粒间的水不会马上挤出，会产生超孔隙水压力，使土体产生侧移或隆起。当土孔隙比较大，细颗粒较多时甚至会产生液化，同样影响挤密效果。12水泥土桩本身的刚性支撑作用水泥土夯实后，水泥与拌和土之间发生一系列的物理化学反应，从而形成共有一定强度和渗透性较低的水泥土固结体。水泥土中土粒内的钠离子或钾离子能和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度得到提高；水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒大1 000倍，通过团粒化作用能使较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的团粒结构，通过坚固的连接，水泥土的强度大为提高；随水泥水化反应的深入，组成黏土矿物的二氧化硅及二氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，增大了水泥土的强度，因其结构比较致密，水分不易侵入，因而也具有足够的水稳定性。另外，水泥土中的氢氧化钙能不断吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳化反应，生成不溶于水的碳酸钙，也能使水泥土增加强度。13桩和桩间土复合地基的共同作用湿陷性黄土地基经过水泥土桩挤密之后，其工程物理力学性质发生了明显变化，水泥土桩与桩间挤密土由于工程物理性质相近，两者能较好地共同作用，合理地分担荷载，共同组成了复合地基。由于水泥土桩的变形模量远大于桩间土的变形模量及对桩间土的侧向约束作用，地基所承受荷载的一半以上由水泥土桩承担，从而降低基础一定深度范围内土中应力，限制了土的侧向移动，达到减小地基土压缩变形，消除湿陷性，提高地基承载力的目的，使地基更趋于稳定。2地基处理目的和要求设计要求工后沉降控制值为15 mm。地基处理的目的为消除桩间土湿陷性，提高地基承载力。设计要求水泥土挤密桩复合地基承载力大于300 kPa，挤密后桩间土平均挤密系数不小于093，桩体水泥土压实度系数不小于097，桩间土湿陷性系数小于0015。3水泥土挤密桩主要设计参数及试桩3.1 设计参数1)桩成孔直径为040 m；2)成桩直径不小于055 m；3)桩间距为090 m，按正三角形布置（梅花型）；4)桩长6 m9 m；5)水泥掺入量在1015(重量比)；6) 桩体水泥土压实度系数不小于097，桩间土湿陷性系数小于0015。复合地基承载力不小于300kPa。3.2 试桩根据本工程地质情况和设计要求确定合理的挤密桩试桩方案，通过试验以确定成孔及回填夯实工艺，采用不同的回填层厚和夯击次数进行对比试验，最后通过对比试验结果来确定最优施工参数；到达龄期后进行桩体压实试验、桩间土固结及挤密试验和平板载荷试验检验其处理效果。4施工方案4. 1.土质要求和配合比的选定4.1.1 土质土质采用较纯净的黄土，其有机质含量不应大于5，颗粒不得大于5 mm。土每1 000 m3为一批，不足1 000 m3也按一批计。每批抽样检验一次。4.1.2 水泥水泥强度等级不低于P0325。水泥的检验，袋装水泥200 t为一批，散装水泥500 t为一批。4.1.3 水施工用水采用热力公司自来水，并有经过相关部门的化验单，符合施工要求。4.1.4配合比的选定根据建筑工程施工质量验收暂行标准水泥土采用轻型标准击实试验。设计建议水泥土水泥掺量在1015(重量比)，要求水泥土单桩28d龄期无侧限抗压强度不小于30 MPa，水泥土单桩7 d龄期无侧限抗压强度不小于15 MPa，按照以上要求进行了三种水泥掺量的试验，结果见表1。表1 三种水泥掺量的试验结果水泥参量/%7d无侧限抗压轻度/kp最大干密度/g.m-3最佳含水量/%91.581.7016.3101.741.7116.0112.01.7416.4经过对比采用按10(重量比)水泥掺量作为水泥土施工配合比进行控制。水泥土拌合料不得含有杂质，并应过筛，其颗粒不得大于5mm。4.2 施工参数桩间距900mm，成孔400mm,成桩550mm，正三角形布置(见图1)。夯锤重4t，落距3m，夯击次数68次，填料虚填不得大于700mm，夯实后不得大于400mm，桩体压实系数不应小于097。 图1 桩间距900mm平面布置图5 施工方法51 施工方法特点(1)32T柴油锤锤击钢管成孔，改良土采用厂拌，自卸汽车运输，分层投料，自落式3.7t夯锤逐层夯实水泥土成桩，劳动强度低，操作简单。(2)施工工艺简单易行，质量检测容易撑握，各项检测指标能满足要求。(3)成孔改常规振动沉管成孔为32T柴油锤锤击钢管成孔的方法。52 施工工艺根据湿陷性黄土的特点，根据施工前试桩采集的数据，运用网络技术，形成了湿陷性黄土地区水泥土挤密桩施工的“三阶段、八流程”的施工流程，见图1准备阶段施工准备场地平整 施工阶段测量放线沉管成孔填料拌运投料夯实 检验阶段质量检验桩顶处理 图1 施工流程图整个施工分13道工序：审核设计文件一场地平整清理一测量放样一土质鉴定一确定标准一选择机械一锤击沉管成孔一检查验孔一水泥土拌合运输一测定拌合料含水率一分层投料夯实一检验签证一桩顶处理。其中土质鉴定及确定标准、水泥土拌合、测定拌合料含水率、分层回填夯实、检测签证为工序之重点。各工序不能交叉作业(上道工序未完，不得进行下道工序施工)，每道工序都有各自的质量标准，它们之间互不干扰、相互制约，一环紧扣一环。(1)地基土含水量检测处理区段地基土的含水量宜接近最佳含水量，当土的含水率低于12时，应对处理范围内的土层进行增湿。增湿处理应在地基处理前46d完成，需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔均匀地渗入处理范围的土层中。(2)桩机就位使沉管尖对准桩位，调平扩桩机架，使桩管保持垂直，用吊线锤吊线检查桩管垂直度，确保垂直度偏差不大于15。(3)成孔工艺采用导杆式柴油锤将与桩孔同直径钢管打入土层中拔管成孔，实行隔行隔排跳打的方式。桩管顶设桩帽，下端作成60。锥形活动桩尖，施工前在桩架或钢上标出控制深度标记。以便施工中进行钢管入孔深度观测。水泥土挤密桩施工时应控制拔管速度，不得突然猛拨。成孔后清底夯实，然后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查，合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂物落入。(4)填料的拌制与运输水泥土拌和要求采用水泥土拌和站集中拌制，各种用料计量准确，水泥采用32.5 普通硅酸盐水泥，土料选用现场土。配合比按水泥：土；1：4(体积比)，水泥土混合料拌和均匀并过筛处理。采用运输车运输。水泥土拌制数量，根据回填需要随拌随用，已拌成水泥土不得超过6小时或隔夜使用，被雨水淋湿或浸泡过的水泥土严禁使用，按作废料处理。下雨期间不得进行水泥土挤密桩施工。在拌合及运输等过程中应注意以下事项： 拌合前筛分土粒，测定其含水量，根据标准重型击实试验没出最优含水率确定加水或晾晒。 拌合前测定水泥的各项指标，主要确定水泥的初凝时间。不得使用受潮，结块的水泥。 水泥土拌合采取少拌，勤拌的原则。拌好后及时运输至施工地点。 运至现场的拌合料，要进行覆盖，高湿天气要安排专人进行洒水。 运至至现场的拌合料要及时使用，超过水泥初凝时间的拌合料严禁使用。（5）水泥土回填夯实成孔后及时夯填，在向孔内投料前先检查孔径及孔深，并夯实孔底。控制夯锤的垂直度及夯锤的落距。在夯击过程中注意调整三角支架的位置，必须保证夯锤对准孔中心，不得偏向一侧。水泥土分层回填夯实，逐层以量斗定量向桩孔内下料，每层回填厚度不得大于600mm，采用自落式3.7t夯锤逐层夯实，落锤高度不小于3m，夯击次数不小于6次。同时控制提锤及落锤的速度，不能使锤左右摆动，否则既使夯击次数满足要求，而由于每次的夯击能不够，水泥土的密实度也不能满足设计要求。如果落距不能满足要求就会使每次的夯击能减少，同样水泥土的密实度不能达到要求。当日成好的孔，必须在当日回填夯实完，如遇特殊情况不能完成时，必须对孔口进行覆盖。夯填前测量成孔深度、孔径，做好记录。水泥土回填夯实采用；连续施工，每根桩连续分层回填夯实至设计标高，桩顶夯填标高应比设计值高出500mm以上。不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩体的承载力。试验检验合格后，清除复合地基上部的桩头，桩间松动层，并进行碾压整平，进入下一道工序的施工。5.3 施工控制要点5.3.1 地基土含水率当地基土的含水率低于12%时，需对处理范围内的土层进行增湿。增湿处理应在地基处理前46d完成，需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水空均匀的深入处理范围的土层中。含水率过高容易造成缩孔和坍孔，成孔困难，成孔质量很难保证5.3.2 成孔质量用吊线锤检查桩管垂直度，确保垂直度偏差不大于1.5%。施工前在桩架或钢管上标出控制深度的标记，以便施工中进行钢管深度观测。孔深达到设计要求后控制拔管速度，不得突然猛拔，防止拔管速度过快造成缩孔和坍孔。5.3.3 拌合与运输为保证水泥和黄土拌合均匀，将原土与水泥预先搅拌好，然后经筛土机过筛，最大粒径不得大于5mm，并派专人进行观察。拌合好的水泥土采用铲车尽快运输到回填现场。5.3.4 回填夯实在向孔内填料前先检查孔径及孔深，并夯实孔底。严格控制夯锤的自落高度和锤击数，水泥土回填夯实采用连续施工，每根桩连续分层回填夯实至设计标高，不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩的承载力，桩顶夯填标高不得小于设计、规范要求空桩长度。6 质量控制及检验61 质量控制1)桩点位置及场地标高应与施工图相符。2)把好材料关，施工材料符合质量要求，配合比准确，每米桩长灌入量符合要求。3)按设计要求，填料采用水泥土，土的含水量、水泥含量每次开盘前进行试验，然后调整配合比。4)水泥土挤密桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下道工序施工。62 检验方法1)桩身密度检测方法，在全部孔深内，每1 m取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心23孔半径处。2)桩间土处理效果的检测方法，在孔之间形心点附近、成孔挤密深度内，每1m取土样测定干密度、进行湿陷性试验和压缩试验，计算干密度与其最大干密度的比值(最小挤密系数)、湿陷系数。3)复合地基承载力检测方法，平板载荷试验。4)水泥土挤密桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合表2的规定。表2 水泥土挤密桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法桩位（纵横向）50mm按成桩总数的5%抽样检验经纬仪或钢尺丈量桩体垂直度1.5%成孔夯实孔底后吊垂球测量垂直度桩体有效直径不小于设计值开挖50cm100cm深后，钢尺丈量7 安全控制(1)制定有效的安全保证措施，加强现场管理。(2)机械司机持证上岗，对施工机械及车辆勤检查、勤保养。(3)按施工程序组织施工，工序衔接紧密，严格操作规程。(4)做好施工现场防排水工作。8施工注意事项(1)检测好地基土和桩孔回填水泥土的含水量，保证桩体的质量。(2)成孔应遵循隔行隔排跳打的原则，防止相邻孔之间距离过近造成缩孔可坍孔的现象。(3)向孔内填料前孔底必须夯实，然后分层回填夯实，严格控制分层厚度和落锤高度。桩顶夯实至设计标高后，垫层施工前整平场地并碾压密实。(4)雨季或冬季施工前，要采取防雨、防冻措施，防止土料和水泥受雨水淋湿或冻结。已拌成水