灌注桩法加固淤泥质软基处理技术

灌注桩法加固淤泥质软基处理技术

赤湖排水港重建工程位于九江上游长江大堤赤心水库段。赤湖流域面积为355km2,该排水闸是赤湖向长江排涝的唯一通道,它不仅保护沿湖0.53万hm2耕地和10万人民生命财产安全,还直接关系到九江市、京九铁路、大沙铁路、合九铁路和昌九高速公路的防洪安全。该项重建工程由引水渠、进水闸、穿堤方涵、出口闸和消能段等5部分组成。地质勘探表明,该部地基有深厚淤泥质粘土,若不进行处理将会产生较大的不均匀沉陷。进出口闸、穿堤方涵段的天然地基不能满足承载力的要求,对此地基应当进行加固处理。鉴于地基换砂处理方案,沉陷变形过大,振冲碎石桩不利于渗透稳定,通过方案比较,决定采用灌注桩加固赤湖排水闸的软基,这在江西水利建设上是第一次将此法用于沿江软基处理。1土体及层土层压地基土层属于河流湖泊冲积层。除大堤堤身有人工填土外,其余均为第四系更新统冲积层,上部为粉质壤土、淤粘土及粉质粘土,下部为中细砂及砂砾层,冲积层厚达50余米。分层如下:第1层高程在11.0m以上为粉质壤土,含有淤泥质土的透镜体,南北长约25m,最厚处1.5m,呈软塑状态,凝聚力C=10kPa,内摩擦角〉=12°。第2层在高程6.0～9.0m之间,为淤泥质粘土,C=10kPa,内摩擦角〉=6°～10°,土中可见植物残体和螺壳。第3层高程3.5～5.8m为粉质壤土及细砂混层,该层土的物理力学指标优于上层,渗透系数K=7.0×10-6cm/s,压缩模量E=28～45kg/cm2,凝聚力C=10kPa,内摩擦角〉=12°～15°。第4层属全新统砂砾层,层面高程-2～-4m,表层以细砂为主,矿物成分主要是石英;向下砾石增多,含量大于18%,砾石直径0.5～2.0cm,中等圆度,级配较好,砂砾层厚度超过30m,地基允许承载力[σ]=2.1kg/cm2。2桩长、直径及长度分布按结构计算最大基底应力为267kPa。根据水电部《水闸设计规范》SD-84附录七,结合本闸地基的具体情况,经过设计计算,桩长为14.5m,直径为0.4m,混凝土标号R28=200,桩部上端4.8m位置配钢筋笼,主筋〉12、箍筋〉6,间距20cm,桩尖混凝土标号R28=300,桩距1.4m×1.4m。在全长71.6m的范围内,共布置312根桩。混凝土总量为630.41m3,单位面积桩台承载力为270.9kPa,大于267kPa。3灌溉3.1灌注桩施工循环顺序灌注桩采用锤击式夯扩灌注桩机(DD-2.5型)施工。施工前在设计孔位外打两根试验桩,进一步了解基础土质情况和桩机的适应能力,检查沉管内有无地下水、泥浆以及地基隆起等,确定每根桩成桩时间和混凝土灌注后拔管速度以及充盈量等技术参数,制定灌注桩施工循环次序。3.2预应力管道设计施工步骤分为锤击沉管、拔管和灌注混凝土,其中拔管和灌注混凝土交叉进行。每根桩从沉管到灌注混凝土需时约60～80min。锤击沉管一般均采用跳打法,跳打间隔时间按前一批桩的混凝土达到设计强度的50%控制。混凝土预制桩尖的加工质量和埋设位置必须满足设计标准,桩管与桩尖的接触应有良好的密封性。当拔管至设计标高应立即灌注混凝土,尽量减少间隔时间。拔管速度要均匀,对一般土层以lm/min为宜。在软土层交界处宜控制在0.3～0.8m/min。采用倒打拔管的打击次数,单动汽锤不得少于40次/min,在管底未拔至桩顶设计标高之前倒打和轻击不得中断。混凝土的充盈系数不得小于1,对于混凝土充盈系数小于1的桩宜全长复打,成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高50cm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长。3.3混凝土浇筑质量控制(l)造孔及成桩检查。在施工过程中每根桩桩尖底部高程必须达到设计要求。为防止断桩现象,应控制拔管速度,并借助内夯管及锤自重压实管内混凝土。(2)混凝土质量控制。混凝土配比严格按设计要求控制,粗细骨料经验收后方能进场,专设施工人员控制混凝土用料量及搅拌时间,并进行混凝土抗压强度的抽检,以达设计要求。(3)钢筋质量控制。桩基工程所需钢筋均需检测,钢筋笼的制作全部采用焊接,对焊接不合格,箍筋间距不合格和吊装变形的钢筋笼不予采用。钢筋按设计就位后方允许浇筑混凝土。4打桩前后土体的特性工程竣工后,进行了土体和桩体承载力试验。试验表明,由于锤击夯扩对土体的挤压作用,打桩后土体的物理、力学指标均较打桩前有所提高。小应变测试测试:桩体的完整性较好,桩体未出现断裂、缩颈、局部缺陷等质量问题;大应变测试:单桩极限承载力均超过设计承载力的2～2.3倍,满足设计荷载要求。5灌注桩法加固长江沿边软基的可行性(1)灌注桩完工后按设计要求在1997年4月底完成了进出口闸、穿堤方涵的混凝土浇筑以及大堤回填土等工程量。经过1997年汛期长江洪水的考验未发现任何质量问题,初步证明用灌注桩处理长江沿岸涵闸软基础是可行的。(2)对不同的基础地质条件,要求选用不同的沉桩机型。在试桩时施工单位开始采用振动式灌注桩(40锤),因激振力不够,不能穿入粉砂层;采