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文档简介
水泥粉喷桩加固技术在软土地基处理中的应用
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。、
桩体设计及试桩情况
3.1
桩体设计
①
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;②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。③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
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24.4
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
①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。②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。③当钻头提升至地面以下500mm时,喷粉机应停止喷粉。④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
①粉喷桩施工图纸;②《建筑地基处理技术规范》(TC79-91);③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
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