房建软基处理陀螺桩施工工法

陀螺桩起源于二十世纪80年代的日本，在日本已经得到了广泛应用，但在我国陀螺桩处理地基的技术应用非常有限。陀螺桩是一种浅层地基处理技术，和传统的碎石换填法有近似之处。它是在建筑物地基表面铺设陀螺状的混凝土块并充填碎石，形成一个具有一定强度的可抵抗筏式变形的地基形式。所配置的钢筋(顶层连接钢筋网、底层定位钢筋网及连接钢筋)有显著增强效果。加载的荷重通过陀螺桩而约束、压缩填充的碎石，减小了下层土体侧向变形，加固地基，减小沉降。由于桩体间碎石的作用，陀螺桩复合地基呈柔性。陀螺桩复合地基具有较大的扩散角，使应力均匀扩散到地基中，同时能够约束下部地基，抑制下部地基的横向变形，提高承载力并减少沉降。因此它可以分散建筑物、构筑物的荷载重量，防止发生不均匀沉降，进而防止产生对建筑物有害的变形，获得建筑物所需要的稳定性，在一定条件下可成为一种合理的工法。这种地基处理方法适宜软土地基及地震区的砂土地基上修建非高层建筑物或构筑物。采用陀螺桩处理地基，在达到相同效果的情况下，可避免采用复杂的深基础，不但施工简单，而且比深基础经济得多。陀螺桩地基在日本已被广泛应用了近30年，取得了很好的经济效益，积累了丰富的工程经验。但该地基处理方法在国内尚属空白。通过现场施工、总结、改进、完善，我们总结出该施工工艺，并形成工法。2工法特点2.1本工法显著的特点是用于浅层软基处理，该处理方式对周边地层扰动较小。2.2在设计承载力范围内，路基不容易产生不均匀沉降。2.3采用预制产品，产品质量能得到较好控制。3适用范围该工法可在高速公路软基处理陀螺桩中广泛应用。4工艺原理荷载通过陀螺桩压缩约束填充碎石，形成陀螺桩与填充碎石一体化的板状结构。而基础的刚性随着载荷的增加而增大，产生一种扎根效果，不容易产生不均匀沉降。填充碎石防止应力集中，分散荷载，使地基内应力均匀化。基础荷重被分散到很大的范围内，不容易发生地基的局部破坏，填充碎石及陀螺桩轴脚部与地基之间的摩擦阻力发挥作用。通过填充碎石与陀螺桩轴脚部的结合，约束轴脚部周围地基的侧向变形。减少了陀螺桩轴脚部周围的沉降(压缩变形)。从而抑制沉降，提高支撑力。5.1、施工准备碎石应采用未经处治的开级配碎石；水泥：采用32.5级普通硅酸盐水泥；采用河砂，粒径为中粗砂；钢筋采用热轧HRB400钢筋。5.2、施工工艺实度检查砂垫层厚度、陀螺桩施工工艺流程图5.3、施工方法5.3.1陀螺桩预制(1)模板安装：500型陀螺桩采用钢塑定型模板，模板放置于角钢焊制的模板架中。(2)钢筋安装：陀螺桩钢筋为长度1m的U型钢筋。施工时，将单根钢筋放置陀螺桩模板中。(3)混凝土浇筑：混凝土采用搅拌站拌合混凝土，混凝土罐车进行运输至预制厂。采用人工将混凝土铲入陀螺桩模板中，单个陀螺桩分两层浇筑完成，第一层将桩脚浇筑并采用30型振捣棒振捣，浇筑过程中应控制连接筋位置。第二层浇筑至陀螺桩顶面，采用30型振捣棒振捣至混凝土表面无气泡冒出。(4)陀螺桩养护：陀螺桩浇筑完成后，混凝土初凝后时覆盖土工布进行洒水养生。养生过程中应注意土工布始终保持湿润状态，土工布干燥后应及时补水。5.3.2陀螺桩安装(1)搬运：陀螺桩预制完成后，将验收合格的预制块运送至安装现场。运输工具采用随车吊运至安装现场。搬运过程中应注意陀螺桩摆放位置，防止陀螺桩遭到破坏。(2)定位：根据施工现场情况及陀螺桩试验段施工布置图，使用全站仪放出定位桩位置，现场根据路基全幅宽度放出左右边桩及中桩作为横向定位桩，纵向定位筋应按照5m间距进行设置。(3)筏式栅网安装：筏式栅网应首先布置横向钢筋筋，横向钢筋应布置到路基边线，长度不足应采用搭接焊接加长，布置完成后应涂刷沥青油进行防锈处理。然后垂直方向布置纵向筋，钢筋延伸应采用搭接焊接，布置完成后应涂刷沥青油进行防锈处理。按照纵横向钢筋十字交叉间距为50cm×50cm,全部交点应点焊成型。拉钩钢筋在钢筋棚两端弯成180°弯钩，加工完成后运至现场进行涂刷沥青油后安装。(4)陀螺桩布设：现场安装螺桩时，将陀螺桩桩脚插入拉钩钢筋与横、纵向钢筋围成的三角区域。轴脚部分垂直部分垂直压入筏垫的三角筋部分的砂垫层中。难以压入时，采用与轴脚部分直径几乎相同的木桩在三角筋部分打一个轴脚部插入孔，然后将陀螺桩插入。轴脚部插入孔亦可采用在手动冲击钻来打孔后放入。(5)填充碎石：填充碎石使用自卸车运输至现场，采用人工填充，填充碎石采用振捣棒进行振捣。(6)钢筋固定网连接陀螺桩安装完成后安装顶层钢筋网，布设时钢筋应从陀螺桩顶提钩中间穿过。钢筋现场连接，可采用焊接或绑扎；采用焊接，焊接位置于圆板顶部(后期打弯连接筋);采用绑扎，绑扎位置于连接筋顶部。连接网完成布设后涂刷沥青油进行防锈处理。6.1主要材料见表6.1-1所示。表6.1-1主要材料一览表备注1小型装载机台12随车吊台13自卸车台24小推车台15把36电焊机台27台38台37质量控制7.1本工法执行下列规范和标准：7.1.1《公路路基施工技术规范》(JTGCF10-7.2质量保证措施7.2.1陀螺桩预制控制：陀螺桩预制采用钢塑定型模板，为便于后期顶层钢筋网安装准确，7.2.2陀螺桩定位控制：陀螺桩安装前，需根据原地面高程布设桩位图。采用全站仪进行施7.2.3碎石填充的控制：陀螺桩安装完成后，需进行碎石填充。陀螺桩碎石填充严禁采用大7.3陀螺桩质量控制标准如表7.3-1、2所示。表7.3-1:混凝土陀螺桩检查项目及要求检查项目规定值或允许偏差1混凝土强度(Mpa)在合格标准范围内22单体高度13单体圆板部分直径1表7.3-2:混凝土陀螺桩地基检查及要求检查项目规定值或允许偏差底层连接钢筋网间距(mm)2顶层定位钢筋网间距(mm)3填充碎石密实度(%)24相邻陀螺桩上表面高低差(mm)圆板部分高度的1/215顶面倾斜度(%)526地基平面尺寸(mm)8.1加强安全用电培训与教育，提高作业人员安全生产意识及自我保护能力，自觉遵守安全纪律、安全生产制度，服从安全生产管理。8.2现场机械、特殊作业人员做到持证工作，做好报备工作。8.3施工前，要仔细检查机械的制动、传动装置，确保制动、传动灵敏、有效。9.1认真执行《环境保护法》的相关规定，严格遵守国家和地方关于控制环境污染的法律和法规，维护施工范围内的自然环境和生活、工作环境，最大限度地减少施工对自然生态和水的破坏。9.2健全组织机构加强组织领导，落实环保责任制，加强环保教育提高环保意识，抓好薄弱环节保证环保重点工作的措施。本项目软基处理采用此陀螺桩工法相对传统的施工方法可节约大量的材料、机械设备等资源，主要有钢材，人力，本项目资源节约情况如下表统计所示：1t2管桩m3t4水泥t5砂t6小型随车吊台班设备7人力工时人员11.1经济效益项目采用陀螺桩施工工艺代替最初设计的管桩处理，不但节约机械费用146.27万元，并且节约管桩费用73.2万元，综合考虑工期，材料与人工费，采用陀螺桩施工施工技术节约费用达390万元。另外，陀螺桩预制模板根据计划需配置300套，采用钢模板，重约57吨，合计成本41万元，同时需要配置小型随车吊配合进行拆除，机械费用约为5万元。施工中实际采用钢塑模板，750元/套，合计成本22.5万元，只需人工拆除。节约成本约23.5万元。11.2社会效益陀螺桩按本工法施工，质量得到可靠的保证，满足了浅层软基处理的要求。该工法填补了国内浅层软基处理陀螺桩施工工艺的空白，有效指导高速公路中浅层软基处理陀螺桩基施工，取得了良好的社会及环保效益。12.1潮汕环线高速公路鮀西互通AKO+436-AKO+525。12.1.1工程概况鮀西互通立交A匝道路基AKO+436～AKO+525段，该段软土地基处理新技术陀螺桩是在地基表面铺设陀螺桩的