软弱路基（精选四篇）
软弱路基 篇1
关键词：水泥土搅拌桩,软弱路基,回弹模量,施工工艺
1 工法简介
水泥土搅拌技术是以水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,将固化剂和地基土强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度桩体的地基处理方法。适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高的黏性土等地基。按固化剂和施工工艺的不同分深层搅拌法和粉体喷搅法。杭州地铁1号线工程湘湖停车场采用水泥土深层搅拌法施工,取得了良好的加固施工效果。
2 工程概况
湘湖停车场总长1 254.41 m,其中DK1+702.909～DK2+320.385段,设计纵坡0%,施工原地貌平坦,无明显沟壑。设计桩长6 m～8 m,工程数量113 775 m(17 823根)。根据地质勘查报告显示场地未发现区域性深大断裂,无明显的新构造活动迹象,处于地质构造相对较稳定地质环境。
2.1 工程地质条件
停车场场地平原区地层以第四系松散堆积层为主,总厚度为10 m～50 m,岩性主要为粉质黏土、淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土,其中淤泥、淤泥质土最为发育,局部最厚近30 m,软塑～流塑,具低强度、高压缩性、低渗透性等特点。
2.2 水文地质条件
停车内浅部地下水属潜水类型,主要赋存于上部填土层及粉土层中,补给来源主要为大气降水及地表水,其静止水位深0.30 m～1.60 m,相应高程3.28 m～4.67 m(黄海高程)。并随季节性变化,地下潜水对混凝土结构无腐蚀性。
2.3 几种软基处理方案的比较
需要进行加固处理的地基长度为617.476 m,平均站场宽度为80 m。湘湖车站南邻礼帽山、西侧及北侧为湖头陈村居民住宅,建筑群密布,且多为高层建筑。本地可用石材数量不多,采用抛填片石换填的施工工艺,一是城市交通不便利,二是可用石材数量不足,运距远,造价高;采用振动桩基加固噪声大、振动对附近建筑群影响大;采用水泥土深层搅拌桩施工法所需水泥量少、施工便捷、造价低。经相关部门评议,决定采用水泥土深层搅拌桩法进行站场内路基加固。
3 水泥土搅拌桩的设计
3.1 桩位布置
水泥土搅拌桩桩径设计为500 mm,桩长分别为DK1+702.909～DK1+870.11段为6 m;DK1+870.11～DK1+912.11段为7 m;DK1+912.11～DK1+984.11段为8 m,桩体要求深入硬土层中不少于50 cm。设计桩间距120 cm×120 cm,正方形布置,桩顶铺设50 cm厚碎石垫层。
为取得施工中合理的技术参数,在DK1+710～DK1+720段20 m范围内施工6根试验桩,成桩7 d内对桩做轻型触探。养护28 d后进行复合地基承载力和复合地基回弹模量的测试,经检验合格后方可进行全段的施工。
3.2 水泥掺入量
采用425号普通硅酸盐水泥,由3根试验桩确定水灰比为1∶0.5,桩身水泥掺入量50 kg/m,以填筑中粗砂作为施工垫层,在压实时避免对桩身的扰动和破坏。
3.3 施工工艺流程
3.3.1 工艺流程
原地表的清理→测量放样、定出桩位线→铺设50 cm中粗砂工作垫层→搅拌机械就位并安放平稳、钻杆保持垂直→预搅下沉同时拌制水泥浆→提升喷浆搅拌→重复上下搅拌→桩顶以下3.0 m内复搅→清洗集料斗及喷浆管道→移位至下一桩位→进行3 d,7 d,28 d试验检测。
3.3.2 施工质量控制
为了保证桩体的质量,水泥浆的质量、数量都必须严格控制,浆液倒入集料斗时必须加筛过滤以免浆内结块损坏泵体或堵塞管道。施工使用的固化剂和外掺剂必须通过室内试验检验方法使用,固化剂浆液要严格按配比拌制。
1)根据地质条件,先按施工组织设计确定的搅拌桩施工工艺打设3根工艺性试桩,以取得浆液的泵送时间、搅拌机提升的速度、复搅深度和水灰比等各种参数和施工工艺。
2)搅拌机搅拌下沉时不宜冲水,当遇到硬土层时方可适量冲水,试验表明,土层中的含水量增加10%,水泥土强度会下降10%～12%。但设计通常是按地基中最软的土层来确定水泥用量的,所以当加水搅拌后的强度不低于下部的强度时,最终的水泥土强度还是可以满足设计要求的,但应考虑冲水对桩身强度的影响。
3)成桩过程中,由于电压过低或其他原因造成停机,使成桩工艺中断时,应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5 m处,等恢复供浆时再喷浆提升继续制桩;凡中途停止3 h以上者,需先拆卸输浆管路,并加以清洗。
4)搅拌机械通常采用定量泵送水泥浆,转速基本是恒定的。因此,灌入的水泥浆量完全取决于搅拌机喷浆的提升速度和复喷次数,施工过程不得随意改变,并保证水泥浆能定量不间断供应。
5)由于钻深过大,土质很粘,有时会造成管道堵塞,疏通管道后,应在上下各1.0 m范围内复喷复搅,防止断桩。同时,在桩底部喷浆时间不少于30 s,使浆液完全达到桩端,然后喷浆搅拌提升。
4试验成桩的效果检验
1)圆锥动力轻便触探。根据《杭州市地铁软基处理规范》的规定,用动力轻便触探水泥土搅拌桩的7 d强度,且贯入深度不小于1.0 m。试验击数与水泥土搅拌桩的关系见表1。
2)用简捷式钻孔机具,在水泥搅拌桩桩体中心钻孔取样,显示桩体颜色一致,无水泥集结成“结核”状。
3)复合地基的回弹模量试验
在10 m×30 m试验桩的范围内,按3/100 m2规定共完成测试点9个。复合地基回弹模量设计值为30 MPa。由回弹模量公式计算:
其中,E为复合地基的回弹模量,MPa;Ρ为压板荷载,取0.2 MPa;d为压板的直径,取300 mm;μ为泊松比,取0.34;L为复合地基变形系数,mm。
试验结果见表2
5结语
水泥土搅拌桩在本软土路基试验加固中取得了良好的效果,在施工中,最大限度地利用了原土,施工中无振动、无噪声、污染小,有效地节约了资金。对于在华南地区软弱土层中地铁工程施工积累了关于水泥土深层搅拌桩的施工工艺、设计参数和施工经验,特别适宜于在城市密集建筑群中进行施工,获得了较好的经济效益。
参考文献
软弱路基 篇2
关键词：软弱路基施工处理技术
0引言
公路路基施工是整个公路施工工程的关键所在。稍有偏差，将给整个工程埋下质量隐患。例如，在公路施工中常会遇到诸如软土路基、黄土路基等不良路基，如不加以特别处理。会引起填方路堤施工后沉降或不均匀沉陷，路面纵横坡变碎，平整度下降，导致行车颠簸等，严重影响公路的正常使用，造成大量的人力、物力、财力浪费。
工程概况：唐山海港开发区属滨海低平原区。地面高程为3.5～0.4m，土质上层多为粉质粘土，下层多为软塑粉土或流塑粉土，地下水埋深大部分为1～0.5m，盐碱度高、地基承载力低、稳定性差，工程地质条件极差(大部分为淤泥质粘土且含水量大，一般在20％-30％，呈软塑状)。通过土工试验和现场原位测试表明，各土层含水量大为湿一饱和状：上部呈可塑状态。中下部呈软一流塑状态，底部为淤泥质粉质粘土。由于该地段土质大部为在静水或缓慢流水环境中沉积的、天然含水量大、可压缩性高、承载力低、透水性较差的软塑到流塑状态的饱和粘性土，为解决公路路基施工过程中软弱地基问题，我们根据本工程的实际情况和设计要求，总结施工过程的经验和教训，得出沿海滩涂、地基软弱地域路基施工的几种处理技术。
1路基翻浆处理
路基在冰冻春融期，因地下水位高，排水不畅，土质不良，含水过多，造成路基湿软，强度下降，在行车的反复作用下。路基出现弹软、裂缝、冒泥浆等翻浆现象，在我区路基修筑过程中，翻浆现象是最常见的。对公路质量危害也是最大的。路基翻浆的处理方法：
1.1路基排水。路基排水包括：
1.1.1地下水排水设计可以采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。在施工前开挖临时排水边沟，排除施工期地表水并降低地下水。同时在路基底部掺加低剂量石灰处理，设置40cm厚的稳定层等，可起到较好的效果。
1.1.2路表排水设计①是可以通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等将路表水迅速排出路基以外。②是设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外。③是设计泄水孔以迅速排除桥面水。④是采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管將渗入路面面层的水引出路基之外。
1.1.3路面渗水的排水设计，沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物组成的路面边缘排水系统，通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限，设计中应在每10m左右设置一道中5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。
1.2挖换土壤。将路基翻浆的土和稀泥挖出，换填40~60cm厚的砂性土或碎(砾)石，分层压实后重铺路面。严重翻浆部分，软土全部挖除，填入水稳性良好的砂砾料，并分层压实。
2土工格栅在软弱路基处理中的应用：
砂石垫层、土工格栅在软基处理工程中的应用及其施工方法在我区路基施工中已经非常普遍，砂石垫层和土工合成材料作为软基处理非常重要的结构形式，对土工结构有特殊的补强作用。利用土工格栅的高拉伸强度、抗撕裂性、良好的韧性、整体性、徐变性等特性，利于排水、土体固结，提高路基的抗剪强度，减少路基建不均匀沉降。
3换填处理
改善填科的性质，通常可以获得预期的效果，也可采用新型吸水材料加固。根据软土、淤泥的物理力学性质、埋藏深度、路堤高度、材料条件、公路等级等因素进行选择一般采用换填、抛石挤淤、超载预压、反压护道、渗水及灰土垫层、土工织物、塑料排水板、碎石桩、轻质路堤、深层加固等处理措施。针对我区大港口、大工业、大流通的特色，提高了区内公路的级别。路面结构设计也相应进行调整，从下往上路基结构一般采用砂垫层、40cm山皮石、40cm碎石、土工格栅层、40cm水稳碎石。
4沿海滩涂地域软弱路基的填压
当前路基施工，普遍采用了大吨位的压路机，碾压效果有了明显的改善。对于提高路基土的压实度起了很好的作用。沿海滩涂地域软弱路基属于过湿土地基，一般采用填砂砾垫层和加铺土工格栅的方法，该方法简单易行，处理效果较好。但路基的压实是相当困难的，规范对此作出了若干调整：
4.1是压实度标准可根据试验资料确定或较表列数值降低2h3个百分点：
4.2是对于天然稠度小于1.1，液限大于40，塑性指数大于18的粘质土，用于下路床及下路堤填料时，可采用规定的轻型压实标准：
软弱路基 篇3
软土是第四纪后期地表流水所形成的沉积物, 多数分布于海滨、湖滨、河流沿岸等地势比较低洼地带。饱和软土由于孔隙中充满水, 水在稳定状态时有一个平衡的压力, 就是孔隙水压力。当土体受到外力挤压, 土中原有水压力会上升, 上升的这部分压力就是超孔隙水压力。在路基填筑时, 地基内部将引起超孔隙水压力的迅速增长, 超孔隙水压力增长和消散的大小及速度在一定程度上反映了土体填筑效果的好坏。
在地基处理时, 由于机械化施工程度的提高和施工速度的加快, 在路堤填筑过程中, 易引起超孔隙水压力。因此, 只有正确地估计软土地基超孔隙水压力的产生和消散规律, 才能更好地运用有效应力原理解决工程中遇到的实际问题。国内有些学者作了一些特定地质条件下的研究工作, 例如:李学伟等[1]对粉质粘土地基超孔隙水压力作了研究;郑太原[2]结合漳州市某大道工程对软土地基超孔隙水压力排水强夯法进行简要的分析;宋修广等[3]通过在济乐高速公路试验区地层不同深度埋设孔隙水压力计, 观测并分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律;张宏博等[4]为研究强夯加固地基的超孔隙水压力增长规律, 进行了强夯现场试验。
本论述基于大型有限元分析软件ADINA, 结合某软土地基的工程实例, 建立有限元模型进行计算, 通过分析得出超孔隙水压力的消散规律, 对软土地基填筑有一定的指导意义。
1 有限单元法原理及数值计算模型建立
1.1 有限单元法原理
随着计算机技术的不断革新, 越来越多的工程实际问题可以用有限元法解决。尤其当传统的理论方法无法解决或无法求解实际问题时, 有限单元法更是发挥了显著的作用。有限元法是以离散化原则为前提, 它把一个完整的复杂问题离散化为若干较小的等价单元体, 通过单元节点传递应力与位移, 采用对每个单元体赋予不同的物理参数, 实现与原结构体在实际物理意义上的等价, 然后对全部单元逐个分析与处理, 最后进行整体分析, 把各单元的力和位移方程联立求解, 得到总体位移与应力。
1.2 模型建立
利用ADINA生死单元来模拟填土加载, 根据某软弱路基具体工程地质情况及施工条件, 选取合理的土层物理力学参数、几何尺寸、边界条件、施工步长等, 采用ADINA非线性有限元软件对建立的三维实体软弱路基模型在不同填土荷载作用下对超孔隙水压力进行分析。取半幅路基进行研究, 其几何形状和有限元网格划分见图1 所示。采用8 节点六面体自由网格划分, 加固区下卧层及非加固区采用8 节点六面体映射网格划分, 利用布尔相减运算将桩和土体分别开来, 采取face-link连接各个面, 土体单元采取一致的网格密度, 利用ADINA软件实体单元来模拟。路基的底部设为竖向约束, 不透水固定边界, 路基上表面及非加固区路基表面为透水边界, 路基及路基左右侧面为Y向位移固定不透水边界, 路基及路基前后面为X向位移固定, 不透水边界。
2 土体参数
工程地质主要为冲洪积地层, 成份为卵砾石及粘性土, 地层的分布有:①杂填土:厚度0.5~1.9 m, 土质不均匀, 黄褐色, 稍密、过湿, 含有植物根系及零星小砾石;②淤泥质粉质粘土:厚度2.8~4.5 m, 淡红色夹灰青、淡黄色, 以粉质粘土、粉土为主, 有层理, 较均匀, 饱和, 软塑状;③卵石:厚度2~3.9 m, 青灰色, 中密, 饱和, 磨圆度较好, 分选性差, 骨架成份以砂岩碎屑组成, 一般粒径3~10 cm约占30%, 最大粒径可见13 cm, 砂土充填, 含土量较高;④强风化泥岩:未见底, 红褐色夹有零星灰绿色, 原岩结构构造现已破坏, 尚可辨认, 原岩已风化成呈土柱状夹有块状, 遇水易软化、易崩解, 岩性软弱, 岩芯呈短柱状。各试验地层物理力学性质见表1。
3 路基土中超静孔隙水压随时间关系
路基土在受到填土荷载作用时, 由于土中附加应力的瞬时增大, 使得土体中的水无法及时向外排出, 因此在土体中形成超静孔隙水压力, 超静孔隙水压力随着土体骨架上有效应力的增长, 土体固结沉降的进行而逐渐缓慢消散。由于路基中心点处沉降最大, 取路基表面中心线以下0.9 m、1.9 m、2.9 m处节点为研究对象, 得到路基土体超孔隙水压随时间的变化关系, 见图2 所示。
4 不同加载级数下软土中超静孔隙水压云图
软土中超孔隙水压力由于分级填土加载的缘故, 在7 级加载完成时, 土中水来不及排出, 超孔隙水压力骤升, 之后随着路基土体固结, 超孔隙水压力逐渐消散。填土加载完毕时, 超孔隙水压力增加到最大值, 填土结束300 d时, 超孔隙水压力逐渐降低, 超过33%的超孔隙水压力消散完毕;随着土体深度的增加, 超孔隙水压峰值越大, 超孔隙水压基本保持不变, 在工后300 d内, 超孔隙水压明显下降。从经验来看, 所得结果还是比较符合实际的。路基土体内总体超孔隙水压分布云图见图3~8 所示。
从图中可以看出, 在填土加载过程中土体内部超孔隙水压不断增大, 在工后阶段超孔隙水压逐渐消散;路基范围内, 超孔隙水压分布较为集中, 超孔隙水压路基中心线处最大, 沿着路基中心线逐渐向路基边缘减小。
5 结束语
基于以上的研究, 有以下初步结论:
(1) 路基土体中超孔隙水压力由于分级填土加载的缘故, 在7 级加载完成时, 土中水来不及排出, 超孔隙水压力骤升;
(2) 随着路基土体固结, 超孔隙水压力逐渐消散;
(3) 路基范围内, 超孔隙水压分布较为集中, 超孔隙水压路基中心线处最大, 沿着路基中心线逐渐向路基边缘减小。
摘要：为了研究软土地基在填土荷载作用下超孔隙水压力的变化特性, 利用大型有限元分析软件ADINA, 以实际工程条件为例建立数值计算模型, 分析了填土荷载变化与超孔隙水压力的关系。结果表明:路基土体中超孔隙水压力由于分级填土加载缘故, 在7级加载完成时, 土中水来不及排出, 超孔隙水压力骤升, 之后随着路基土体固结, 超孔隙水压力逐渐消散;填土加载完毕时超孔隙水压力增加到最大值;填土结束300 d时, 超孔隙水压力逐渐降低, 超过33%的超孔隙水压力消散完毕。
关键词：软弱地基,有限单元法,超孔隙水压力
参考文献
[1]李学伟, 宋小金, 车法.粉质粘土地基超孔隙水压力消散规律研究[J].中外公路, 2014, 34 (2) :86-89.
[2]郑太原.软土地基超孔隙水压力排水强夯法的探讨[J].科技咨询, 2010 (26) :72-73.
[3]宋修广, 岳红亚, 周志东, 等.强夯作用下地基超孔隙水压力的变化规律现场试验研究[J].铁道建筑, 2015 (7) :99-102.
软弱路基 篇4
本项目所处区域为佛山市南海区, 基本为东西走向, 位于珠江三角洲冲积平原, 地面标高在-0.118~0.88m之间, 地势较平坦, 北面以荒地为主, 有少量的种植地, 南面以苗圃为主。应业主单位及设计单位要求, 在本工程中划150m作为试验段, 进行钉形水泥土双向搅拌桩施工。
2 地质条件分析
根据本工程的地质详堪资料, 在钻孔所揭示的深度范围内, 地层结构上覆以冲积土为主, 厚度11.00~21.00m。上覆第四系与下覆第三系 (E) 红层呈不整合接触。基岩表面坡度变化较缓。场区内本次揭露的基岩属软质岩类。其岩土成因以冲积、沉积成因为主, 人工堆积次之。对其地基土层时代、成因和工程地质性质进行了综合分析表明, 拟建工程场区范围存在厚度较大的软土和软弱土, 特别是在淤泥质土 (淤泥) (Qal) 中存在天然含水量大、压缩性大的高压缩性软弱土, 呈可塑~软塑状态, 局部流塑状态, 压缩性高, 力学强度低。这种地基土承载力较低, 含水量高、压缩性大、土层性质复杂多变, 不能满足工程建设的要求, 甚至导致建筑物在建成后很久仍在沉降, 造成不稳定隐患。
3 基础处理方案的选择
目前, 国内在对深层软土基础的处理中, 桩基工程设计存在很多问题, 主要在于对“土”性的认识不够, 获取“土”性的手段不够, 大多仅局限于室内试验和原位测试实验, 导致获取的土质参数不符合实际。而且在施工过程当中, 设计不断变更, 对桩基沉降计算可靠性低, 对桩基设计随意性大。
常见的深层软土处理方法主要分为排水固结和复合地基处理。排水固结效果好, 造价低, 但需要施工工期长, 路基要有一定的时间进行预压, 鉴于本次工期紧张, 设计推荐采用复合地基处理软土。本项目软土深度较深, 对于这种大规模软土地基深层处理, 在满足规范要求和完工后沉降和稳定性的前提下, 还应充分考虑工程造价和工期要求。针对这种情况, 本工程路基软弱土地基大部分采用常规深层水泥搅拌桩施工, 在本工程中设150m作为试验段, 采用了先进的双向钉形水泥土搅拌桩 (以下简称钉形搅拌桩) 来处理软基。钉形双向水泥搅拌桩采用湿喷法, 双向搅拌, 正方形布置, 桩径为70cm, 扩大头桩径、深度均为1.0m。
钉形搅拌桩是通过对现有的常规水泥土搅拌桩成桩机械进行简单改造, 配上专用的动力设备及多功能钻头, 采用同心双轴钻杆, 在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口, 外钻杆上安装反向旋转叶片。通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用, 阻断水泥浆上冒途径, 保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀, 确保成桩质量。
4 本项目钉形搅拌桩的应用
4.1 施工准备
⑴施工前应根据被加固土的性质及单桩承载力要求, 确定搅拌桩水泥掺入比。
⑵在大面积施工前必须先打3根的工艺试验桩, 以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。试验桩的地质条件应具有代表性, 试验桩应与工程桩一致。
⑶掌握满足设计单桩喷浆量 (由水泥掺入量、水灰比计算) 的各种技术参数;检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求;检验复合地基承载力是否满足设计要求。
⑷根据设计要求和试桩资料选取专门的施工机械;应核实场地地基承载力是否满足机械施工要求, 如不满足应采取相应的工程措施;
⑸按照设计图表的要求进行施工放线、确定桩位, 并对场地进行大致平整;
⑹复搅深度及停浆高程应根据路基的底高程进行计算确定, 同时应考虑凿除50cm桩头的影响;
⑺搅拌机具运至现场后进行安装调试, 待转速、压力及计量设备正常后就位;
⑻根据试桩得到的最佳灰浆稠度、工作压力、钻进及提升速度等技术参数, 制定质量控制措施及施工组织设计 (包括打桩顺序) 。
4.2 确定施工参数
⑴柱径、间距及处理深度:桩径为70cm, 扩大头桩径、深度均为1.0m, 桩间距为2.0m, 处理深度为13.5m。
⑵水泥掺量:固结材料要求采用强度等级42.5MPa普通硅酸盐水泥, 设计水泥掺入量100kg/m, 扩大头设计水泥掺入量200kg/m。
⑶搅桩机械参数:下沉速度0.5~0.8m/min;提升速度0.7~1.0m/min;内钻杆转速≥50r/min;外钻杆转速≥70r/min;下沉时喷浆压力0.25~0.40MPa) , 双搅桩机叶片宽度80~100mm;叶片厚度25~40mm;叶片倾角10~20度。
4.3 钉形搅拌桩的施工工艺
⑴钉形搅拌桩的施工工艺流程如图1。
(1) 搅拌机就位:搅拌机到指定桩位并对中;
(2) 喷浆下沉:启动搅拌机, 是搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转 (外钻杆逆时针旋转, 内钻杆顺时针旋转) 切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度;
(3) 施工下部桩体:改变内外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片收缩到下部桩体直径;喷桩切土下沉, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到设计深度, 在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上;
(4) 提升搅拌:搅拌机提升、关闭送浆泵, 两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土, 直至扩大头底面标高;
(5) 伸展叶片:改变内外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片伸展至扩大头径;提升搅拌, 提升钻杆, 两组叶片同时正反方向旋转搅拌水泥土, 直到地表设计或桩顶标高以上50cm;
(6) 切土下沉:搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵, 向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度;
(7) 提升搅拌:关闭送浆泵, 两组叶片同时正反方向旋转搅拌水泥土, 直到地表或设计桩顶标高以上50cm。
⑵成桩要求。
(1) 钉形搅拌桩属于非挤土桩, 一般情况下对施工顺序无特殊要求;若施工场地一侧靠近建 (构) 筑物, 应从靠近建 (构) 筑物一侧由近向远施工;若施工现场一侧靠近边坡, 应从靠近边坡一侧由近向远施工, 在边坡施工时应采取可靠的防护措施, 防止边坡失稳和机械安全。
(2) 桩位偏差不大于50cm, 桩径和扩大头高度不小于设计值。
(3) 桩长由设计和施工工艺参数控制, 施工至设计桩底附近应注意最后30s电流和进尺参数, 其值由工艺性试桩确定。
(4) 成桩过程中应控制水泥浆的比重, 并符合有关技术要求。
⑶水泥浆应连续供应, 如发生断浆现象, 必须复打, 复打重叠长度必须大于1.0m。浆液拌和均匀, 不得有结块;浆液不得离析或停滞时间过长, 超过2小时应停止使用。
5 成桩检测及质量控制
5.1 质量控制
⑴钉形搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程, 应坚持全程的施工监理。在施工过程中随时检查施工记录和计量记录, 并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是:水泥用量、桩长、内外钻杆转速、搅拌机提升和下沉速度、停浆处理方法和单桩施工时间等。
⑵施工准备阶段, 应对原材料质量、计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查。施工前应检查桩位放样偏差, 其允许偏差应控制在±50mm。
⑶施工过程中应检查机架的垂直度、机架底盘的水平度、水泥浆比重、搅拌桩提升和下沉速度以及钻机下沉最后30s的电流和钻进速度等。
⑷单桩施工结束后, 应对桩位偏差、桩径、单桩水泥用量以及单桩施工时间进行检查。其中桩位偏差不大于50mm, 桩径和单桩水泥用量不小于设计值, 单桩施工时间不小于由工艺试桩确定的时间值。
5.2 成桩检测
钉形搅拌桩必须由专门的检测单位进行质量检测, 检测结果如下:
⑴钉形水泥土双向搅拌桩28天标贯击数5m以上平均在34.3击, 5m以下平均在24.2击。
⑵钉形水泥土双向搅拌桩28天无侧限抗压强度5m以上平均值为2.24MPa (常规水泥搅拌桩平均值为1.46MPa) , 5m以下平均值为1.27MPa (常规水泥搅拌桩平均值为0.83MPa) ;
⑶施工结束后30天, 单桩复合地基载荷试验在最大加载值为330KPa时的累计沉降量为190~200mm (常规水泥搅拌桩平均值为220~250mm) 。
6 钉形搅拌桩的优点
6.1 施工质量对比
⑴双向水泥土搅拌桩机的正反向旋转叶片同时双向搅拌, 把水泥浆控制在2组叶片之间, 使水泥土充分搅拌均匀, 保证了成桩质量, 特别是水泥土搅拌桩深层桩体质量。
⑵大量工程实践表明, 常规水泥土搅拌桩施工中会出现冒浆现象, 大量水泥浆冒出地表, 严重影响桩身的水泥掺入量, 特别是下部桩体的水泥掺入量。大量工程桩水泥土芯样表明, 常规水泥土搅拌桩芯样出现水泥浆包裹土团的现象和成块的水泥凝固体。所有这些现象均表明传统水泥土搅拌桩普遍存在水泥土搅拌不均匀现象, 严重影响桩体成桩质量。
6.2 经济方面对比
双向水泥土搅拌桩单桩的材料费与现行水泥土搅拌桩相比没有发生任何变化;但双向水泥土搅拌桩的机械费用与现行水泥土搅拌桩相比, 虽增加了10%~15%, 但双向水泥土搅拌桩人工费减少约20%~30%, 且成桩质量有保证, 因而总造价基本不变。
7 结束语
通过上述对比分析可以看出, 双向水泥土搅拌桩机具有下列优点:
⑴利用常规设备改进, 易于推广。
⑵通过上层叶片的同时反向搅拌, 阻断浆液上冒途径, 不会出现冒浆现象。保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量, 提高水泥浆分布均匀性。
⑶正反向旋转叶片同时双向搅拌, 把水泥浆控制在2组叶片之间, 使水泥土充分搅拌均匀, 保证了成桩质量, 特别是深层桩体质量。
⑷由于搅拌叶片的同时正反向旋转, 使其作用在被搅拌土体上的力能够自动平衡, 对土体的扰动较小, 有利于单桩施工质量和复合地基效果。
⑸由正反向叶片同时旋转、切割、搅拌水泥土体, 使工效提高一倍以上。与常规水泥土搅拌桩相比复合效果更佳, 从现有的工程实例看, 其综合经济效益比常规水泥土搅拌桩节省投资约25%, 并且随着处理软土深度的增加, 其经济效益和社会效益越明显。
参考文献
[1]《钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用》建筑施工2007年第29卷第04期, 李仁民