土搅拌站

土搅拌站（精选十篇）

土搅拌站 篇1

本人认为, 在施工过程中常见问题主要有:1.水泥与土混合搅拌不均匀而导致局部水泥量少或无水泥;2.由于深层搅拌桩施工提升或下沉速度过快;3.水灰比没有严格按照设计要求进行配比;4.桩长没有达到设计的深度;5.由于固结速度较慢, 上部施工截桩头时用力过猛, 易使浅部桩身断裂等。

2 试桩

深层搅拌水泥桩是处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土等, 属于隐蔽工程。因地制宜, 通过试桩, 了解当地的地质情况。深层水泥土搅拌桩施工是借用搅拌机头将水泥浆和软土强制拌和而达到处理地基的目的, 随着搅拌次数越多, 拌和越均匀, 它的强度也越高。但是搅拌次数越多, 施工时间也越长, 工效也越低, 同时增加成本。因此, 试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数, 以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

每个标段的试桩以不少于5根为宜, 且必须对试桩做好现场的原始记录, 按规定的时间进行检验, 合格后方可进行水泥搅拌桩的大规模施工, 否则不可进行大规模施工。

3 施工准备

(1) 深层搅拌桩施工场地应事先平整, 清除桩位处地上、地下一切障碍 (包括大块石、树根和生活垃圾等) 。场地低洼时应回填粘土, 不得回填杂土, 并保证施工机械有充足的施工场地。

(2) 对原材料 (水泥) 进行送检, 在施工单位进场的水泥进行随机抽取送检, 检验合格后方可投入施工。

(3) 水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备, 以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。

(4) 水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能, 所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。

(5) 工艺流程。桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

4 施工过程控制

(1) 监理部应按施工单位施工计划, 对施工全过程进行旁站监理, 并要求对施工机械进行编号, 将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处, 确保人员到位, 责任到人。

(2) 水泥搅拌桩开钻之前, 应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象, 待水排尽后方可下钻, 以防止送浆管堵塞。

(3) 为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求, 在主机上悬挂一吊锤, 通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

(4) 对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的次数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

(5) 为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求, 每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪, 便随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

(6) 水泥搅拌配合比:水灰比0.45~0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。

(7) 水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻, 喷浆量应小于总量的1/2, 严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档慢速搅拌操作, 复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟, 喷浆压力不小于0.4MPa。

(8) 为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量, 第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒, 进行磨桩端, 余浆上提过程中全部喷入桩体, 且在桩顶部位进行磨桩头, 停留时间为30秒。

(9) 施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业, 不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时, 不得进行下一根桩的施工。

(10) 施工中发现喷浆量不足, 应要

求整桩复搅, 复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因, 喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施, 并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm, 超过12小时应采取补桩措施。

(11) 现场施工人员认真填写施工原始记录, 记录内容应包括: (1) 施工桩号、施工日期、天气情况; (2) 喷浆深度、停浆标高; (3) 灰浆泵压力、管道压力; (4) 钻机转速; (5) 钻进速度、提升速度; (6) 浆液流量; (7) 每米喷浆量和外掺剂用量; (8) 复搅深度。

5 因地制宜选择打桩顺序

根据施工的地形特点, 合理选择打桩顺序。对于海堤软弱地基加固需要特别注意的是海堤靠海侧, 由于地势较海堤较低, 形成落差, 存在土压力差, 在打桩时, 由于大量的水泥浆灌入, 堤身体积膨胀, 从而引起海堤开裂、塌陷。为此, 可以采取抛石的办法, 对海堤靠海侧进行加压;同时, 采取纵向单排打桩顺序前进, 然后再返回打第二排, 这样可以防止在施工过程中引起堤身开裂。对于海边淤泥土含水量特别大 (95%左右) , 呈油性状态, 受压易流动等特性, 很难与水泥浆结合成桩, 建议对海堤地基采用喷粉成桩进行地基加固处理, 效果比较理想。

摘要：近年来, 水泥土搅拌桩地基加固技术在处理淤泥、淤泥质土、粉土、粉质粘土等软弱地基应用十分广泛, 深受社会好评, 并得到了快速发展。它是一种加固软土地基的新方法, 是用水泥及少量添加剂就地与地基土体充分混合而成的水泥土搅拌桩, 具有经济、施工方便等优点。但施工质量控制相对比较难, 为此, 施工质量及能否达到预期的处理效果受到了大家的普遍关注。如何有效地控制水泥搅拌桩的施工工艺和成桩质量, 本人就施工现场的体会谈几点看法

混凝-土搅拌站安全-生产岗位制度 篇2

目录

一、公司安全管理网络图

二、各岗位安全责任制度 1.搅拌楼岗位安全责任制度 2.搅拌车驾驶员安全责任制度 3.泵车工安全责任制度 4.试验室安全责任制度 5.场地工安全责任制度 6.机修工安全责任制度 7.铲车工安全责任制度

拌楼操作工安全责任制度

一、上班不得穿拖鞋和汗背心，必须要穿好工作服。

二、开机前合同机修工对设备进行检查，个部件正常后，打铃三分钟后开机。

三、手动操作时，必须遵守操作程序，严禁重载启动。

四、必须等搅拌机停止后再放料，必须将料放尽装完后打铃发车。

五、修理人员进行搅拌机修理时，要断电挂牌，做好按检监护工作。

搅拌车驾驶员安全责任制度

六、必须严格按操作规程驾驶车辆，服从交警和车辆管理人员指挥，确保人民生命财产安全。

七、出车前对车辆进行检修，灯光、制动、方向必须完好方可出车，做到宁等三分不抢一秒。

八、严格控制车速，不得超速，城区内不得超

40km/h，城区外不得超60km/h，严格遵守交通规则。

九、一旦车辆发生交通事故应先保护现场，并设法营救伤员，及时通知有关部门，一律不得擅自处理。

十、严禁酒后驾驶。

泵车工安全责任制度

一、出车前必须认真检查车辆情况，确保车辆、设备正常。

二、到工地必须穿戴好工作服和安全帽。

三、车辆行驶在路上，不得超速，城区内不得超40km/h，城区外不得超60km/h，严格遵守交通规则。

四、到工地后严格按照操作规程停靠泵车，防止泵车倾斜而损坏机械和伤人。

五、严格控制泵车排量和泵送压力。

六、谨慎操作，不得把出料管插入混凝土内，防止压力太高而引起泵管爆裂而伤害到人。

七、经常检查泵管质量，不要因为泵管不好而引起炸管。

八、泵送时要密切配合施工人员，不要因为配合不好而伤人。

九、在工地上要注意自身安全，提高防患意识。

实验室安全岗位责任制度

1.试验室主任对试验室的安全负主要责任，应经常对试验人员进行

安全教育，制订安全措施，消除不安全隐患。

2.各试验组长对本组安全负责，应经常检查仪器设备的安全情况和

操作规程的执行情况。

3.试验室所有人员应自觉遵守安全制度，严格执行操作规程，正确

使用仪器设备。

4.新来的试验人员应先接受安全教育，才能进入工作岗位。5.试验室每季度进行一次安全检查，及时发现问题，及时解决问题。6.易燃、易爆物品应严格保管，并由专人负责。

7.下班前要检查电源、水源是否关闭，检查合格后方可下班。8.下班时，要关好门窗，以防万一。

9.上工地做试块的人员应戴好安全帽和其他劳保用品，注意自身安全，做到不伤害他人，不伤害自己。

10.实验室驾驶员严禁超速，城区范围内速度不得超过50km/小时，外围不得超过60km/小时。

11.上工地开送样单的工作人员应注意自身安全，不得和工地施工人员吵架斗殴。

场地工安全责任制度

一、上班不得穿拖鞋，要穿戴好工作服、安全帽。

二、清理机器时要先断电、挂牌然后再清理。

三、在场地上要注意来往车辆，提高自我防患意识。

机修工安全责任制度

四、上班不得穿拖鞋和汗背心，必须要穿戴好工作服、安全帽。

五、认真执行安全操作规程和设备检修规程。

六、机器维修时要先断电、挂牌，不得带电操作，做好安全监督工作。

七、电焊时必须戴护罩，防止伤害眼睛。

八、高空作业时，必须佩带安全带，防止意外发生。

铲车工安全责任制度

十一、必须严格按操作规程驾驶车辆，服从交警和车辆管理人员指挥，确保人民生命财产安全。

十二、出车前对车辆进行检修，灯光、制动、方向必须完好方可出车，做到宁等三分不抢一秒。

十三、严格控制车速，不得超速，城区内不得超40km/h，城区外不得超60km/h，严格遵守交通规则。

十四、一旦车辆发生交通事故应先保护现场，并设法营救伤员，及时通知有关部门，一律不得擅自处理。

土搅拌站 篇3

关键词 水泥土搅拌桩；复合地基；承载力；加固

中图分类号 TP 391.9 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0063-02

无论是城市建设、公路建设还是其它基础设施的建设，都不可避免地遇到各种软弱地基，而水泥土搅拌桩是利用水泥材料作固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将地基土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和土体之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固体，从而达到加固地基的目的。

1 水泥土搅拌桩的加固机理

国内外大量试验及研究表明，软土与水泥深层搅拌加固是基于水泥加固土的物理化学反应。它与混凝土的硬化机理有所不同，混凝土的硬化是水泥在粗填充料中进行水解和水化作用，凝结速度快。而水泥加固土中，由于水泥的掺量少，水泥水解和水化是在一定活性的介质土中进行，土质条件对搅拌桩桩身质量和强度是通过土的物理力学和物理化学性质来影响的，故水泥加固土强度增长和硬化速度比混凝土缓慢且作用复杂。

1.1 水泥的水解和水化反应

普通硅酸盐水泥主要是由CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等组成，这些不同的氧化物组成了不同的水泥矿物：3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3、CaSO4等。水泥拌入软土后，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成Ca(OH)2、3CaO·2SiO2·3H2O、3CaO·Al2O3·6H2O及3CaO·Fe2O3·6H2O等化合物。其中Ca(OH)2、3CaO·2SiO2·3H2O能迅速溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露并与水发生反应，这样周围的水溶液逐渐达到饱和，当溶液达到饱和后，水分子继续深入颗粒内部，但新生成物己不再溶解，只能以分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。CaSO4占水泥含量的3%，它与3CaO·Al2O3一起与水发生反应，生成“水泥杆菌”，使大量自由水以结晶水的形式固定下来，对高含水量软粘土强度的增长有特殊作用。

1.2 粘土颗粒与水泥水化物的作用

水泥的水化物生成后，有的自身硬化形成水泥骨架，有的与周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。

1）团粒交换作用。软土作为一个多相散布系，和水结合表现出一般的胶体特征，其表面带有Na+或K+，能和水泥水化生成的Ca2+进行当量吸附交换，另外水泥水化生成的凝胶粒子，其比表面能有强烈的吸附活性，与土团粒进一步结合，形成水泥土团粒结构，并封闭土团间的空隙，使水泥土的强度大大提高。

2）凝结反应。随水泥水化反应的深入，溶液中析出大量Ca2+，在碱性的环境中，当其数量超过离子交换的需要量后，能使组成粘土矿物的大部分SiO2及Al2O3与Ca2+进行化学反应。随着反应的深入，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。

3）碳化反应。水泥及水化物中游离的Ca(OH)2能吸收水、土和空气中的二氧化碳，发生碳化反应，生产不溶于水的CaCO3，增加了水泥的强度。

2 水泥土搅拌桩强度的影响因素

1）水泥掺入比及水泥强度等级。水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，水泥土的强度随水泥强度等级的提高而增加。一般，水泥强度等级提高1级，水泥土的强度增加45%～95%，表1水泥强度等级对水泥土强度的影响结果。

图1 无侧限抗压强度与水泥掺入比的关系

2）龄期。水泥土的强度随着龄期的增长而提高，一般在龄期超过28d后仍有明显增长。不同龄期的水泥土无侧限抗压强度间的关系如下：

fcu,7=(0.47~0.63)fcu,28                （1）

fcu,14=(0.62~0.80)fcu,28               （2）

fcu,60=(1.15~1.46)fcu,28               （3）

fcu,90=(1.43~1.80)fcu,28               （4）

fcu,90=(2.37~3.73)fcu,7                （5）

fcu,90=(1.73~2.82)fcu,14               （6）

式中fcu,7、fcu,14、fcu,28、fcu,60、fcu,90分别为7d、14d、28d、60d和90d龄期的水泥土无侧限抗压强度。当龄期超过3个月，水泥土的强度增长才缓慢。某个龄期（t）的无侧限抗压强度fcu,t与28d龄期的无侧限抗压强度fcu,28的比值关系如（7），通常以90天龄期的无限侧抗压强度作为水泥土的强度设计标准值。

fcu,t / fcu,28=0.124t0.4197               （7）

3）土的含水量对强度的影响。水泥土的无侧限抗压强度fcu随土样含水量的增加而降低（如表2），当土的含水量从45%增大到155%时，无侧限抗压强度fcu则从2320kPa降至260kPa，一般情况下，土样含水量降低10%，则制成的水泥土的强度fcu可增加10%～50%。

4）有机质对强度的影响。水泥土中的有机质使土样具有较大的水溶性和塑性及膨胀性低的渗透性，并使土的酸性增加，使水泥的水化反应受到抑制。

3 工程实例及地基承载力设计

某学校学生公寓楼，平面呈“一”字形，长101.4m，宽20.2m，建筑高度为20.15m，层高均为3.2m，耐火等级为二级，室外地面设计标高－0.75m。结构类型为砖混结构，层数为六层，建筑面积为11680m2，地基承载力设计标准值为175kPa，抗震设防烈度7度，设计基准期为50年，重要性等级为三级，其地质勘察情况（如表3）。

1）桩水泥掺入比及掺入量计算。深层搅拌桩水泥掺入比可根据要求选用（7、10、12、14、15、18、20）%等，可按下式计算：aw=W/V0×100%；水泥掺入量按下式计算：a=W/V。

式中aw—水泥掺入比（%）；W0—被加固土的湿重量（kg）；W—掺加水泥重量（kg）；a—水泥掺量（kg/m3）；V—被加固土的体积（m3）；水泥掺量采用180～250kg/m3。

2）单桩竖向承载力的计算。单桩的设计主要是确定桩长和选择水泥掺入比，使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近。单桩竖向承载力标准值根据现场载荷试验确定，使桩身材料强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力，或根据水泥土搅拌桩的单桩承载力公式（8、9）计算，取其较小值：

          （8）

               （9）

式中：fcu,k－与水泥土搅拌桩身加固土配比相同的室内加固土试块－的90d龄期无侧限抗压强度平均值（kPa）；η－桩身强度折减系数；Up－桩周长（m）；Ap－桩的横截面积（m2）；n－桩长范围内所分的土层数；qsi－桩周第i层土的侧阻力特征值；li－搅拌桩长度（m）；qp－桩端天然地基上的承载力标准值（kPa）；α－桩端天然地基土的承载力折减系数。

从安全承载力方面考虑，l=10m满足要求的。

经两者比较，取较小值。

3）搅拌桩复合地基承载力的计算。当桩的间距较大时，水泥土搅拌桩可与周围的软土组成柔性桩复合地基。搅拌桩复合地基的承载力标准值公式（10）计算：

   （10）

式中fspk－搅拌桩复合地基承载力标准值（kPa）；m－搅拌桩面积置换率；fsk－桩间天然地基土承载力标准值（kPa）；Ap－桩的横截面积（m2）；Ra－单桩竖向承载力标准值（kN）；β－桩间土承载力折减系数。

由上部计算荷载知，地基承载力的特征值fspk=F/b=140kpa，fs,k=85~350kpa。

4）置换率和桩数的计算。根据上部结构对地基要求的承载力fspk，和单桩设计的承载力Ra可以计算搅拌桩的置换率m和总桩数n。

m=(fspk-βfsk)/(Ra/Ap-βfsk)             （11）

n=mA/Ap                   （12）

式中：A—需加固的地基面积（m2）

桩端未经修正的承载力特征值为230kPa，由于桩端土为可塑的硬土，拟建公寓楼的重要性等级为三级，故β应取较小值0.1。

从地基承载力要求和计算简便方面考虑，取m=23%，

n=mA/Ap=2764=2800根

5）水泥土搅拌桩复合地基沉降验算。水泥土搅拌桩复合地基的变形由复合土层的变形S1和桩端下未加固的土层的变形S2组成。即

  S=S1+S2                 （13）

其中S1=(Pz+Pzl)/2Esp                （14）

  Esp=mEp+(1-m)Es               （15）

式中，Pz—搅拌桩复合土层顶面的附加压力值（kPa）；Pzi—搅拌桩复合土层底面的附加压力值（kPa）；Esp—搅拌桩复合土层压缩模量（kPa）；Ep—搅拌桩的压缩模量，可取（100～120）fcu（kPa）；Es—桩间土的压缩模量（kPa）。

由已知条件可计算出：

其中Ep为水泥土搅拌桩的变形模量，当水泥土桩的无侧限抗压强度fcu=0.1~3.5MPa时，取Ep=10~550MPa

经验算pz+pcz

4 结论

水泥搅拌桩加固土是在水泥的水解和水化反应后，与粘土颗粒发生交换、凝结和碳化反应，生成不溶水的固体化合物，增加和地基的强度。根据加固机理，分析了水泥土搅拌桩强度的影响因素，试验结果和数据表明，水泥土搅拌桩的无侧限抗压强度随着水泥掺入比的增加而增大，当水泥掺入比aw≥5%时，水泥土的无侧限抗压强度fcu与水泥掺入比aw更接近线性关系。同时随着水泥强度等级的升高而增大；在90d龄期内，龄期越长，水泥效率越高，即强度越高。此外，天然土中含水量要明显高于加固后水泥土的含水量，且含水量越高，强度越低。本文的研究成果为水泥土搅拌桩在地基加固处理中的应用提供了理论依据。

参考文献

[1]龚利民.水泥土搅拌法在滨海相软土地基处理中的应用.河海大学硕士学位论文[D].2003,12:11～15.

[2]刘松玉等编著.粉体桩复合地基理论与工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社.2006,12

[3]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)[S].2002

作者简介

水泥土搅拌桩沉降变形分析 篇4

关键词：水泥土搅拌桩,复合地基,沉降变形

水泥土搅拌桩复合地基是目前软弱地基处理的常用方法之一,本文对现有水泥土搅拌桩沉降公式进行了探讨,并结合工程实例,对工程建筑物水泥土搅拌桩复合地基群桩沉降变形进行了数值模拟,找出了水泥土搅拌桩复合地基位移场、变形特性的基本规律。

1 水泥土搅拌桩沉降变形的计算理论与方法

对水泥土搅拌桩进行沉降计算时,把水泥土桩复合地基沉降的计算分为两部分:加固区沉降(S1)和下卧层沉降(S2),复合地基总沉降表示为两部分之和:S=S1+S2[1]。

1.1 水泥土桩复合地基加固区的沉降计算

在工程中,复合模量法(Ec法)作为一种方便的计算方法被经常的使用。加固区土层压缩量S1表示如下:

其中,n为加固区土的分层数;Eci为第i层复合土体的复合压缩模量;Δpi为第i层复合土层上的附加应力增量;Hi为第i层复合土层的厚度。

1.2 未加固下卧土层的沉降计算

在计算未加固下卧土层的沉降时,分层总和法和规范法经常被采用。

其中,p1i为第i分层土的自重应力平均值;p2i为第i分层土的自重应力平均值与附加应力平均值之和;ei为第i分层土对应于p1i的孔隙比;Hi为第i分层土的厚度;ai为第i分层土的压缩系数;Esi为第i分层土的压缩模量。

1.3 工程实例

1.3.1 工程概况

珠海某特种气体厂厂区某车间持力层为人工填土和软弱冲积土层,设计采用水泥搅拌桩加固处理,搅拌桩桩径为500mm,桩长为14m,置换率为0.178,水泥土的无侧限抗压强度为2.7MPa,独立基础下按正方形布置,桩距为1.0m,复合地基设计承载力一般为200kPa,实测沉降为46mm。

该厂区的地质概况见表1。

1.3.2 沉降计算

1)水泥土桩复合地基加固区S1的计算。

采用复合模量法进行计算,复合压缩模量Ec的确定采用面积加权平均法:

其中,Ep为桩体压缩模量;Es为桩间土压缩模量;m为复合地基置换率。

由此可计算出加固层S1值为:

2)水泥土桩复合地基下卧层S2的计算。

本文对下卧层S2的计算,采用分层综合法:

其中,θ的取值按GB 50007-2002建筑地基技术设计规范取值。

按分层总和法计算出下卧层的最终沉降为88.5mm,总沉降S=S1+S2=33.6+88.5=122.1mm。若按规范法,计算下卧层的沉降为132mm,总沉降S=S1+S2=33.6+132=165.6mm。

2 水泥土搅拌桩沉降变形有限元分析

2.1 水泥土搅拌桩沉降变形有限元分析理论

Biot从固结理论机理出发,得出了渗流固结过程中土体任意点的孔隙水压力和位移,为利用计算机求解复合地基沉降变形提供了理论基础。

2.2 ANSYS有限元模拟水泥土搅拌桩沉降变形

ANSYS所用模型为DP(Drucker-prager)模型[3],其塑性行为被假定为理想弹塑性。此外,该材料考虑了由于屈服而引起的体积膨胀,但不考虑温度的影响。

模拟以四根桩土复合地基来代表群桩复合地基的变形,模型边界长度为50m,深度选为桩端下延伸至桩长一倍的深度。荷载为150kPa,垫层厚度为30cm。桩、土、垫层均采用Plane42单元,网格划分由程序半自动完成,在桩间和桩端进行网格加密,边界条件为侧向无水平位移,底边完全固定。

经模拟计算,复合地基(桩长14m,桩距1m)的最终沉降为64mm,和实测结果46mm较为接近。为了寻找当桩距一定,桩长不同时复合地基的沉降规律,本文模拟了不同桩长(6m,10m,18m,22m)时复合地基的沉降。

根据计算结果可绘出不同桩长时桩体分担的荷载图及复合地基整体沉降随桩长的变化规律曲线(见图1,图2)。

从图1,图2中可知,如果桩长增长到18m,整个加固区的附加应力都有所减小,但是相对于14m桩长时减小幅度不大,即桩长过长时,不利于充分发挥桩作用。此外,随着桩长增长,复合地基整体平均沉降减小。其原因为桩长较短,上部土层附加应力很大,局部超过了土的极限承载力。当桩长增加时,下卧层压缩厚度的变小使得作用在其上的附加应力变小,从而下卧层的沉降减小;桩长的增加使加固层的厚度变大,复合地基的变形逐渐由软弱下卧层为主转化为由加固层和下卧层共同承担,虽然加固层的沉降有所增加,但增加幅度不大,复合地基的沉降量仍在减小。这说明增加桩长能使复合地基整体沉降有一定程度减小。但是,桩长增加到一定程度后,位移场的分布基本稳定,继续增加桩长对减少复合地基整体沉降几乎不再产生什么效果。这说明对于一定桩距的水泥土搅拌桩复合地基,就控制其变形来说,存在一个最优桩长。复合地基沉降随桩长的变化曲线,可以作为设计中确定桩长的依据,以避免使用过长的桩,减少经济上的浪费和施工中的困难。就本工程来说,最优桩长应该为12m～14m之间。

3 结语

1)应力修正法和桩身压缩量法目前则仅限于用来对复合地基沉降进行定性的分析。对于所选工程来说,公式计算的误差达到119.6mm,ANSYS模拟计算可降低一定误差。

2)桩长的改变对水泥土搅拌桩复合地基的承载特性有较大影响,随着桩长的增大,承载荷载逐渐增大、沉降逐渐减小,当桩长达到一定长度,承载荷载及沉降变化减小。对于实际工程,可通过ANSYS进行模拟计算出最优桩长。

3)目前对于复合地基的沉降变形公式还没有一个较为完全合理的公式,尤其是对于下卧层顶面的附加应力的确定问题,虽然本文用应力扩散法确定了下卧层顶面的附加应力,但是其准确性还需进一步的研究。

参考文献

[1]高大钊.岩土工程的回顾与前瞻[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[3]千长科.实体桩复合地基承载原理[J].岩土工程界,2000,3(2):22-25.

水泥土搅拌桩检查标准 篇5

1．灌砂量。≥95%。测量实际用砂量与设计体积比。不少于95%。2．地基强度。按设计指定方法检测，强度达到设计要求。

3．地基承载力。由设计提出要求，在施工结束一定时间后，进行砂桩地基的承载力检验。其检验方法因各地设计单位的经验等不同，选用标贯、静力触探及十字板剪切强度或承载力检验等方法。

按设计指定方法检验。其结果必须达到设计要求的标准。

每个单位工程不少于3点，1000m2以上，每100m2抽查1点；3000m2以上，每300m2抽查1点；独立柱每柱1点，基槽每20延长米1 点。一般项目：

1．砂料的含泥量。≤3%。取样，进行检验。检查检验报告。

2．砂料的有机质含量。≤5%。取样，用焙烧法试验。检查试验报告。3．桩位。≤50mm。尺量检查，根据桩孔放线检查。4．砂桩标高。±150mm。用水准仪检查。

5．垂直度。≤1.5%。用经纬仪检查桩管垂直度。控制在1.5%内。

施工前应检查砂料的含泥量及有机质含量、样桩的位置。施工中检查桩位、灌砂量、标高、垂直度。

土搅拌站 篇6

关键词:软土地基多向多轴搅拌水泥土桩施工方法

1 工程概况

广珠铁路第五标段DK170+563～DK182+660段路基表层为人工填土,以下依次为淤泥、淤泥质黏土、一般粘性土,基岩为花岗岩。路基基底处理设计采用常规水泥搅拌桩、旋喷桩加固,桩径均为0.5m,桩间距1.1～1.5m,搅拌桩桩长7～18m,旋喷桩桩长16～35m,搅拌桩要求28天无侧限挤压强度不小于1.2Mpa,单桩承载力78KN,旋喷桩要求28天无侧限挤压强度不小于2.0Mpa,单桩承载力130KN。由于本段临海,大多为水塘和水产养殖区,地基土大多为海相沉积流塑状淤泥、淤泥质土,具有含水量高、孔隙比大、液性指数大、有机质含量高,前期按常规搅拌桩试桩验证本场地淤泥常规水泥土搅拌工艺不易搅拌均匀,桩体无侧限抗压强度、单桩承载力达不到设计要求。需采用多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩进行处理。

2 工艺原理

多向多轴搅拌水泥土桩也是采用水泥浆作为固化剂,加固原理与常规水泥土搅拌桩相同,在地基深处将软土和水泥强制搅拌后,水泥和软土将产生一系列物理和化学反应,使软土固结改性,从而改善软土地基物理力学性质,提高复合地基承载力。优点是克服了常规水泥土搅拌桩施工中搅拌不均匀、浆液上冒的缺陷,桩身强度有较大提高。经室内实验室配合比试验桩身90天水泥土桩无侧限抗压强度可达1.2～2.0Mpa。

多向多轴搅拌水泥砂浆桩是采用水泥砂浆作为固化剂,即在纯水泥浆中掺入一定比例的粉细、中砂,增加地基土中的粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良土的物理力学性质指标,明显提高桩体无侧限抗压强度。该工艺攻克了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题,可适用于塑性指数大于25的粘土(规范规定粘土塑性指数大于25时不宜采用水泥土搅拌桩),同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度明显提高,经室内实验室配合比试验水泥砂浆搅拌桩桩身90天水泥土无侧限抗压强度可达1.5～5Mpa,成桩深度可达25m,因此可替代旋喷桩、低强度CFG桩,用于软土地基加固处理。

施工可利用现有的PH—5型粉喷桩成桩机械作为机架,由位于钻机底部操作台的动力系统,通过外钻杆转递动力,再通过钻杆顶部配备的专用传动箱,采用同心多轴钻杆,在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口,在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内杆正向旋转叶片同时搅拌水泥土的作用,阻断水泥浆上冒途径,把水泥浆控制在最上、最下两组叶片之间,保证水泥浆液在桩体中均匀分布和搅拌均匀,确保成桩质量的施工方法。

3 施工方法及工艺

3.1 施工工艺流程

3.1.1 柱形桩工艺流程 多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩进入已整平的场地和测放了桩位的地段准备施钻,施钻程序如下:①搅拌桩机就位、调平,钻头对准桩位;②搅拌、喷浆下沉:启动搅拌机,使其钻杆沿导向架向下搅拌切土,同时开启送浆泵向土体喷水泥浆,此时双轴上的多层叶片同时正、反向旋转搅拌直到设计深度;③达到预定设计深度后,在桩端就地持续喷浆搅拌30秒以上,使桩端水泥土充分搅拌均匀(下沉喷浆为总浆量的90%以上);④搅拌、喷浆提升:此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞,同时多向、多轴搅拌桩机钻杆上叶片正、反向旋转,继续搅拌水泥土;⑤搅拌完毕:搅拌、喷浆提升到地表或设计标高(提升喷浆量为总浆量的10%以下),完成单根多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩的施工。

3.1.2 T形桩工艺流程 ①搅拌桩机就位、调平,钻头对准桩位;②搅拌喷浆下沉:启动搅拌机,使其钻杆沿导向架向下搅拌切土,同时开启送浆泵向土体喷水泥浆,此时双轴上的多层叶片同时正、反向旋转搅拌直到设计深度;③达到预定设计深度后,在桩端就地持续喷浆搅拌30秒以上,使桩端水泥土充分搅拌均匀(下沉喷浆为总浆量的90～95%以上);④搅拌、喷浆提升:此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞,同时多向、多轴搅拌桩机钻杆上叶片正、反向旋转,继续搅拌水泥土,直到扩大头设计深度;⑤搅拌提升扩孔:改变内外钻杆的旋转方向,将外钻杆搅拌叶片伸展至扩大头直径,继续搅拌、喷浆提升;⑥搅拌完毕:搅拌、喷浆提升到地表或设计标高(提升喷浆量为总浆量的5～10%以下),完成单根多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩的施工。

3.2 试验参数选择

下钻钻进速度:钻进速度1.0～1.2m/min,转速60r～100r/min;

喷浆量不小于30L/m,下钻喷浆量占总浆量的90～95%以上;

提升速度1.5～1.8m/min;转速80r～120r/min;

喷浆量不大于10L/m,提钻喷浆量占总浆量的10%以下;

浆喷压力:0.4～1.0Mpa,喷水泥浆采用泥浆泵,浆喷压力采用0.4～0.6Mpa,喷水泥砂浆采用砂浆泵,浆喷压力采用0.6～1.0Mpa;

配合比:严格按设计配合比拌制浆液,施工应根据浆液浓度、泵送情况实时调整配合比。

4 质量控制措施

4.1 钻机就位必须正确,其孔位偏差不得大于50mm,钻杆垂直度偏差不得大于1%。钻机开钻前,现场施工员必须进行检查,及时调整。

4.2 施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求。管路系统的密封必须良好,管道必须畅通。

4.3 浆液的拌制严格按设计配合比控制,严格监督浆液的制作,搅拌时间必须达到要求,浆液的密度采用浆液比重计检测,不得采用一只桶边拌边抽的方式施工,在喷浆过程中浆液应连续搅动,防止浆液发生离析,确保成桩质量,每根桩检验的次数不得少于2次。

4.4 搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间,下钻深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量应符合施工工艺的要求,并应有专人记录。多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩到达桩端时,应原位喷浆搅拌30s,桩底水泥浆与土体充分搅拌均匀,再开始提升搅拌头,确保成桩质量。

4.5 成桩过程中,如因故停浆,继续施工时必须重叠接桩,接桩长度不小于0.5m。接桩时间不得大于24小时,否则应重打该桩。

4.6 施工中若发现喷浆量不足时,应按要求复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量。

4.7 现场各项原始记录必须真实、齐全。

5 成樁效果质量检验

5.1 轻型动力触探(N10)检验 成桩后3天内,采用轻型动力触探(N10)检查桩头每米桩身的均匀性和强度。

5.2 浅部开挖桩头质量检查 成桩7天后,采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆面下0.5m),目测检查搅拌的均匀性,量测成桩直径。

5.3 完整性、均匀性、无侧限抗压强度 试桩完成28天以后,选择2～3根桩于桩径1/4处、桩长范围内垂直取芯,观察其完整性、均匀性并拍摄照片,判断成桩效果,每根桩在不同深度处取3组试验样品作无侧限抗压强度试验。

5.4 单桩承载力检测 试桩完成28天以后,在桩身强度满足荷载试验条件时,采用单桩载荷试验验证单桩承载力能否满足设计要求。

6 结语

采用多向多轴搅拌水泥土(水泥砂浆)桩,通过多向多轴、多层叶片同时搅拌,可以克服常规水泥土搅拌桩的缺陷,成桩均匀性好,桩身强度明显提高。但对施工工艺要求较高,掌握不好容易出现质量问题。施工过程中,现场技术员,质检员、现场监理员要切实发挥出应有的作用,施工人员应具有高度的责任感,保证按施工规范施工,层层把关,并成立质量管理小组,贯穿整个施工过程,确保工程质量满足规范及设计要求。

参考文献:

复合地基——水泥土搅拌桩设计方法 篇7

1 复合地基承载力计算

根据《建筑地基处理处理技术规范》JGJ79-2002, 符合地基承载离特征值fspk应按复合地基载荷实验确定, 也可根据《规范》按9.2.5式估算。

式中:m-面积置换率;Ap-桩的截面积 (m2) ;fsk-桩间承载力特征值 (KPa) ;Ra-单桩竖向承载力特征值 (Kn) , 应通过现场载荷实验确定。

单桩竖向承载力特征值Ra可按桩身强度与桩周土摩阻力及端阻力 (经强度折减) 取二者小值确定, 详见《规范》。

大量应用搅拌桩处理地基地区, 一般按上式计算承载力, 其准确度与Ra值及β值选取有关, 故选取Ra、β值成为关键。搅拌桩应用工程不完全成熟区, 慎重选取该算式, 宜采用现场载荷实验确定承载力。

假设一建筑物采用筏式基础, 基础尺寸已为定值 (搅拌桩多用于处理城区软土地基, 周围建筑密集, 无法设计扩大基础减小基底压力) , 要求将基础底部软土加固, 提高地基承载力已满足规范要求。

确定桩长、桩径、掺入比, 然后设定面积置换率按上式进行初算, 根据设计数据进行现场试验性施工, 再进行复合地基载荷试验。所测出f'spk小于或远大于fspk, 则设计不合理, 不满足承载力要求或不经济, 改变m值再试施工搅拌桩, 进行载荷试验, 通过上述计算, 得出合理的设计参数m值。

可见上述计算方式太过冗长, 增加试施工费用, 现采用以下计算求解复合地基承载力:

式中:σsp-复合地基反力P (KPa) ;σs-桩间土压力 (KPa) ;σp-桩体压力 (KPa) ;

m-面积置换率;n-桩土应力分担比。

限制条件:σs≤桩间土承载力fsk;σp≤桩体承载力fp

式中 (1) 、 (2) 中σs p是由载荷试验求出σs、σp后导出, 对于深层搅拌桩复合地基, 桩体主要对地基土起置换作用, 而挤土、扰动作用不占主导, 故认为桩间土的力学性状不改变, 按图p～s关系图, σs理论上可等同于f'spk值, 根据桩土“等变形”条件进行现场单桩载荷试验及天然地基载荷试验, 根据试验结果绘制p～s关系曲线图。

根据单桩、桩间土载荷实验两条p～s关系曲线确定相应的极大值σ, s、σ, p, 选取两条曲线上适当的共同△值, 并将其代入 (1) 或 (2) 式, 其中n=σp/σs, 求出σsp极大值即可作为复合地基承载力标准值fspk。

该方法分别采用单桩及天然地基载荷试验, 可求出桩土各自变形规律 (p～s曲线) , 引入等变形限制条件思路, 可避免复合地基载荷试验因改变m值需多次试验的缺陷, 仅在 (1) 或 (2) 式中改变m值, 即可求出不同的σsp的极大值, 使之向fspk逼近, 无须进行多次复合地基承载荷载试验, 可缩短试验、设计周期。

2 复合地基的沉降计算

搅拌桩复合地基沉降由两部分组成, 即桩长范围内复合层的压缩变形S1与桩端以下受力层 (下卧层) 压缩量S2之和 (S=S1+S2) 。

如果下卧层在整个压缩计算深度以下, 那么S2可以忽略不计 (S2=0) , 则S=S1, 只须计算S1值。

式中:Eop-桩体变形模量 (MPa) ;Eos-桩间土变形模量 (MPa) ;μp-桩体泊松比;μs-桩间土泊松比;△-共同变形量 (m m) ;σp-桩体所受荷载 (KPa) ;σs-桩间土所受荷载 (KPa) ;d-圆形压板的直径 (mm) ;Io-压板形状系数;Ep-桩体压缩模量 (MPa) ;Es-桩间土压缩模量 (MPa)

在p～s曲线上, 根据已知的σp、σs、△及d, 按 (3) 、 (4) 、 (5) 、 (6) 计算得Ep、Es。

复合地基压缩模量Esp可用下式计算:EspA=EpAp+EsAs (7)

式中:A-基础底面积;Ap-桩体总截面积;As-桩间土总面积

根据 (7) 式求Esp, 由《规范》 (11.2.9-2) 求得复合地基沉降量S, 但现有的工程沉降观测中实测值常小于计算出的沉降值, 而当下卧层处于压缩层范围之内时, 计算值与实测值差异更大, 可能是“应力分布假设”原因所致。

在沉降值计算中, 假设基底应力和复合地基内的应力是均匀分布的, 实际上, 复合地基中由于应力向桩顶集中, 两者并不均匀, 而沉降公式适用条件是假设应力均匀分布, 导致实测值与计算值的差异。

如果按桩、土共同变形的特征来分析, 桩体压缩模量Ep与桩间土压缩模量Es有较大差异, Ep常比Es大一个数量级 (10倍) , 桩体变形对复合地基 (复合层) 沉降起控制作用, 可见复合层的沉降量近似等于桩体压缩变形量。桩体压缩变形量采用下式计算:

式中:σ-基底总应力;σp-桩顶土应力;σs-桩间土压力;kp-桩体刚度系数;ks-桩间土刚度系数

假定桩体沿深度为均质体, 可将其当做均质地基, 采用均质地基沉降公式计算, 则复合沉降量S:

式中:ψ-沉降计算经验系数;Ep-桩体压缩模量;a-平均附加应力系数;L-桩长 (复合层厚度)

该式计算S值小于式 (8) 计算得出的Esp代入相关公式所得的沉降值, 较接近实测值。下卧层沉降计算, 下卧层某一深度应力σz根据布辛内斯克解答式计算。

布氏解答假定条件:假定地基土是连续、均匀、各向同性, 荷载置于半空间无限弹性体表面。实际建筑物基础并非为无埋式基础, 而是具有一定埋深, 根据明德林解答:当荷载作用于半空间无限弹性体内部时, 荷载作用面之下某一深度的应力值, 远小于按布辛克解答式得出的应力值, 比布氏解答更接近实际值。

根据明氏解答, 在地面以下深度Z处有一均布荷载作用于圆形面积上, 圆直径为R, 荷载为P, 则圆心O点的沉降量Soz为:

当圆形均布荷载作用于地面时, 即深度Z=0, 如按布氏解答式计算, 圆心O点的沉降量So为:

式中:μ-下卧层泊松比;Es-下卧层的压缩模量 (MPa)

将 (11) 除以 (12) 得:ξ=

ξ—修正系数

当R、Z、μ已知时, 容易得出当Z/R>0时, ξ<1。可见按明氏解答计算得的Soz总小于按布氏解答计算求得So。

明氏解答假定的基础是柔性基础, 直接用于计算刚性基础沉降量是不合适的, 其计算值与实测值有较大差异, 因复合地基是“柔性基础”, 明氏解答适用于复合地基。

3 处理深度计算

根据建筑物对沉降的要求, 在地基强度满足后, 求出基底应力, 分别按上述步骤求出复合层底应力及总沉降量, 如满足建筑物沉降要求, 则所假设桩长即为应该处理的深度, 如不能满足要求, 则应调整深度再进行计算, 逐次逼近计算得出恰当的处理深度。

由于上述确定处理深度即桩长的过程, 桩长只增大而不减小, 最小值即为前第2节所设定值, 对承载力不会有降低的影响, 通常不必因改变桩长而对承载力重新计算。

4 工程实例

某建筑浅基础底下为厚度8m的 (1) 层正常固结淤泥质土, 下卧层为 (2) 层硬塑状粘土, 设计采用深层搅拌桩处理 (1) 层, 桩端持力层为 (2) 层, 要求复合地基承载力特征值fspk=200KPa。按建筑控制变形20～30m m, 现场分别进行单桩及桩间土载荷试验, 取限制变形△=20mm, 得到桩体压力σp=540KPa, 桩间土压力σsp=60KPa, 按 (1) 式得:

σsp=180KPa<200KPa (取面积置换率m=0.25) , 不满足承载力要求。

取面积置换率m=0.30, 代入 (1) 式计算

σsp=204>200KPa, 满足承载力要求。

工程竣工后, 经一年的沉降观测, 平均总沉降22mm, 略大于载荷试验所取的20mm限制变形量。

参考文献

[1]JGJ79-2002建筑地基技术规范[S].

[2]林宗元.岩土工程治理手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 1996.

水泥土搅拌桩处理软土地基研究 篇8

加固饱和软黏土地基的一种较新的地基加固方法在工程中得到应用是水泥土搅拌桩。它是利用水泥作为固化剂, 用特制的深层搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体, 在地基深处将水泥与软土和固化剂一起强制搅拌, 让喷入的固化剂与软土充分拌合, 经过一系列的物理-化学反应形成抗压强度比土强度高, 并且具有整体性、水稳性的水泥加固土桩柱体, 形成由若干根这样的桩和桩间土共同构成复合地基。

水泥土搅拌桩作为一种深层搅拌施工法, 其喷射水泥浆液称为湿法, 其喷射雾状水泥粉称为干法。它们可以用来处理淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无地下水的饱和松散砂土等地基。

1 基本规定

在泥炭土、有机质土、软黏土、地下水等具有腐蚀性时和无工程经验的地区时, 必须通过现场试验确定水泥土搅拌法的适用性并在确定方案前应搜集拟处理区域内详尽的岩土工程资料。

施工过程中应记录和评价每一根桩的水泥用量、水泥浆液的均匀性、喷粉参数、搅拌次数和时间及成桩深度等, 这些如发现异常应查明原因及时采取补救措施。水泥土搅拌桩处理后的地基竣工验收时, 承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。

2 施工前的准备

2.1 技术准备工作

收集建设行政主管部门批准后工程建设项目文件、施工设计任务书、场地施工平面布置图、建筑设计和岩土工程勘察等资料。

由建设单位、设计单位和施工单位在现场采集土样, 做水泥土配合比试验, 并选择最佳水泥掺入量, 来确定搅拌工艺。

2.2 材料方面准备

根据设计的要求和现场场地情况, 来制定水泥的采购计划, 并准备好存放水泥地点, 来防止水泥受潮、变质;

当水泥进厂时应检查产品的标签、产品批号和生产日期等, 并按照批量和批号取样送检。

2.3 主要机具的准备

喷射用的深层搅拌机、湿法作业使用的灰浆泵、湿法作业使用的灰浆拌制机;湿法作业使用的冷却水泵;干法作业使用的粉体发送系统;干法作业使用的空气压缩机。

2.4 作业条件

1) 做好水通、电通、路通和场地平整。在老宅场地施工前对桩位用钎探检查有无条石、块石。如有应及时挖掘清除。

2) 按设计要求做好现场测量放线, 定出每一个桩位作出醒目标记。

3) 现场表土较硬需采用注水预搅施工, 在场地四周要开挖排水沟, 并设集水井。送浆 (粉) 管路的水平长度不宜大于50 (60) m。

4) 做到机械安装牢固平稳, 搅拌轴必须垂直, 其垂直度偏差不超过1%。桩位偏差不大于50 mm, 每一桩位均要做好相应的标志。

5) 每一台班由13人组成, 包括技术负责人1名, 司机、拌浆工、供料工各2名、司浆工、管线工、起重工、钳工、电工、记录各1名。

3 施工工艺

3.1“湿法”工艺流程

使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法, 简称湿法。其工艺流程如下图1。

3.1.1“湿法”操作工艺

1) 桩机的定位:利用起重机将桩机移到指定好的桩位。为确保桩位的准确, 需要使用定位卡, 控制桩位偏差不大于50 mm, 导向架、搅拌轴保持与地面垂直, 垂直度偏差不超过1%。

2) 搅拌机的下沉:当冷却水循环正常, 可以启动搅拌机的电机, 让搅拌机要沿导向架切土搅拌并下沉, 下沉的速度经由电机的电流表监控, 同时按配比拌制好水泥浆, 将它们入集料斗准备喷浆。

3) 喷浆搅拌机的提升:搅拌机的下沉到设计深度, 启动灰浆泵让水泥浆连续喷入地基土, 保持出口压力在0.4~0.6 MPa, 搅拌机一边旋转一边喷浆, 然后按已确定速度提升, 直到设计要求的桩顶标高。倘若搅拌头被软黏土包裹时应及时清除。

4) 重复搅拌机的下沉:土中的水泥浆和土充分搅拌均匀后, 需要再次将搅拌机一边旋转一边沉入土中, 直到设计深度。

5) 重复搅拌机的提升:搅拌机一边旋转一边提升, 直到设计要求的桩顶标高, 并上升至地面制桩完毕。

6) 清洗管道:向已经排空的集料斗内注入清水, 开启灰浆泵清洗管道, 直到基本干净, 然后将黏粘在搅拌头的土清洗干净。

7) 移动搅拌机位置:移动搅拌机位置并重复上述1~6步骤进行下根桩施工。

3.1.2 注意事项

1) 所使用水泥应该过筛并制备好的浆液不得离析, 泵送须连续不停止。

2) 喷浆量和搅拌深度须采用经国家计量部门认证的检测仪器自动记录。

3) 水泥浆液到达出浆口时候就应喷浆搅拌30 s, 在水泥浆与桩端土搅拌充分后, 开始提升搅拌机头。

4) 施工时若停浆应将搅拌头下沉到停浆点以下0.5 m处待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。

3.2“干法”工艺流程

使用干水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌法, 简称干法。其工艺流程如图2。

3.2.1“干法”操作工艺

1) 钻机定位:利用起重机将桩机移到指定好的桩位。为确保桩位的准确, 需要使用定位卡, 控制桩位偏差不大于50 mm, 导向架、搅拌轴保持与地面垂直, 垂直度偏差不超过1%。

2) 正转下沉:开启主空压机, 打开送灰管道, 钻机正转下沉, 风压控制在100~150 k Pa。

3) 反向转动:钻机钻进至设计深度, 钻机换档, 反向转动。

4) 喷粉提升:开启副空压机, 将料罐压力与送灰管压力调至正常, 开阀喷粉并提升。

5) 换向旋转提升:搅拌头提升至设计桩顶标高后停止喷粉, 搅拌头换向旋转提升至地面, 成桩完毕。

6) 移位:重复上述1~5步骤, 进行下根桩施工。

3.2.2 注意事项

1) 喷粉施工机械, 要配置经国家计量部门, 确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。

2) 搅拌头每旋转一周, 然后提升高度不得超过16 mm。

3) 当搅拌头到达设计桩底以上1.5 m时, 开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至地面下500 mm时喷粉机应停止工作。

4) 成桩过程中因故停止喷粉后将搅拌头下沉至停灰面以下1 m处后恢复喷粉时再喷粉搅拌。

4 质量标准

施工前应检查水泥及外掺剂的质量, 包括桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。在施工过程中应检查机头提升速度、包括水泥浆或水泥注入量、搅拌桩的长度及标高。施工结束后应检查桩体强度、包括桩体直径及地基承载力。

进行强度检验时要对承重水泥土搅拌桩取90 d后的试件, 然后对支护水泥土搅拌桩取28 d后的试件。水泥土搅拌桩处理后的地基竣工验收时, 承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验, 检验数量为桩总数的0.5%~1%, 且每一单项工程不应少于3点。水泥土搅拌桩质量标准应符合表1的规定。

5 工程质量通病治理

水泥土搅拌桩处理软土地基在施工中会常出现一些问题, 其质量通病及治理方法总结见表2。

6 结语

水泥土搅拌桩施工时应在场地周围挖掘集水沟, 防止水泥浆污染。做好安全环保措施, 灰浆搅拌或水泥集料斗处应搭设临时操作蓬 (一般为3 m×20 m) , 以防止粉尘污染。

目前我国很多沿海基地项目开发采用的水泥土搅拌桩复合地基, 通过严格执行项目设计标准并强化施工质量控制, 基本都能一次性通过地基加固的检验。实践证明足以证明水泥土搅拌桩是解决软土地基加固的好方法。

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摘要：本文介绍水泥土搅拌桩来解决软土地基加固的施工问题, 并详细地阐述了水泥土搅拌桩的施工工艺流程、方法、质量标准、要求。也给出了水泥土搅拌桩处理软土地基在施工中会常出现一些问题及治理方法。

关键词：软土地基,加固,水泥土

参考文献

[1]黄云.变径水泥土搅拌桩处理软土地基的应用研究[J].工程勘察, 2009, 37 (3) :10-13.

[2]牛志荣.路基处理技术及工程应用[M].北京:中国建材工业出版社, 2004.

[3]钱国超, 陈功.高速公路海相软土地基水泥土搅拌桩加固技术[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[4]陆芳, 浅谈水泥土搅拌桩加固软土地基[J].路基工程, 2006, 24 (1) :32-34.

[5]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].

水泥土搅拌桩基本性质及应用 篇9

1.1 工程概况

某车间长度为130m, 宽度为60m, 高度为15.5~24.6m, 共3层。该车间采用框排架结构, 其中5m及9m平台采用钢筋混凝土框架结构, 10m以上为钢筋混凝土排架结构, 屋顶采用两连跨30m梯形钢屋架和双层彩钢板屋面。

岩土工程勘察报告中土层分布如下:

第1层粉质黏土填土层厚度约为层厚0.20~8.50m, 疏松, 结构均一性差, 工程地质条件差, 不宜作为拟建建筑物天然地基持力层;地基土承载力特征值 (fak) 为100k Pa, 压缩模量平均值3.0 MPa;侧阻力特征值 (qsi) 10k Pa, 建议采用深层搅拌桩进行地基处理。

第2层粉质黏土填土层, 厚度约为层厚0.20~8.50m, 强度较高, 中等压缩性, 是桩基础良好桩端持力层;地基土承载力特征值 (fak) 为200k Pa, 压缩模量平均值7.3 MPa;侧阻力特征值 (qsi) 14k Pa, 桩端地基土承载力特征值 (qp) 200 k Pa, 建议采用深层搅拌桩进行地基处理。

1.2 水泥土搅拌桩承载力确定

车间5m及9m平台楼面活荷载标准值均为20k N/m2。屋面不上人。经整体建模计算后底跨部分柱底轴力为2500k N, 高跨部分柱底轴力为4100k N。

根据工程上部计算柱底内力, 初步确定地基处理后承载力特征值为160~180k Pa;根据要求达到的地基承载力, 应按公式先计算面积置换率m, 再推算出桩间距。

1.2.1 地基承载力特征值为160k Pa

桩径600mm, 截面面积Ap=0.282m2, 桩周长L=1.88m, 桩长li=3.9m (桩体进入第一层土3.4m, 第二层土0.5m) , 抗压强度平均值fcu=2.0MPa (实验室提供现场取土试验后提供结果) 。

单桩竖向承载力标准值:

桩身材料强度所控制的承载力值大于桩周土和桩端土所提供的承载力值, 满足要求。

复合地基承载力特征值:

面积置换率:

矩形布置;间距S=1m

式中, η为桩身强度折减系数, 取0.3;Up为桩的周长, m;qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值, k Pa;li为桩长范围内第i层土的厚度, m;qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值, k Pa;α为桩端天然地基土的折减系数, 可取0.4~0.6, 承载力高时取低值;β为桩间土承载力发挥系数, 取0.8;fsk为处理后桩间土承载力特征值, k Pa, 无试验资料时可取天然地基承载力特征值;d为桩身平均直径, m;de为根桩分担的处理地基面积的等效圆直径, m;m为面积置换率。

1.2.2 地基承载力特征值为180k Pa

桩径600mm, 截面面积, 桩周长L=1.88m, 桩长, 抗压强度平均值=2.0MPa, 桩长 (桩体进入第一层土4.5m, 第二层土0.5m) 。

桩身材料强度所控制的承载力值大于桩周土和桩端土所提供的承载力值, 满足要求。

设计过程中配置桩径600mm, 700mm两种直径, 通过调整桩长度和间距, 在不同的位置要求达到不同的承载力, 计算过程同上, 不一一列举。

2 水泥搅拌桩单桩及复合地基载荷试验报告结论

1#桩 (位于高跨部分) :桩长4.2m, 桩径600mm, 间距1.0m, 置换率0.282, 设计要求地基承载力特征值为180k Pa;最大试验荷载405k Pa, 最大沉降量63mm, 最大回弹量5.03mm, 回弹率7.88%, s/b=0.006对应的荷载值182k Pa (s为载荷试验承压板的沉降量;b为承压板宽度) , 地基承载力特征值为182k Pa。载荷试验点计算后的变形模量22.13MPa。

2#桩 (位于烟囱位置) :桩长3.45m, 桩径700mm, 间距1.0m, 置换率0.384, 设计要求地基承载力特征值为160k Pa;最大试验荷载360k Pa, 最大沉降量62mm, 最大回弹量5.38mm, 回弹率8.58%, s/b=0.006对应的荷载值171k Pa, 地基承载力特征值为171k Pa。载荷试验点计算后的变形模量20.80 MPa。

3#桩 (位于高跨部分) :桩长4.65m, 桩径700mm, 间距0.9m, 置换率0.474, 设计要求地基承载力特征值为160k Pa;最大试验荷载407k Pa, 最大沉降量61mm, 最大回弹量5.05mm, 回弹率7.88%, s/b=0.006对应的荷载值174k Pa, 地基承载力特征值为174k Pa。载荷试验点计算后的变形模量21.16MPa。

3 水泥搅拌桩在工程设计应用中的注意事项

1) 搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土等地基。

2) 深层搅拌设计前必须进行室内加固试验, 针对现场地基土的性质, 选择合适的固化剂及外掺剂, 为设计提供各种配比的强度参数[2]。加固土强度标准值宜取90d龄期试块的无侧限抗压强度。

3) 在水泥土强度在2.0MPa时, 桩长越短, 桩周土提供的单桩承载力特征值越小, 此时复合地基承载力受水泥土强度控制, 需要加大置换率, 缩小间距来满足要求, 不一定经济合理。

4) 当设计需要较高的复合地基承载力时, 建议适当增加桩长、桩径来解决, 桩侧和桩端阻力发挥到最大, 以达到经济合理的效果。

5) 国产搅拌机械设备工作压力小[2], 限制了搅拌桩的施工质量, 设计中桩的长度不宜超过10m。

6) 在基础设计沉降计算中应注意, 土层的深度和压缩模量都应按处理后的土层厚度输入, 变形模量需实验室提供的搅拌桩压缩模量及桩间土的压缩模量按置换率计算得出。计算结果应与实际试验结果进行比较, 相差较大时应调整桩长, 并选择较好的桩端土层。

7) 在基础与桩顶间设置300mm厚的砂石垫层, 充分调动桩间土的承载力, 同时避免桩头破损。利用垫层的扩散作用, 加大软土的受力面积, 可将搅拌桩布置在基础以外, 但超出范围不宜大于桩径。

4 结语

水泥土搅拌桩最大限度地利用了原土, 加固后土体的重度基本不变, 不会产生附加沉降;本文结合工程实例, 对水泥土搅拌桩进行了合理的确定, 计算结果和实际工程建设验证了搅拌桩设计的合理性和可行性, 实现了较好的社会经济效益。。

参考文献

[1]龚肖南.地基处理手册 (第三版) [K].北京:中国建筑工业出版社, 2008

水泥土搅拌桩施工异常现象的处理 篇10

水泥土搅拌桩施工工艺流程:地上 (下) 清障→深层搅拌机定位、调平→预拌下沉至设计加固深度→配制水泥浆 (粉) →边喷浆 (粉) 边搅拌提升至预定的停浆 (灰) 面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求, 喷浆 (粉) 或仅搅拌提升至预定的停浆 (灰) 面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩

兰州卷烟厂天水分厂经济住宅小区1#～11#楼工程, 建筑面积67967㎡, 均为五层或六层的框架结构。场地地层结构依次为:①粉质粘土;②粉土层 (其中的粉质土亚层②1属弱透水层、粉质粘土和粉土层中的粘土亚层②2为相对隔水层) ;③圆砾层属强透水层。水位埋深为3.70～6.50 m, 各土层性质见表1:

原设计采用湿法作业。根据设计要求, 通过九组工艺试桩确定工程桩施工参数指标及配比, 水泥掺入量为原土重量的20%, 水泥用量360kg/m3。

1 机械设备的选用

水泥土搅拌桩机械设备采用铁道部武汉机械研究所生产的PH5型喷、粉两用深层搅拌桩机。桩机钻头为同厂生产的浆喷双层十字叶片钻头。本机的钻机部分为机械传动, 多挡旋转、给进速度, 并设有过载保护装置。电脑监控流量计, 监控钻进深度和喷浆 (粉) 量 (包括总浆 (粉) 量和段浆 (粉) 量) 。喷浆 (粉) 系统采用无级调速方式控制喷浆 (粉) 量, 搅拌头每转一周, 螺距固定不变 (15㎜) 。

2 施工中出现的异常现象

1#楼2148根桩。3#楼1969根桩。在施工过程中检测单位经现场钻芯取样认为合格, 没有提出疑义。在这期间5#、2#、4#、6#、7#、8#、10#楼桩基施工陆续开始。

7#、8#楼地基水泥土搅拌桩施工过程中, 出现异常泛浆, 电流明显小于1#、3#楼, 且下卧层不持力的现象。经地勘人员现场勘察, 认为7#、8#楼地质情况与地质报告相符, 设计方认为可以继续施工。三天后对8#楼桩身进行抽芯检测时, 连续两根桩出现桩身中、下部水泥搅拌严重不均匀现象 (即“无浆段”或“浆包泥块段”现象) 。随后对7#楼也进行抽芯检测, 结果也表明桩身3.5 m以下出现同样情况。

3 查找原因

邀请桩基专家, 召开现场专题论证会。经过专家及施工人员对现场桩基施工过程观察、分析, 初步判断可能存在以下几个方面的原因:①地勘报告中没有反映出地层中有透镜体粉质粘土硬层和粉质粘土软层夹层, 但实际上该小区地层变化较大。由于水泥土桩施工对地层要求较高, 用试桩的工艺参数来施工工程桩不一定完全适应。②操作方法中是否符合客观实际;③小区靠北面即7#、8#楼的位置, 软土层中的含水率较高, 土质已达到饱和状态, 湿法施工已不适宜该区域土层。以上几个方面的原因, 还要进一步通过现场试验调整来探究。

3.1 整施工工艺参数

操作人员根据深度显示仪和钻进电流的变化仔细掌握地层的变化, 局部调整钻进速度、提升速度、喷浆量、复搅次数等各项施工工艺参数, 司泵工和司钻工密切配合, 加强联系, 根据监控电脑的显示变化, 随时调整送浆量和送浆压力, 防止溢浆。使施工参数适应地层的变化, 消除溢浆, 保证桩土搅拌均匀。

1) 在遇到透镜体 (硬层) 时, 采取“快钻慢送”的方法, 即在遇到硬层时提高桩机的钻进速度, 迅速穿透硬层。同时司泵工应减少送浆量, 防止溢浆。在硬层以下的粉质粘土软层中增加1～2次复搅, 在软层中的搅拌应降低提升速度 (档位) , 尤其是在溢浆部位反复补浆, 保证每段桩身均匀送浆。

2) 无硬层的粉质粘土软地层区域, 应在软土变化地层以下增加一次搅拌, 并应减小在第一次的钻进搅拌过程中的送浆量, 在加大后两次的复搅的喷浆量。

3) 控制复搅次数与注浆量。“两搅两喷”工艺有时候并不能达到搅拌均匀的效果, 此时应该适当增加复搅次数。施工过程中遇到喷浆不满上下两次就已喷完设计水泥定额用量时, 一定不要停止喷浆, 要继续喷浆。

4) 、出现溢浆情况时, 司钻应估计溢浆量, 采取复搅的方法给桩土中补足外溢的浆量。

5) 拌料人员应严格执行定量加料制度, 严格执行材料配合比。依据规范要求暂将0.55的水灰比调至0.50以内, 坚持单罐单桩灌浆, 多次复搅的操作工艺, 加强过程的控制。

3.2 操作方法中查找问题

1) 泵压如果过低, 冲不开周边土体, 则将使桩体中间水泥含量高于周围土体, 尤其在土层为粘性土时。泵压也不能过高, 泵压过高将不稳定, 桩体会出现不均匀的水泥土团块, 使承载力降低。泵压一般取0.4Mpa左右。

2) 走浆时间控制不准, 搅拌杆初下沉速度过快。搅拌桩施工时, 输浆管长度是随着前台与后台的距离变化的, 浆液从挤压泵到搅拌机喷浆口的时间也因输浆管的长度变化而变化, 这是施工中不能忽视的现象。同时搅拌杆下沉或提升速度也是影响水泥与土拌合均匀程度的重要因素。

3) 施工过程中没有严格实施下、上、下1/2～1/3桩长喷浆, 有如下原因:

①施工单位偷工减料减少水泥用量;

②挤压泵压力过大;

③皮管过粗;

④水灰比控制不准 (主要是水灰比太小) ;

但是通过调整工艺参数和操作方法, 7#楼桩基均匀性虽然有所好转, 但效果不佳。8#楼和10#楼的桩基施工, 仍未得到改善, 还是出现了严重的溢浆和水泥搅拌不均匀现象。

3.3 土质检验分析

对1#、7#、8#楼进行地层钎探。1#楼在自然面5 m左右出现含水率较高、粘性较大的粘性土, 而7#楼在自然地面约1.8m以下, 便开始出现含水量较高、粘塑性较大的粘性土。

对钎探的土样做颗粒分析, 结果反映:1#楼含水率在17.7～18.3%, 液限26.5～29.3%;7#、8#楼含水率在21.6～28.6%, 液限25.4～30.9%, 7#、8# 楼的含水率已接近甚至超过液限。随着粘塑性地基土含水量增高, 土的粘性更大, 容易形成泥裹钻头叶片现象, 影响搅拌的均匀性。因1#、3#楼位于小区南面, 地下水位低, 高粘性土恰好在水位以下, 属非饱和状态, 因而未出现上述现象。

其次, 7#、8#、9#、10#、11#楼处于小区的北面, 从地勘报告分析, 北面地基水位较高, 秋季水位上涨, 加之农用灌溉用水下滲补给, 向北东方向流动, 引起粘性土层含水率增高处于饱和状态。经搅拌头强制搅拌容易形成粘性隔离面, 阻止了地基泥土与水泥浆液的搅拌结合 (如同水银 (汞液游离介质之处) 一样) , 水泥浆便会随钻杆旋转而溢出。

4 确定解决方法

为了证实以上结论, 根据以往的打桩施工经验, 改用干法 (粉喷桩) 施工。在8#楼地基处理边缘外成桩3根, 第二天, 对粉喷桩进行抽芯取样, 试样搅拌均匀。接着又对浆喷桩和粉喷桩进行了剖桩, 在两根桩的同一深度 (3.3～3.80m) 取样对比。结果表明:粉喷桩搅拌的均匀性明显好于浆喷桩, 粉喷桩水泥与土搅拌比较均匀;浆喷桩的水泥浆与土分离, 搅拌不均匀。

此结果反馈给设计院经设计同意, 小区位于北侧的8#、9#、10#、11#楼桩基施工改为干法, 各项施工参数指标根据工艺试桩, 水泥掺入量为原土重量的16%, 水泥用量288kg/m3。

干法施工机械仍采用原机械, 原机械为浆、粉喷两用深层搅拌机, 只更换后台设备中灰浆罐为粉喷罐就可以了。

5 两种工法施工效果对比

8#、9#、10#、11#楼桩基改干法施工后, 彻底消除了溢浆现象和改善了桩身均匀性, 而且检测单位钻芯取样抽检效果很好。为了探明原因, 对两种工法的效果分析对比:

1) 水灰比取值不同:规范规定湿喷法水灰比为0.4～0.6。但是在含水率较高时, 相当于把大量多余的水分又注入本来含水量就较高的软土中, 使最需加固的软弱土层反而因其含水量高而无法吸收水泥浆体, 造成浆体外溢, 桩体强度不均匀。采用粉喷法可调控各土层的水泥掺入量。且水泥粉吸收桩周软土中的水分, 桩体及桩间土强度均有较大幅度提高。

2) 工作机理不同:粉喷法是借助下沉时搅拌叶片旋转切削土体, 使高压粉体充斥叶片后空隙并被切削后的土体吸附;提升时叶片反转, 边搅拌边借助机械自重向下压迫土体使水泥土体密实。而浆喷法无论下沉或提升其搅拌头均向一个方向旋转, 且提升速度、喷浆压力、喷浆量, 转速均不易调控。土体 (特别是粘性较大、含水率较高的软弱土体) 难与水泥浆充分拌和, 易产生水泥富集块。

3) 早期强度不同:粉喷桩早期强度较高, 工程实际检测中, 则无论轻便触探击数、静荷载试验测得复合地基承载力或波速测试, 在其他条件相同和相近时粉喷桩均高于湿喷桩。

6 结论

在确定施工工法前对拟建的区域内应收集详尽的岩土工程资料, 尤其是软土层的分布范围、分层情况;地下水位及ph值;土的含水量、塑性指标和有机质含量。1、有机质含量高的软土有较大的膨胀性和低渗透性及较大的塑性和水溶性且具有一定的酸性, 这些都阻碍水泥的水化反应, 影响水泥土桩的强度。2、地下水的侵蚀:含有硫酸盐的地下水对普通水泥有结晶性侵蚀, 甚至使水泥丧失强度。3、根据不同的软土层进行工艺试桩, 不仅为工程设计提供承载力依据, 还应针对现场软土性质, 在室内标准条件下制备不同配比的水泥土试样, 进行不同龄期的室内加固试验之后, 选择合适的水泥品种、标号、水泥掺入比等, 为工程桩施工提供确凿的依据。

实践证明, 水泥土搅拌桩复合地基是适合软弱土场地的一种经济有效处理方法。但是, 应结合软土层的实际情况选择施工工法。在同一区域内, 针对不同性质的土层, 为了保证水泥土搅拌桩基的质量, 采用两种不同的工法施工也是很有必要的。

摘要：重点介绍应用水泥土复合地基处理高含水率软弱地基过程遇到的溢浆与搅拌不均匀现象, 通过改变施工工法, 保证复合地基桩身均匀性。

关键词：水泥土搅拌桩,深层搅拌法,粉体喷搅法,PH5型喷,溢浆

参考文献