三轴水泥土搅拌桩

三轴水泥土搅拌桩（共10篇）

三轴水泥土搅拌桩 篇1

1. 概述

随着城市建设的日益发展, 地下空间的开发规模也不断扩大, 深基坑工程也越来越多。基坑施工引起周边地下水位下降, 危及基坑周边环境安全, 宜在基坑周边设止水帷幕, 对基坑外的水进行截止。深层水泥搅拌桩止水帷幕就是用深层搅拌机在地基深部, 将软土和水泥强制拌合, 利用水泥和软土发生的物理化学反应, 使之凝结成水泥柱状加固土体墙, 既不让水流进坑内, 也不叫水流进坑外。实践证明, 该工法不仅节约成本, 而且可以较好地解决深基坑施工时所面临的承压水危害及周边环境保护等难题。

2. 基坑概况

哈励逊医院旧居住区改造项目, 位于衡水市中心地带。项目总规划面积8.6万平方米, 先期建设回迁住宅楼一栋, 地上24层, 地下2层, 建筑面积2.8万平方米, 剪力墙结构, 抗震设防烈度为7度。基坑平面尺寸为25m×63m, 基坑开挖深度为10.3m, 基坑保护等级为一级。

3. 基坑环境条件

基坑北侧距离哈院内科病房楼10m。相邻路面有给水、雨水、污水、煤气共4根管线需保护。基坑西侧距离哈院锅炉房5m。南侧距离医院1#旧住宅楼 (五层) 21米, 东侧距离医院3#旧住宅楼 (四层) 12.5米, 相邻路面有给水、雨水及煤气共3根管线需保护。工程施工环境复杂, 施工过程中需采取相应的监护措施, 确保周边环境的安全。

4. 地基土层特征

5. 水文地质条件

本工程地下水主要补给来源为大气降水和工业、民用弃水入渗回归, 汛期河流及坑塘蓄水对周围地下水也有一定的补给。由于地势平坦, 坡度较小, 侧向径流微弱。地下水位埋深2.60～2.90米, 年水位变幅约1.5米。水位在基坑底标高以上, 对土方开挖、基础施工影响较大。

6. 施工方案比选

由于基坑所处场地水文地质、环境条件复杂, 开挖深度大, 为防止微承压水产生突涌现象, 需按要求降低微承压水头, 确保基坑底部水头降至地面以下约11m。此方案将给周边环境带来很大风险。采用适当的技术方案来垂直隔断微承压水的水平补给, 以不降或少降坑外微承压水来达到保护周边环境的目的。因此, 对以下方案进行比选:

方案一:选用1000mm厚地下连续墙, 墙体有效深度18m, 该方案可有效保证基坑的稳定性及变形控制, 但面临接缝质量难以保证、成槽坍方难以控制。此方案成本投入较大, 衡水市尚无地下连续墙施工经验可以借鉴。

方案二:采用混凝土灌注桩与三轴水泥搅拌桩止水帷幕相结合的方式, 通过外围三轴水泥搅拌桩形成止水帷幕垂直隔断微承压水。但三轴水泥搅拌桩为全新工艺, 其隔水效果尚待验证。

经二个方案的权衡和比选, 最终确定采用方案二, 本工程围护结构由钢筋混凝土冠梁、钢支架形成整体的支撑受力体系。工程绝对标高20.800, 钻孔灌注桩外围设置三轴搅拌桩止水帷幕, 三轴水泥搅拌桩有效桩长18m, 设计参数为:Ф850@1200三轴水泥土搅拌桩, 单桩直径850mm, 组间咬合850mm (套打一根) , 组内咬合250mm, 桩心距600mm, 有效桩顶标高为-1.800, 桩数156组, 总4778立方米。采用P32.5级普通硅酸盐水泥, 水灰比1.5—1.7, 水泥掺量为20%。本工程设降水井9口, 直径700mm, 井深15m, 设观测井6口, 直径700mm, 井深10m。基坑平面图如下:

7. 施工部署

水泥搅拌桩和灌注桩总体数量较多, 是前期施工的主要内容, 二者平面距离较近 (静距为100mm) 有相互影响的可能, 若钻孔桩在前会出现扩孔和偏差造成搅拌桩难以下钻。若二者同时施工或没有足够时间间隔, 搅拌桩对土体的扰动及形成的水压会造成灌注桩成桩不利 (易造成塌孔) 。基于施工工艺考虑, 确保基坑支护体系施工质量, 先进行Ф850水泥搅拌桩止水帷幕施工, 待搅拌桩施工完成7天后, 再进行钻孔灌注桩施工。

8. 施工准备

8.1 材料准备水泥:

水泥材料选用32.5级普通硅酸盐水泥, 同时要求水泥新鲜、不结块。根据需要量准备充足, 以备搅拌桩能连续施工。

8.2 机械准备机具设备:

三轴搅拌钻机、履带式起重机、灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却泵、导向架、集料斗、提速度测定仪、电气控制柜等。

9. 工艺流程

清除地表障碍物→测量放线→开挖沟槽→桩机就位→拌制水泥浆→喷浆沉搅拌喷浆→提升搅拌→搅拌结束→移至下一桩位。

9.1 地表障碍物清理

搅拌桩须连续施工, 现场应符合“三通一平”的施工条件, 施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位, 以保证施工顺利进行。

9.2 测量放线

施工前, 先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点, 计算出围护中心线角点坐标, 利用测量仪器精确放样出围护中心线, 并进行坐标数据复核, 根据中心线放出桩位线, 用木橛钉好桩位, 并用白灰作标识, 以便于施打。

9.3 开挖沟槽

在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土, 为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁, 应事先用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽。根据本工程搅拌桩直径, 取槽宽约1.2m, 深度约0.8～1.0m。开挖沟槽余土应及时处理, 以保证正常施工。

9.4 桩机就位

桩机就位由当班班长统一指挥, 移位要做到平稳、安全。桩机定位后, 由当班班长负责对桩机桩位进行复核, 偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制, 施工前应在钻杆上做好标记, 控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长。利用经纬仪校对钻杆垂直度, 每次施工前必须适当调节钻杆, 把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。

9.5 水泥浆液拌制

施工前应搭建好拌浆施工平台, 平台附近搭建水泥库, 对全体工人做好详细的施工技术交底工作, 水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥, 水泥浆液的水灰比严格控制在1.5～1.7, 水泥总体掺量为20% (宜通过现场试验确定最佳水泥掺入量) , 外加剂木质素磺酸钙, 用量为水泥用量的0.2～0.25%。

9.6 喷浆、搅拌成桩

根据土质情况按计算速率, 放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉, 直到钻头下沉钻进至桩底标高。钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液, 每次下降时喷浆60%, 提升时喷浆40%。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1.0m/min, 按技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液, 钻杆提升完毕时, 设计水泥浆液全部注完。

9.7 施工记录施工过程中, 由专人负责填写施工记录, 施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、下沉 (提升) 搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比等。

1 0. 基坑信息化管理

1 0.1 地下水位监测

水位监测是采用观测井对基坑外的水位进行监测, 观测井布置在止水帷幕的外侧2m处。在观测井内设置水位管, 采用水位仪进行量测, 每天须连续观测水位并取得稳定初始值。相邻建筑物、重要管线或管线密集处应布置监测点。

1 0.2 基坑现象观测基坑开挖过程中应每天进行巡视, 观测止水帷幕有无开裂、渗漏, 周围建筑物有无裂缝, 周边道路、地面有无裂缝、沉陷等。应特别加强雨天和雨后的监测, 对各种可能危及基坑安全的水害来源监测, 如场地周围上下水道、贮水池、化粪池渗漏水等;做好监测记录, 异常情况立即报告。

1 1. 效果检验

止水帷幕施工期间严格控制各项指标参数。通过局部与整体相结合的方法对三轴水泥搅拌桩施工效果进行检验。首先, 桩体形成14d后进行钻孔抽芯检验, 桩体强度均达到设计要求的强度指标, 桩间结合紧密, 未发现分叉、缺浆等现象。其次, 在止水帷幕全部施工结束15天后, 对基坑进行大开挖, 基坑无开裂渗漏现象发生, 原有地下水抽干后, 坑内基本保持干燥。实践证明三轴水泥搅拌桩防渗效果好, 为哈院回迁住宅楼主体工程施工创造了良好的施工环境。

1 2. 结语

三轴水泥搅拌桩在哈院住宅楼深基坑施工中取得成功应用, 证明了三轴水泥搅拌桩止水帷幕不仅能降低施工难度、节约成本, 而且能从根本上解决复杂地质水文条件下深基坑施工抽水降压所带来的周边环境保护问题。在城市建设过程中推广和应用该工法具有重要的意义。

三轴水泥土搅拌桩 篇2

1工程概述

1.1工程概况

220KVXXXZZ变电站基础处理（粉喷桩）工程场地位于XXX市VVV站北侧，由ZZ省电力工业局输变电工程公司投资兴建，采用水泥土搅拌桩（干法）进行施工处理。本工程水泥土搅拌桩总数为10680根，按每根10m计算，工程量约106800m。

1.2场地岩土工程地质条件

根据勘探和选址勘测资料得知，所址区上部覆盖第四系下伏第三系泥岩。地层工程地质特征自上而下分述如下：

1、粘土：黄褐色，香蕉林区，层厚0～1.5m，呈可塑状态，表面含有植物根系，地基承载力特征值为170KPa。素填土：鱼糖填充部分，尚未固结，厚0.5～4.5m。

2、淤泥：灰黑色，呈流塑状态，含有多量有机质，有腥臭味，局部夹粉细砂薄层。厚007～7.7m，地基承载力特征值为35KPa。

3、粉砂：灰黑色或浅黄色，主要由石英、长石颗粒组成，混多量的粘性土约占15%，夹有淤泥质粘土薄层。饱和，呈松散状态。层厚1.7～13.0m,地基承载力特征值为65KPa。

4、淤泥质粘土灰黑色，流塑，有腥臭味，局部夹有粉细砂薄层，层厚0～7.0m，地基承载力特征值为65KPa。

5、粘土：分多层，灰黑色、浅黄色～灰白色，可塑，硬塑，局部混有少量粉砂及砂。层厚0～5.1m，地基承载力特征值为120～220KPa6、细砂：灰白色或浅黄色，主要由石、长石颗粒组成，混有多量性土，饱和，密实，局部为中密状态。层厚0～6.0m，地基承载力特征值为220KPa。

7、粗砂：分两层，浅黄色、灰白色，主要由石、长石颗粒组成，最大粒径约50mm，分选性一般，磨圆性差，呈次棱角状。混有多量粘性土，及卵石，卵石粒径一般为30mm，饱和，密实,层厚2.7～16.0mm，地基承载力特征值为250～300KPa。

8、泥岩：灰黑色，主要由泥质矿物组成，泥质结构，中厚层状构造，强风化，呈硬塑或坚硬状态的粘性土状。顶板埋深20.5～27.0m, 地基承载力特征值为300KPa。

1.3编制依据

本工程施工组织方案根据场地地质条件、施工场地条件,《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002），《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002），ZZ省《建筑地基基础设计试行规程》（DBJ15-31-2003）《建筑桩基基础工程施质量验收规范》（GB50202—2002），施工设计图纸等有关资料编制。

1.4施工场地和周边环境条件

1．2．1地形地貌

本工程位于ZZ省XXX市VVV站北侧，南侧距离东江0.5km左右。北侧距麻涌公路2km，东侧与香村河相临。属于东江1级阶地地貌，地面高程为－2.00m～2.60m之间。85%为鱼塘，其余为香蕉林，鱼塘已被吹填写泥砂。

2.设计参数和工作量

2.1设计参数

本工程设计基础处理采用水泥土搅拌桩，桩径为500mm，有效桩长均为10m，水灰比0.5，采用32.5R级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺入量应大于加固土质量的17%，且不小于60kg/m。成桩后复合地基承载力持征值：围墙挡土墙部分为120KPa，道路、车场、电缆沟部分为100KPa；且桩身抗压强度标准值不小于1.3MPa。设计桩顶标高：围墙、挡土墙为2.0m,道路及停车场为4.0m,主变坑

为4.0m,1.0m以上宽电缆沟为3.0m,1.0m以下宽电缆沟为4.0m。

2.2工程量

本工程总桩数为10680根，设计桩长均为10米，工程量106800米。施工方案

3.1施工准备

1)现场踏勘，熟悉场地条件和周围环境，收集有关勘测资料。参加图纸会审和技术交底。编写详细施工组织设计。

2)搞好“三通一平”查明并记录好场地内的地下建筑物和各种地下管线的位置和标高，采取必要措施，以免因施工而破坏。若地表层为软弱粘性土或易液化流动的砂土且地下水位较高时,宜采用人工降水或铺设一定厚度的砂、砂砾或碎石使地表形成硬层。

3)现场搭设临建设施。

4)根据工作量和施工工期要求，确定机械设备的数量，对全部施工机具进行维修、调配与试车。

5)现场施工人员的调配，以“作业班”为单位配齐各岗人员，并进行质量技术和安全交底，并做好记录存档。

6)会同建设单位技术人员共同检验和确认红线桩和标准水准点后进行现场测量放线（若标准水准点距离站址较远，至少引2个标准控制点至站址附近，保护至施工检测验收完毕），埋设轴线桩、水准点标桩，并用白灰或其它方法标示桩位位置。

7)按施工规范及有关施工规程要求，填报开工申请手续，包括开工报告、开工报告审报表、施工组织设计报审表、施工进度计划报审表等。

3.2施工步骤

1）已平整好的场地上标示桩孔位置，对轴线和桩位进行复检，并同监理单位办好签证手续。

2）桩机就位、调平。

3）预搅下沉至设计加固深度。

4）制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。

5）提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计 确定的提升速度提升搅拌机。

6）移位。重复上述2～5步骤，再进行下一根桩的施工。

3.3施工流程

施工流程见下图。水泥土搅拌桩工程施工方案

在整个施工过程中，此工序要连续进行，直到达到设计要求的桩长，即完成该桩的施工。

3.4主要施工质量标准和技术要求

本工程基础处理采用桩径为500mm的水泥土搅拌桩，桩长均为10m，施工时严格遵照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002），《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002），组织精心施工。主要质量标准和技术要求：

1）现场施工应予平整，必须清除地上和地下一切障碍物。明浜、暗塘及场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实回填土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。

2）根据实际施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端300～500mm范围时，因上覆土压力较小，搅拌质量较差。因此，停浆面应高出桩顶标高300～500mm，必须在开挖搅拌桩顶端时用人工挖除该部分，确保桩顶质量。

3）搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位的偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。

4）施工前确定搅拌机械的灰浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数。

5）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、外加剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

6）施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。

3.5施工过程中自检与信息化施工

施工过程中的现场自检与信息反馈目的主要是对设计施工参数进行验证和校正、对处理结果进行检验、研究和发现施工中出现的问题。具体措施有：

1）正式施工开始时，可考虑根据地质资料选择两根难度较大的桩位进行工艺性试桩，确定桩基施工的参数。

2）在施工前、施工中和施工后分别对桩的位置、桩身垂直度、施工报表等进行现场检测，并对检测结果进行比较分析。确保施工质量。

3）正式施工开始时，重点检查搅拌头转数、提升速度及水泥浆的配合比是否达到设计要求。

4）施工过过程中及时将出现的问题及施工情况反馈给业主、监理和设计有关人员，保持信息渠道的畅通。4施工进度计划

本工程桩基础施工计划工期25天，计划进5台桩机，开工时间初定为2004年11月日，计划每天每台桩机完成50条桩，遇极端气候或其它不可抗力因素，工期顺延。（具体见进度计划表）

在施工过程中考虑到机械保养等因素影响，应注意合理安排时间，确保计划进度按时完成，力争缩短工期。

5.3施工机具与设备配置

采用搅拌机5台，电缆500m，用电量为350kw，保证足够的施工用水。

6质量管理目标与保证措施

质量目标：达到合格标准。

本着“质量第一，信誉第一”的宗旨，将对该工程的质量进行严格管理。施工前做好图纸自审、会审工作，达到指导施工的目的，通过层层技术交底，使各级人员通晓本工程施工方法、技术措施、安全要求、质量标准。实行严格的质量奖惩措施，奖优罚劣，对不合格的人员坚决撤换。项目部实行三级质检制度，即每台机施工员进行自检、专职质检员初检、再经公司质安部抽检，然后协同监理、甲方进行检验。具体质量保证措施如下：

1）现场施工及管理人员必须严格遵守各自的岗位职责，强化质量意识，定期召开工程进度、质量协调例会，切实保证施工过程严格按照有关规程、规范、设计的要求、施工工艺技术要求或施工方案执行。

2）质量把关落实到人，各负其责，职责分明。质量责任人在施工过程中处处检查，层层把关。

3）每班施工认真作好详细的原始记录。全部原始记录汇总归档。

4）保持施工设备状态良好，经常进行检查、保养和维修。

5）施工过程中安排专人负责桩的垂直度的监测工作。

6）现场施工负责人对整个施工过程进行详细的施工日志记录。

7）现场技术负责人认真作好资料校核、汇总、施工过程的自检与信息反馈工作。

8）施工中同业主和设计有关人员保持联系，场地条件或其他原因以致达不到设计要求时，要及时进行协商，采取改进措施。重要的事项以书面文字通知，签证后归档。

7工期管理目标与保证措施

工期管理目标：精心组织、为求提前完成。具体的工期保证措施有：

1）精心编写施工组织设计，确保重点，统筹兼顾。

2）认真作好施工准备，包括公司资质、材料、设备的报验工作，人员、后勤保障和技术、质量交底等工作。

3）合理组织施工，有章有序，统一指挥。分工细致，层层落实，名负其责。施工中不断完善施工工艺，提高施工速度和效率。4）强化质量意识，防止因质量问题而造成返工。

5）加强设备检修，确保燃料和配件等及时补给、创造良好的施工环境。

6）搞好业主、监理、当地部门和群众的关系，创造良好的施工环境。

7）建立奖罚严明的责任制，提高工作效率。

8安全管理目标与保证措施

安全管理目标：设备完好，人人平安。

在现场施工中，应严格执行《建设工程施工现场管理规定》、《项目施工安全手册》及建设单位和总承包单位各项安全文明生产规章制度中的有关规定。根据本工程情况，具体措施有：

1）在施工过程中，严格执行本工地制订的安全施工措施。对第一次进入现场的施工人员，要明确有关安全制度，进行有关安全意识教育等的交底，并办理安全教育签证手续。班前的安全活动由质安员负责按公司规定的内容进行。

2）非有关工作人员不得进入搅拌桩机工作范围10m以内。

施工现场临近交通要道, 要有明显标志或加设临时围栏严禁闲人进入。

3）桩机就位前必须向甲方索取有关地下管线图检查空中及地面有无管线，若有则按规定留足安全距离，或采取有效的安全防护措施。

4）开工前必须检查各部分连接是否牢靠，各系统部件有否松动，脱落等现象。

5）工作时必须戴安全帽，不得赤脚，穿拖鞋及赤膊；严禁违章指挥和违章操作，特殊工种的上岗证件放到项目部存查。

6）在施工现场的人员要密切注意桩机的动态，防止发生意外事故。

7）施工现场用的电缆、电线应尽可能做到架空，电缆电线通过走道时，一定要加保护设施，以免车辆滚压造成电线破裂，发生

8）触电事故。生活用电不许乱接乱拉，注意用电安全。

9）工地设一名专职电工管理日常施工用电工作，每一开关箱应加设漏电保护开关；全部电动机具都应按规定接地线；检修时，开关箱应挂牌示意。

9环保和文明施工管理目标与保证措施

环境和文明施工目标：争创“文明施工单位”，做到“履约信誉好、质量安全好、料机管理好、队伍建设好、环境氛围好、综合治理好”。具体保证措施有：

1）施工人员必须服从甲方、质监、监理等有关管理人员的指挥。

2）施工、机具、材料应摆放整齐、不乱堆乱放。

3）遵守当地城市监察管理条例，施工泥浆不得直接排入下水道，以免造成地下水道堵塞。

4)严禁深夜施工，以免影响邻居民休息。

5)做好场地排水，防止施工用水、泥浆满地流。

6)遵守当地治安管理条例，不惹事生非。

三轴水泥土搅拌桩 篇3

关键词：砼芯水泥土搅拌桩；深厚软土处理；监理控制要点

1引言

砼芯水泥土搅拌桩是软土地基处理的一种新型施工方法，其施工质量的好坏，将直接影响到路基的工后沉降，是公路工程施工中质量控制的重要环节。下面主要介紹砼芯水泥土搅拌桩的施工工艺控制、质量监理要点、工后质量检测及监理工作体会。

2砼芯水泥土搅拌桩施工工艺控制

2.1预制方桩

砼方桩应设置专门的预制场进行集中预制。为防止预制方桩在插入湿喷桩过程中发生折断，一般对于超过5m以上的预制方桩进行分节预制，以南京绕越高速公路为例，预制方桩总长为9m，分两节预制，下节长5m，上节长4m，在下节的尾部设置四个预留孔，以备上节四根预埋钢筋插入下节的四个预留孔中。

2.2 湿喷桩施工

按照设计水泥用量和设计桩长优先施打湿喷桩。

2.3 砼芯桩施工

砼芯水泥土搅拌桩施工应尽量采用一体机进行作业（一台钻机同时具备湿喷桩作业和插芯桩作业），在湿喷桩施工后应随即插入成品的砼预制方桩，如预制方桩分两节以上预制的，应在上、下节结合部位用硫磺胶泥进行粘结。

3 质量监理要点

若进行分机作业时（即湿喷桩钻机和插芯桩机相互独立作业）应满足在水泥初凝时间内插入砼预制方桩，避免间隔时间过长，导致对湿喷桩成型产生人为扰动，甚至出现砼预制方桩插入困难，从而使预制方桩发生受损。

砼芯水泥土搅拌桩施工时要求预制方桩插入湿喷桩圆心（一般允许有5cm偏差）。

确保湿喷桩施工质量是保证砼芯水泥土搅拌桩质量的前提，因此在监理过程中需重点做好湿喷桩施工质量的控制，关于湿喷桩施工质量控制方面提以下几点建议：

⑴开工前监理应要求施工单位提供CAD桩位平面图，经监理工程师审核无误后对布桩图进行签字确认。这种做法的好处有以下几点：

①虽然施工图设计中已明确具体段落的工程数量，但由于设计水平不一，往往导致施工图设计中的工程数量与实际布桩数量存在明显的差异，一般砼芯水泥土搅拌桩的处理宽度至护坡道外侧即可，再往外处理就进入了边沟范围，反而会影响以后的边沟开挖。

②当施工图设计中的工程数量大于实际布桩数量时，监理如不对布桩图进行确认，往往给施工单位留下钻空子的空间，相反，当施工图设计中的工程数量小于实际布桩数量时，会导致实际处理范围不够，影响施工质量。

③对于实际布桩工程量与施工设计工程量不符的部分，可以通过工程变更进行调整。

⑵开工前，监理组试验室应根据气候情况确定水泥浆的水灰比（一般水灰比设计范围为0.45-0.55，除夏季外一般选择0.5水灰比为宜，夏季期间为防止出现堵管，水灰比可在0.5-0.55之间进行选择），水灰比确定后施工单位和监理组试验室应平行做室内水泥浆标准配制，并确定标准水泥浆比重，施工单位应在开工前向监理组提交配合比申报，经监理签字确认后作为现场施工控制的依据。

⑶施工前应对不同的施工段落分别组织工艺性试桩，尤其是第一次工艺性试桩需确定各种施工参数（如钻进速度、提升速度、电流控制、桩长等），并把第一次工艺性试桩按照首件工程认可制的相关要求向监理组进行报批。后续段落的工艺性试桩仅需确定实际桩长与设计桩长的吻合性即可，试桩数量一般以6根为宜。

⑷为防止施工单位利用水泥浆流量仪进行作弊，监理工程师应在开工前对标定合格的流量仪进行铅封。

⑸在湿喷桩施工过程中，应安排监理人员进行全过程旁站，并及时填写好现场原始记录表。

⑹每根桩施工结束后，现场监理应要求施工单位立即打印出水泥浆流量仪监控小票，并当场在小票上进行签字确认，严禁事后补打小票。

⑺现场监理应严格控制好每根桩的水泥用量，并每天对水泥库进行盘库，以校核水泥总用量与实际施工工程量是否吻合，并在现场建立水泥使用台账，现场监理每天对水泥台账进行签字确认。

⑻一般情况下，湿喷桩施工宜采用下钻喷浆、提升补浆的施工工艺，这样做的好处是有利于搅拌均匀（与提升喷浆相比，多了一次搅拌）。但对于地质较硬的地段为防止堵管或水泥浆喷出困难，可以采用提升喷浆、二次复搅下钻补浆工艺，但需注意在提升喷浆前留有一个等浆时间（需现场做从浆泵启动至钻头出浆的时间间隔试验），防止桩底产生断浆。

⑼当由于施工中断等原因导致断桩时，应在二次施工时在断桩部位重叠1m长度。

⑽冬季施工期间，应对浆管进行保温包裹，避免发生堵管。

⑾施工期间应严格按照桩长指标和电流指标进行双控，确保湿喷桩进入相对持力层，否则将大大降低湿喷桩的处理效果。

4 工后检测

砼芯水泥土搅拌桩的工后检测主要以承载力试验和沉降观测为主。而对于湿喷桩的质量检测主要通过事先预留部分备检桩不作插芯处理，然后对备检桩作取芯检测，之所以采用备检桩，是由于一旦在湿喷桩中心插入预制方桩后，取芯只能在湿喷桩周边进行，而湿喷桩施工和取芯作业均允许有一定的垂直度偏差，这样就很难保证全桩长满足取芯要求。以南京绕越高速公路为例，砼芯水泥搅拌桩工后检测的单桩承载力是普通湿喷桩的2.5-3倍，复合地基的承载力比普通湿喷桩提高了近2倍，且工后沉降量也比普通的湿喷桩处理有了明显提高。

5结语

砼芯水泥土搅拌桩是一种较好的深层软土地基处理方式，其工后沉降明显优于普通湿喷桩处理，较好的提高了复合地基承载能力，且工程造价也远远低于PTC管桩。但由于插入砼预制方桩后对湿喷桩的随机钻芯检测带来了困难，因此还有待进一步研究。

三轴水泥土搅拌桩 篇4

已完成主体结构施工的万象城二期工程位于杭州市江干区钱江新城,南面为江锦路、西面为钱江路、北面为庆春隧道(地铁2号线),东面约500m处为钱塘江。本工程共有5幢超高层建筑物,其中MT最高为228m,TA、TB、TC、TD等塔楼高度均超150m。本工程地下室为地下3层、局部地下4层结构,其中MT塔楼的核心筒处的基础底标高达-23.900m,其他几幢塔楼的核心筒处的基础底标高也均在-22.000m以下。本工程为桩基础,钻孔灌注桩。

本工程±0.000为绝对标高7.300m,设计自然地坪绝对标高取7.100m。基坑在土方开挖过程中设计为3道支撑结构,基坑大面的标高为-17.400m。根据《建筑基坑工程技术规程》DB33/T1008—2014的有关规定和周围环境特点,本基坑工程安全等级为一级。

2 工程地质条件

2.1-17.400～-30.000m土层情况

③7砂质粉土:灰色,湿,稍密,含少量氧化铁及云母屑。摇震反应迅速,切面粗糙,无光泽反应,干强度低,韧性低。层面高程为-12.55～-6.14m,层厚为0.70～7.00m,大部分布。

⑥粉质黏土:灰色,饱和,流塑～软塑,含有机质,少量腐殖物及云母屑,夹粉土薄层,层理清晰。无摇震反应,切面较光滑,光泽反应强,干强度中等,韧性中等。层面高程为-14.730～-10.670m,层厚为0.30～6.00m,其中大部分区域层厚≤1.5m,平均层厚1.6m。该土层大部分布,偶有缺失。

⑦1粉质黏土:灰黄色,饱和,可塑～硬可塑。无摇振反应,切面较光滑,干强度高,韧性中等。层面高程为-17.960～-12.820m,层厚为0.20～10.20m。大部分布。

⑦2黏土夹粉土:灰黄色,饱和,可塑,夹粉土薄层。无摇震反应,切面较光滑,干强度高,韧性中等。层面高程为-23.850～-12.700m,层厚为1.00～11.40m。大部分布。

2.2 主要承压水分布情况

松散岩类孔隙承压水主要分布于深部的121层粉砂、124层圆砾和142圆砾层中,上部的⑥、⑦、⑧、⑨、⑩、11层黏性土是相对隔水层,构成承压水含水层的顶板。12、14含水层可视为一体。依据地铁1号线富春江路站工程和庆春路过江隧道工程的承压水抽水试验结果,圆砾层渗透系数大致为0.01～1.0cm/s,属强透水～特强透水性土层,富水性好。

3 坑中坑土体加固应用背景

3.1 承压水对于基坑的理论影响

基坑开挖时须进行基坑底抗渗流验算。本工程为挖深17m左右的基坑,基坑底标高约-9.9m。12、14层砂土及圆砾层总体上是连续分布的,可以认为12、14层构成承压含水层,根据承压水长期观测孔资料,承压水水头标高一般在-1.340～-5.430m波动。

12层顶面高程最高处约-25.680m,上覆隔水层厚度12.2m左右。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007—201 1附录W规定,验算公式为:

式中:γm为透水层以上土的饱和重度(kN/m3),估算时取值19.0 kN/m3;(t+△t)为透水层顶面距基坑底面的深度(m),估算时取值15.8m;Pw为含水层水压力(kPa),估算时取值244kPa(承压水水头按-1.3m计算)。

估算结果为1.23>1.1,可知地层条件能满足抗渗流稳定要求。

由于局部电梯井挖深还要深约5 m,估算结果为0.84<1.1,可知地层条件不能满足抗渗流稳定要求。承压水极有可能会在坑中坑处突涌而出。

3.2 承压水对附近类似工程已产生过的影响

万象城一期基坑在开挖到20m左右时,因前期地质勘探时留下了勘探孔,加上承压水压又大,发生了严重的管涌现象,影响了工期与成本,并带来很大的安全风险。

4 方案选择与确定

1)方案1沿坑中坑四周施工550mm厚的TRD工法墙截水,其中水泥掺量为18%,TRD工法墙的底标高为-50.300m,并·配合相应的承压降水井降水防止突涌。

虽然TRD工法技术先进,施工速度快,质量有保证,但本工程因坑中坑四周止水帷幕直线长度短,只有20m左右,如果使用TRD,必须提钻4次以上(因为坑中坑是四边相围的),提钻、下钻时间会比较长,时间上也不具优势。

如果要使用TRD工法墙,必须要考虑与工程桩的冲突,防止止水效果失效。并且若使用TRD工法墙,当坑中坑土方开挖时,还要考虑坑中坑周边的基坑支护或基坑放坡风险(见图1)。

2)方案2坑中坑位置采用设置高压旋喷桩的形式改善土体性质,增加土体重度,同时注意及时浇筑底板结构,确保施工安全,以满足抗突涌要求。

高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体。施工占地少、振动小、噪声较低、技术成熟,但高压旋喷桩的施工技术相对落后,自动化水平低,质量控制难度大,成桩速度慢,相对成本又较高且容易污染环境。因此该方案也未能通过。

3)方案3坑中坑位置采用三轴水泥搅拌桩改善土体性质,增加土体重度,改善相关土质结构,确保施工安全,以满足抗突涌要求。

三轴搅拌桩(SMW工法桩)技术成熟,自动化水平高,成桩质量好并易控制,成桩速度快,成本较高压旋喷桩低。使用该工艺能使坑中坑以下约6m的土体得到改善,形成一块止水区域,并且坑中坑以上及周围的土体也需要进行处理,土体产生一定的强度,在土方开挖后形成一个碗形,碗壁的土方经过计算能达到不放坡开挖就能稳定的要求因此选择三轴搅拌桩对坑中坑土体进行加固(见图2)。

5 施工要求

开挖深度接近24m,距承压水层(12层)最近处仅9m(隔水层厚度),不满足抗突涌要求。坑中坑加固采用三轴水泥搅拌桩满堂加固使土体及工程桩形成整体,确保基坑安全。水平向完全套打,保证每个桩均搅拌2次(见图3),三轴水泥搅拌桩排与排之间搭接250mm。三轴水泥搅拌桩完成后进行核心筒工程桩的施工,有效确保加固质量。

6 实施效果与不足

1)三轴水泥搅拌桩平均成桩21根/d,最快时达28根/d,极大地缩短了工期,节约了时间。

2)坑中坑开挖到位后基本不渗水,加固后的土质坚硬,十分有利于施工,

3)主楼坑中坑处原设计有1道HYD2(500mm×1 000mm)压顶梁及双拼25a的槽钢支撑体系。但因三轴搅拌桩加固后的土体较好,又因周边有工程桩环绕,因此经设计确认后取消了支撑体系的施工,使工程进度加快了7d左右,又节约了成本。

4)由于坑中坑的土方进行了加固处理,导致坑中坑上方的土体非常坚硬,实际开挖时特别预订了挖掘机松土器,挖土效率降低,对工期产生不利影响。

7 结语

目前国内城市综合体项目的基坑深度不断刷新纪录,对基坑安全与抗突涌要求越来越高,因此对基坑加固方案的要求也将越来越高。三轴水泥搅拌桩在目前来说还是比较实用与可靠的,技术成熟、效率高,可以在类似深基坑中进行土体加固。

参考文献

[1]DB33/T1008—2014建筑基坑施工程技术规程[S].2014.

[2]GB5007—2011建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

三轴水泥土搅拌桩 篇5

摘要：本文介绍了用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，可以保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。

关键词：水泥土搅拌桩；截渗墙；水库加固；应用

1 概述

樊庄水库位于襄阳市襄阳区古驿镇张官桥村，拦截汉江支流唐白河分支港沟，集雨面积19平方公里，水库原设计总库容1868万立方米，兴利库容1382万m3，设计灌溉面积2.2万亩，有效灌溉面积2.0万亩，水库养殖水面面积3600亩，该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的中型水库。大坝为粘土均质坝，坝顶高程123.2m，坝顶长1957m，最大坝高16.8m，坝顶宽度5.0m，大坝外坡为草皮护坡，坡比上部1：2.5，下部1：2.75；内坡为混凝土护坡，坡比1：2.75。工程于1957年建成年久多处渗透，主坝坝身填土压实度不满足规范要求，故必須对主坝采用水泥土搅拌桩截渗墙处理。用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，可以保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。

2 水泥土搅拌桩截渗墙的布置和加固主要技术参数

该水库大坝坝身层人工填土，填土组成以重粉质壤土、粘土及粉质粘土为主，渗透系数偏大，因此，选用水泥土搅拌桩截渗墙进行防渗处理，桩位距坝顶上游1米沿坝身纵向呈条形布置，水泥土搅拌墙有效厚度为φ300mm，水泥掺入比为11%，有效长度10.0m左右， 防渗墙底高程深入淤泥质粘土层约2000mm，加固后水泥土28天无侧限抗压强度不小于0.5Mpa，渗透系数：不大于A×10-6 cm/s。

3 水泥土搅拌桩加固施工质量控制要点

3.1施工过程中质量控制

（1）水泥土搅拌桩施工现场事先进行坝身平整，清除坝面上的建筑垃圾和障碍物，局部不平整的地段采用粘性土进行回填并压实。

（2）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不超过1%；桩位的放线偏差不大于20mm，成桩后的桩位偏差不大于50mm；成桩直径和桩长不小于设计值，以免发生不连续或堵塞。

（3）搅拌桩施工前应仔细检查搅拌机械、供浆液、送浆管

路、接头和阀门的密闭性、可靠性。送浆管路长度不大于60m。

（4）水泥土搅拌桩施工机械配备有经国家计量部门确认的能瞬时检测并记录出浆量的浆体计量装置及搅拌深度的自动记录仪。

（5）搅拌头直径应定期复核检查，其磨耗量不大于10m m。

（6）水泥土搅拌桩施工步骤为：

a.搅拌机械定位、调平；

b.下钻搅拌至设计加固深度；

c.边喷浆、边搅拌提升直至设计桩顶以上0.5m处停灰；

d.重复搅拌下沉至设计加固深度；

e.桩机纵移定位、调平，多次重复上述过；

f.关闭搅拌机械；

3.2质量控制应注意的问题

（1）为确保搭接长度，墙体厚度及整体性，施工时放一条醒目平行设计截渗墙轴线的辅助，为保证桩位的准确度，根据桩孔距，搭接长度，制作桩位放样定尺，可在辅助线上定出每序成样孔号位置，使桩位偏差满足设计要求；

（2）施工所用的水泥必须有出厂合格及化验单，且按国家规范、规定进行检测，合格后才能使用；严格按照水灰比要求配制水泥浆液，对配制好的水泥浆液进行检测，合格后才能使用，确保每米喷浆量不少于设计浆量；

（3）当搅拌头达到设计桩底以上0.5～1.0m时，即开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至设计桩顶以上500mm时，喷浆机即停止喷粉浆；

（4）成桩过程中因故停止喷浆，应及时记录停浆单元成样深度及时间；若在24小时内恢复施工，再次喷浆时应将桩机搅拌下钻到停浆面0.5 m以下；若超过24小时，要考虑该桩和前一根桩进行搭接，则应对该桩进行喷水空钻留出榫头，待恢复施工时该桩水泥掺入量稍增加些。

4 加固效果分析

本工程 坝 身采用 水 泥 土 搅 拌 桩 加固 长1175 m，深 度 为10左右，面积12072m 2，施工完成后，采用钻孔取水泥土芯样和开挖探井检查相结合的方式检查水泥土搅拌截渗墙的连续性、强度以及可能存在的质量缺陷情况。选择0+340、0+500、0+700、0+998、1+306和1+406六处 进行 钻 孔 取 芯试 验，根据 钻 孔情况 又 选 择了0+370 和 0+70 0 两处开挖 探 井进行 截渗墙身搭 接和 链 接质量 进行检 查。采用3 0 0型地 质钻 孔 机进行 钻 孔 取 芯 样，依据《岩土工程 勘 察 规 范》G B5 0 0 21-2 0 01、《土 工试 验 规 程》S L 2 37-19 9 9 的 相 关 要求 进 行 现场 钻进和 抽取 芯 样。

试验结果为：

①通过钻孔取芯样和探井的检查结果显示：水泥土搅拌桩截渗墙墙体上下连续、形成均匀的墙体，桩体彼此之间的搭接完好，未见搭接错位现象。

②钻孔注水试验和芯样的试验结果表明：水泥土搅拌桩截渗墙墙体渗透系数K20=3.82×10 -8-5.68×10 -8cm/s，满足设计要求。

③水泥土搅拌桩截渗墙墙体水泥土的无侧限抗压强度值为0.850-1.745MPa，满足设计要求。

5 结语

用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，这样才能保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。本工程的实践表明：水泥土搅拌桩截渗墙施工质量控制措施是得当的，加固效果是非常显著的，达到了预期设计要求。

参考文献：

[1]陈朝阳、彭 琦、位 敏.《病险水库加固设计中的主要问题及对策[J]》.人民长江，2011.12：81-84

[2]傅晓玮.《中小型水库除险加固措施》[J].江西建材，2012，0.：169-170

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三轴水泥土搅拌桩 篇6

在复合地基设计计算中, 桩间土承载力折减系数β的取值对复合地基承载力有重要影响。它的取值与桩间土和桩端土的性质, 搅拌桩的桩身强度和承载力, 养护龄期等因素有关。桩间土较好、桩端土较弱、桩身强度较低、养护龄期较短则β取高值, 反之, 则β值取低值[1~2]。

桩土应力比试验可直接对桩顶应力与桩间土应力进行测试, 进而计算出桩土应力比, 其直观反映了复合地基桩土对荷载的分担情况。桩土应力比的大小和变化规律影响着复合地基的承载力和变形。桩土应力比与桩身材料、地基土的性质桩的长短、间距和置换率等因素有关[3]。

本文通过总结多个皖江地区变电站工程的水泥土搅拌桩复合地基试验成果, 对不同地层条件下桩间土承载力的发挥和桩土应力的分担及特征进行分析研究, 得出了一些符合地区特点的实践经验和结论。

2 复合地基试验概况

2.1 复合地基试验方案及地质条件

根据地区工程经验, 各试验组试验桩均采用干法施工, 固化剂采用强度等级42.5MPa的普通硅酸盐水泥, 水泥掺入量采用15%。其他试验参数及加固地层情况见表1~2。

2.2 复合地基试验主要内容

水泥土搅拌桩复合地基试验内容主要包括单桩静载试验、单桩复合地基静载试验和桩土应力比试验, 其中桩土应力比试验是在进行复合地基静载荷试验的同时, 在载荷板下对称布置3~4个土压力盒, 通过土压力盒量测在每一级荷载下桩间土所受到的竖向压力。根据桩间土所受的竖向压力以及载荷板上所施加的竖向荷载, 可以推算出水泥土搅拌桩所受的竖向压力, 从而得出各级荷载下的桩土应力比大小。

3 复合地基试验成果分析与研究

3.1 单桩及复合地基静载试验

通过单桩及单桩复合地基静载试验可获得单桩承载力特征值和单桩复合地基承载力特征值, 在已知搅拌桩截面积、置换率和桩间土承载力特征值的情况下, 当单桩承载力发挥系数取1.0时, 可反算得到各组试验的桩间土承载力折减系数[4], 详细的计算结果见表3。

通过表3数据分析可以发现:

(1) 整体上看, 5组试验反算的桩间土承载力折减系数结果均较大, 这说明在复合地基试验条件下, 桩土变形协调较好, 桩间土的承载能力能够较好发挥, 桩间土承载力折减系数可按规范的建议值取相对大值估算承载力。

(2) 试验组 (1) 、 (2) 和 (3) 桩间土承载力折减系数明显大于试验组 (4) 和 (5) , 通过分析不难看出, 试验组 (1) 、 (2) 和 (3) 的桩间土承载力特征值明显高于试验组 (4) 和 (5) 。可见, 当桩间土工程性质较好时, 桩间土承载力折减系数宜取大值, 反之则取小值。

3.2 桩土应力比试验

在进行复合地基静载试验的同时, 有3组同时进行了桩土应力测试, 以下为3组复合地基试验组桩土应力比试验成果。将3个试验组桩土应力比试验成果进行汇总, 可得到图1统计对比图。

通过桩土应力比成果统计图分析可以得出以下结论:

(1) 江北变和迎江变桩土应力比先随着荷载的增加而不断增大, 随后出现明显峰值, 再随着荷载增加开始逐渐减小。

说明在加荷初期, 荷载将通过垫层比较均匀地传递到桩顶和桩侧土, 然后随着桩和桩侧土体变形的发展, 土上应力逐渐向桩上集中。当荷载增大, 复合地基的变形也随之增大, 桩上应力集中加剧, 桩土应力比也随之增大。但当桩上应力超过桩身比例极限强度后, 桩体进人塑性状态, 桩体变形加大, 桩上应力又逐渐向桩间土转移, 桩土应力比减少, 直至桩和土共同进入塑性状态, 趋于某一数值。

同时, 2组试验虽趋势基本一致, 但桩土应力比水平差别很大, 这主要与桩间土的强度和桩间土承载能力的发挥程度有关。江北变桩间土强度较高且承载力发挥较充分, 其桩土应力比整体较小;迎江变桩间土强度较低且承载力发挥不足, 其桩土应力比整体较大。

(2) 钱湾变桩土应力比表现为随着荷载的增加而不断增大, 开始增长幅度较大, 后面增长幅度较小并逐渐保持基本不变, 未出现峰值后的减小趋势。

结合试验情况分析可知, 本组桩土应力比试验中, 复合地基静载试验未达到破坏, 而是加载至最大加载量后停止, 取最大加载量作为复合地基的极限承载力。故桩体可能仍未进入塑性阶段, 则桩土应力比未出现减小的趋势。

4 结论

通过5组水泥土搅拌桩复合地基试验成果的分析与研究, 得到了以下几方面主要结论:

(1) 在复合地基试验条件下, 桩土变形协调较好, 桩间土的承载能力能够较好发挥, 桩间土承载力特征值折减系数可按规范的建议值取相对大值估算承载力。当桩间土工程性质较好时, 桩间土承载力特征值折减系数宜取大值, 反之则取小值。

(2) 试验组的桩土应力比先随着荷载的增加而不断增大, 随后出现明显峰值, 再随着荷载增加开始逐渐减小的。

(3) 当桩间土工程性质较好时, 桩土应力比相对较小, 桩顶应力集中不明显, 桩间土承载能力可得到较充分的发挥。

摘要：以5组水泥土搅拌桩复合地基试验为依托, 介绍了试验的主要内容和方案概况, 分析研究了静载试验及桩土应力比试验成果, 得出了有关桩间土承载力折减系数取值和桩土应力比分布特点的结论, 为相关工程的设计施工提供了经验和参考。

关键词：水泥土搅拌桩,桩间土承载力折减系数,桩土应力比

参考文献

[1]徐至钧, 主编.水泥搅拌法处理地基[M].北京:中国机械工业出版社, 2004.

[2]中华人民共和国国家标准.《建筑地基基础处理规范》 (GB50007-2011) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[3]龚晓南, 主编.地基处理手册 (第三版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

浅谈水泥土搅拌桩施工技术 篇7

深层搅拌桩施工法是通过各种深层搅拌机械, 将化学固化剂 (水泥浆或水泥粉, 石灰粉等外加一定的化学添加剂) 与地基土强制就地搅拌形成水泥搅拌桩, 用以提高地基承载能力、整体性和稳定性的方法。该项技术于上世纪70年代初同时在日本与瑞典开发成功。而后日本开发、研制出加固机理、机械规格和施工效率各异的深层搅拌机械, 使该法得到进一步的发展和应用, 进而使该施工方法成为一项非常成熟的技术。在我国应用深层搅拌法处理软弱地基已有20多年的历史 (龚晓南[1], 1997) 。最近几年, 随着经济的发展, 深层搅拌桩施工法在高速公路、隧道、市政设施以及建筑基坑工程中的应用越来越多, 特别是在高速公路的路基处理中应用较多[2]～[4]。但是, 近年来由于搅拌的不均匀引起工程质量事故也较多, 上海、天津等地禁止干法搅拌桩的使用。本文首先分析了我国在深层搅拌桩施工中的问题, 然后提出解决问题的办法。

1 我国的水泥土搅拌桩施工技术的现状

搅拌混合试验表明, 搅拌桩的现场强度与水泥和土的混合均匀度有密切的关系, 混合均匀度越好, 强度就越高[5]。混合均匀度主要由施工设备和施工工艺来决定, 下面就从施工设备、工艺等方面对我国的水泥土搅拌桩施工技术的现状进行分析。

1.1 施工设备

1.1.1 钻头设计简陋

以某条正在修建的高速公路为例, 其基础多为软弱土层。该区上部土层由杂填土、素填土、淤泥质填土组成, 这部分土结构松散, 天然含水量高, 压缩性大, 抗剪强度低, 物理状态多呈软塑至流塑, 因此工程性能极差。该区所用的水泥土搅拌桩施工设备极其简陋, 其钻头设计简单。钻头上的搅拌叶片为2层, 出浆口布置在搅拌轴上, 在第一层旋转叶片处, 离钻头前端较近。喷浆搅拌, 浆液多集中在喷浆口的桩轴附近, 叶片外缘缺浆, 形成水泥浆富集。

1.1.2 钻头材质差

水泥土搅拌桩施工设备的钻头多为废旧的铸铁制成, 材质较差。而且使用的钻头多为施工人员自己制作的, 不是专业的厂家生产。在旋转下钻过程中磨损很大, 尤其是搅拌叶片上的拨土筋, 一般施工数百米左右的桩就会磨损掉的。

1.1.3 钻杆向下旋转动力不足

目前我国使用的水泥土搅拌桩施工设备的电机功率较低。搅拌下沉主要是靠下部叶片上的拨土筋拨土, 以及马达的自重, 没有向下的驱动力, 这样就使得搅拌桩的搅拌深度不够。国内搅拌桩加固深度一般在15m左右, 超长的搅拌桩利用目前的设备施工, 下钻动力不足且桩质量难以保证。

1.2 施工工艺

国内某高速公路段的水泥土搅拌桩施工工艺与传统搅拌桩施工工艺略有不同。该区是将搅拌机吊至加固位置, 定位对中, 启动电机。待搅拌头运转正常后, 边旋转切土边下沉, 直至设计加固深度。接着输送浆液, 边喷浆边提升。由于该高速公路在7米以下为亚粘土层, 下降过程中喷浆困难, 因此在7米以下将分两次喷出的浆液在提升过程中一次喷出, 在7米以上仍分两次喷浆。第一次喷浆完毕后, 搅拌机再下沉复搅, 7米以上边下沉边喷浆, 7米以下复搅。最后重复搅拌上升, 即完毕。

1.3 施工管理混乱

目前我国水泥土搅拌桩施工管理非常混乱。搅拌桩的施工多为个体企业, 而这些企业的负责人多数并不懂搅拌桩的施工工艺。他们一般请技术指导来负责现场施工, 但是两者之间并不能非常良好的沟通。例如技术指导提出改进设备的要求, 承包商并不采纳。由于承包商等不愿投资改进施工设备, 直接造成了到我国施工技术与国外先进技术的差距。

1.4 桩质量不能保证

施工设备的简陋直接导致了水泥土搅拌桩的质量不合格。在国内很多用搅拌桩加固地基的实例中发现, 质量不合格的搅拌桩桩身常存有严重的水泥富集块, 而有的部位则很少有水泥浆;当然也有一些桩不合格是由于偷工减料, 水泥掺量不足导致的。国内外搅拌桩实践表明:搅拌桩的现场水泥土强度与水泥和土搅拌的均匀程度密切相关。

2 改进措施

2.1 施工设备的改进

在我国, 目前普遍觉得水泥土搅拌桩施工困难, 桩的质量较难控制。为了改善这种局面, 首先要改进目前的施工设备。可以引进国外先进的施工设备, 也可以自行研制开发。例如可以增大电机功率, 改进钻头等, 这些都是非常有效的方法。我国许多施工设备的功率为恒定, 那么对搅拌机钻头的改进则显得更为重要。目前国内的部分科技工作者已经对设备做了部分改进。

2.2 施工工艺的改进

为了在保证桩身质量的前提下, 加快施工进度, 就必须对施工工艺进行改进。传统的施工工艺是按照80年代的设计规范沿用至今的。当今社会经济飞速发展, 人们更加注重效率。我国目前也提出了对施工方法的一些改进措施。

2.3 改善设计施工管理

目前国内普遍认为水泥土搅拌桩加固地基施工周期短, 效率高, 施工工艺简单, 费用低廉等特点。但实际上现场施工人员普遍觉得水泥土搅拌桩施工困难, 施工进度缓慢, 且桩质量难以控制。由此可看出, 设计人员的构想与现场施工人员实际操作往往脱节。要改变这一现状, 应使设计人员多到施工现场了解施工状况, 而不是完全照搬设计规范。

2.4 改进桩身质量检测方法

对于以深层搅拌法或旋喷法施工的水泥土搅拌桩现场质量检测, 根据国家规范《建筑地基处理技术规范JGJ790-2002》应在现场进行轻型动力触探、钻孔取芯、吊桩载荷试验, 这些方法只能取局部的样品进行物理力学性质试验, 费时费力也不经济, 最后也不能对搅拌混合体的整体质量做出客观有效的评价。针对现有检测方法的不足, 可以建立现场强度与室内混合强度的数据库, 改进检测方法, 例如, 发明专利:基于混合均匀度的深层搅拌混合土的现场检测方法[5]。

3 结语

3.1 我国现有深层搅拌的工程实践中, 许

多地方施工设备简陋, 遇到复杂地质条件, 施工困难且质量难以保证。要解决这些问题, 必须对落后的施工设备进行改进。改进施工工艺, 加强现场质量管理。

3.2 提高施工企业负责人对改进设备带来的长远经济效益认识, 以促使他们投入资金引进和改良施工机械。

3.3 应尽早将新的技术发明推广应用到实

践中去, 目前我国普遍现象是工程实践与新发明技术脱节。国家相关管理部门应制订政策, 激励应用新发明技术的企业

摘要：针对目前我国水泥土搅拌桩施工技术的现状, 从设备、管理、现场施工工艺等几个方面出发, 分析了存在的问题及其产生的原因。从方法、设备、施工工艺、现场管理与质量检测等几个方面提出了改进的建议。

关键词：水泥土搅拌桩,设备,施工工艺,改进措施

参考文献

[1]龚晓南.地基处理新技术[M], 陕西科学技术出版社, 1997.

[2]刘敬东.目高速公路软基处理中深层水泥土搅拌桩施工工艺探讨[J].交通世界2005, 1.

[3]朱志勤.深层搅拌法处理软基在高速公路工程中的应用.广西交通科技, 2001, 26.

[4]吴金霞, 汪海生.深层搅拌法在高等级公路软基处理中的应用, 华东公路, 1999, 120.

水泥土搅拌桩挡墙倒塌分析与修复 篇8

地下一层车库开挖深度普遍在4 m～5 m,在软土地区,此深度范围内的基坑常用的支护方式有重力式挡墙及复合土钉墙等。重力式挡墙为悬臂式围护结构,基坑开挖过程中常有较大变形,对于变形要求不高的基坑,是一种经济合理的围护形式。

本次结合具体工程,分析某工程挡墙倒塌事故的原因及采取的修复方式,以供借鉴和参考。

1 工程概况

某工程人防地下车库为地下一层,面积约14 000 m2,周长接近960 m,总体呈“工”字形,基坑开挖深度4.8 m左右。基坑开挖过程中所涉及到的土层主要有以下几层:①1层为素填土,主要由粘性素填土组成,下部含植物根茎,土质不均。②1层为粉质黏土,褐黄色,可塑,中等压缩性,干强度中等,摇振反应无,含铁锰质结核及氧化铁斑点,夹薄层粉土。②2层为粉质黏土,灰黄色,中～高等压缩性,干强度中等,可塑～软塑,摇振反应无,含少量氧化铁斑点,夹薄层粉土。③层为淤泥质粉质黏土,压缩性高等,中等干强度,饱和,流塑,摇振反应无,含少量有机质,夹薄层粉土。④层为淤泥质黏土,高等压缩性,流塑,饱和,高等干强度,含少量有机质,夹薄层粉土及粉砂。

场地浅部土层中的地下水属于潜水类型,其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发等,地下水位丰水期较高,枯水期较低。勘察期间实测取土孔内地下水稳定水位埋深在0.67 m～1.46 m之间,相应标高为2.63 m～3.52 m。基坑稳定计算参数见表1。

综合本场地条件,场地浅部为黏性土,土质较软,并且地下水位较高,基坑开挖过程中容易发生变形。本基坑围护设计采用水泥土搅拌桩挡墙围护,水泥土搅拌桩采用双轴ϕ700@500,水泥掺量13%,挡墙宽度3.7 m,桩长10 m,格栅形布置。基坑长边内侧间隔20 m做暗墩加固,暗墩为双轴搅拌桩ϕ700@500,水泥掺量13%,加固深度坑底向下3 m。

2 事故概况

基坑开挖采用了单面推进的形式,一次性开挖至底,随着开挖进行,基坑长边变形逐渐增大,当基坑开挖完成约40 m×60 m一块矩形区域后,基坑长边部分坝体出现裂缝,坝体外侧土体与搅拌桩间出现较大缝隙,施工单位临时在裂缝中撒干水泥,但并未停止开挖。在继续施工过程中,坝体水平位移发展迅速,从图1可以看出,基坑从3月20日开始开挖,至28日变形过大开始报警,临破坏前中部监测点w6,w10最大位移已经超过20 cm,最终基坑长边靠近中部位置内侧4幅桩断裂倒塌。事故发生后,施工单位采取了紧急回填措施。

3 事故原因分析

根据现场调查与分析,基本确定导致坍塌的主要原因有以下几个方面:首先,基坑外侧堆土,并且局部堆放钢筋,造成坝体外超载严重。其次,基坑开挖未按照设计要求进行,原设计方案中要求基坑分层分块开挖,实际施工过程中土方一次性开挖至底。水泥土在接触空气后强度有较大增长,过快开挖,将增大基坑变形。再次,通过钻芯取样,搅拌桩水泥土强度较低,低于设计要求的0.8 MPa,初步分析为水泥掺量偏低导致。最后,基坑内轻型井点多数未发生应有作用,损坏井点较多,降低土体含水量对增加被动区土体强度,控制基坑变形有一定帮助。

4 修复方案

根据对事故原因的分析,整个基坑分块采取不同的修复方法。首先在坝体外侧有场地条件的位置进行卸载,卸载深度约1 m。同时布置轻型井点,降低坝体外侧水压力。其次对于坝体已经倒塌的部分,要先去除断裂桩体,然后分层施工土钉,土钉共三道,长度分别为12 m,9 m,6 m,土钉墙由土钉、钢筋网、注浆及喷射细石混凝土面层组成。土钉采用直径48 mm,壁厚3.0 mm钢管,水平间距1 m,管壁注浆孔直径8 mm～10 mm,间距0.5 m。钢管内注水泥浆,注浆水灰比0.5,每延米土钉注30 kg水泥,掺入适量速凝剂。对于产生裂缝但没有倒塌的坝体,由于基坑内侧土方已经开挖完成(没有回土),不具备土钉施工作业面,在基坑内侧紧靠坝体位置打设拉森Ⅳ号钢板桩,桩长12 m,顶部双拼槽钢围檩,间隔布置钢筋拉锚。

5结语

通过采用补打土钉及钢板桩拉锚两种方式处理倒塌基坑,险情得到控制,基坑得以继续施工。

通过处理此次事故,加强了基坑过快开挖、坑外超载及施工质量对基坑施工危害的认识。基坑开挖应该控制挖土速度,有条件的情况下采用分块开挖,未浇筑垫层面积不大于200 m2,这样有助于减小基坑变形。而基坑分层开挖,有助于增加水泥土同空气接触时间,使其强度得以增长。对于水泥掺量不足的搅拌桩,其强度将大打折扣。

挡墙倒塌后应首先在基坑内及时回土,防止破坏继续发生。破坏稳定后可根据具体情况,采用适当措施修复。较为经济的修复方式为土钉墙,它可以同原有搅拌桩一起,形成复合土钉墙,保证基坑稳定。只要有足够的施工面及施工队伍,土钉墙的施工速度是可以满足工程需要的。采用钢板桩拉锚的修复方式施工较迅速,但是需要考虑打拔板桩时的机械施工面,防止在打桩过程的振动对坝体产生二次破坏。同时,钢板桩同坝体间的间隙需要采用适当方式填实,才能使钢板桩受力。

摘要：通过具体工程事故,分析了水泥土搅拌桩挡墙倒塌原因,研究了致使挡墙裂缝发生、发展至最终倒塌的相关因素,提出了经济合理的修复方案,指出将之用于水泥土搅拌桩挡墙倒塌处理是可行的。

关键词：搅拌桩挡墙,倒塌,修复

参考文献

[1]DG/T J08-2001-2006,J 10884-2006,基坑工程监测规程[S].

[2]史佩栋.深基础工程特殊技术问题[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3]王林,闫志红.重力式挡土墙建设中常见问题的处理[J].山西建筑,2008,34(25):117-118.

[4]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

三轴水泥土搅拌桩 篇9

甘肃电投地产开发的一期住宅8#~14#楼工程, 建筑面积267967㎡, 均为30层或31层短肢剪力墙结构。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 (2) 1属弱透水层、粉质粘土和粉土层中的粘土亚层 (2) 2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。

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。

一、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㎜) 。

二、施工中出现的异常现象:

8#楼2327根桩。13#楼2013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10#、12#、14#、9#、10#楼桩基施工陆续开始。

11#、12#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8#、13#楼, 且下卧层不持力的现象。经地勘人员现场勘察, 认为11#、12#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12#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11#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。

三、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11#、12#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。

1、调整施工工艺参数

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。

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, 11#楼桩基均匀性虽然有所好转, 但效果不佳。12#楼和14#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、土质检验分析

对8#、11#、12#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11#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:8#楼含水率在17.6~18.2%, 液限26.4~29.2%;11#、12#楼含水率在21.5~28.4%, 液限25.3~30.8%, 11#、12#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8#、10#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, 11#、12#、9#、10#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。

四、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 (3.5~4.60m) 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12#、9#、10#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286kg/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。

五、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。

六、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、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。

水泥土搅拌桩室内配合比试验研究 篇10

水泥土搅拌法是利用特制的深层搅拌机械, 在地基中将粉体活浆体固化剂 (水泥) 与软土就地强制搅拌混合, 使其硬化后形成整体性、水稳定性和一定强度的桩体[1]。水泥土搅拌法形成的水泥土加固体, 可作为竖向承载复合地基、基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。水泥土搅拌法分为深层搅拌法 (湿法) 和粉体喷搅法 (干法) [2]。

根据文献[2], 为提供设计合理的水泥土配比, 必须在施工前进行室内配合比试验。根据委托方要求, 通过对不同水灰比、水泥掺量、龄期的试验试样进行无侧限抗压强度值试验比对, 从而提供给设计者合理的水灰比及水泥掺量。

水灰比是指拌制水泥浆、砂浆和混凝土混合料时, 水与水泥的质量比, 是混凝土配合比的一个重要参数[3]。在不同的规范中, 对水灰比的选用值有较大出入, 如文献[1]11.2.1:“湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。”JTJ/T 259—2004《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》5.0.3“根据软土含水率的不同和拌合土搅拌的难易程度, 水泥浆的水灰比可取0.7~1.3。”

该工程根据委托方要求, 水灰比采用3种, 分别为0、0.55和1。水泥掺量的大小、龄期也直接影响水泥土搅拌桩的强度。因此, 本次水泥掺量选用200 kg/m3、250 kg/m3、300 kg/m33种;龄期采用7 d、14 d、28 d, 再对其配合比试验结果进行比对, 选取合理的配合比。

1 工程地质概况

该工程为捷太格特 (中国) 技术中心建设工程, 场地位于无锡市滨湖区。工程地基土改良方式采用水泥土搅拌桩。需改良区域浅层土层为第 (2) 层灰黄色粉质黏土, 平均天然密度为1.88 g/cm3, 平均含水率为25.2%, 平均塑性指数为15.9, 有机质含量<5%, p H值7.3, Cl-含量56.8 mg/L, SO4-2含量226.3 mg/L。根据GB 50021—2001 (2009年版) 《岩土工程勘察规范》判定, 该工程环境类别为Ⅲ环境, 场地土样对混凝土有微腐蚀性, 在长期浸水条件下对钢筋混凝土中的钢筋有微腐蚀性, 在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀性。根据上海市工程建设规范DGJ 08-37—2012《岩土工程勘察规范》判定, 该场地土样经分析对钢结构有弱腐蚀性。

2 配合比试验

2.1 试验依据

国家标准GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》、文献[1]和水利部JTJ/T 259—2004《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》。

2.2 试验原理

采用水泥土搅拌法中的深层搅拌法 (湿法) 通过对不同水灰比、不同水泥掺量及不同龄期的试样进行抗压强度试验 (即使用无侧限压力仪, 在不加任何侧向压力的情况下, 对圆柱体试样施加轴向压力, 直至试样剪切破坏为止。试样破坏的轴向应力以qu表示, 称为无侧限抗压强度) 。通过分析qu的强度值, 确定合适的水灰比。

2.3 试验材料

试验所需材料:“海螺”牌普通硅酸盐水泥, 强度等级32.5R;改良土层土样20 kg;φ5 cm×10 cm的模型;湿度计、温度计;0.001 g精度电子天平;JJ-5型水泥胶砂搅拌机等。

2.4 水泥土配比试验

2.4.1 试验准备

根据委托方的配比要求, 水泥土搅拌桩每立方米土分别配水泥200 kg、250 kg、300 kg, 取样土层平均密度为灰黄色粉质黏土1.88 g/cm3。根据委托方要求, 不同水灰比、水泥掺量、土样及水的重量见表1。

2.4.2 试验程序

1) 取表1比例的土、水泥浆 (水灰比为0、0.55、1.0) , 采用搅拌机搅拌均匀。

2) 将搅拌均匀的拌合土装入φ5 cm×10 cm的模型中, 分3次装入, 每次振动压实30次, 最后将试样表面用刮土刀刮平, 用湿毛巾盖上, 保持湿度, 防止水分蒸发。每组试样的数量为3个, 每个试样均用油漆笔编号, 称重放入养护室。养护室温度控制在 (20±3) ℃, 湿度控制在90%以上。

3) 成型7 d后拆模, 拆模后继续养护, 保持温度控制在 (20±3) ℃, 湿度控制在90%以上。

4) 养护到规定期龄 (7 d、14 d、28 d) 时, 进行无侧限抗压强度试验。

2.4.3 试验结果

各水灰比 (0、0.55、1.0) 、水泥掺量 (试样的配合比200 kg/m3、250 kg/m3、300 kg/m3) 室内配合比试验无侧限抗压强度结果见表2。

从表2可以看出无论采用哪种水灰比, 配合比试样的试验压强度均随水泥掺量增加而增大, 呈线性关系。水灰比为1.0时, 水泥土试样抗压强度最低, 水灰比0.55时, 水泥土试样抗压强度最高, 水灰比为0时, 水泥土试样抗压强度次之。因此, 选用水灰比0.55较为合适。通过表2显示, 龄期越长, 水泥土试样的抗压强度越大。

水泥掺量龄期与抗压强度关系曲线见图1~图3。

水泥与土之间发生物理化学的一系列反应, 其中包括水泥的水解和水化反应、硬凝反应、水泥和软土之间的离子交换和团粒化等作用。水泥作为加固剂, 其掺量越大, 与地基土的反应越大, 其固化作用也就越大。同时, 从水泥土试样固化反应的快慢分析:水灰比为0时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的66%~69%, 平均为68%;14 d达到28 d的73%~81%, 平均为78%;水灰比为0.55时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的67%~78%, 平均为73%;14 d达到28 d的81%~91%, 平均为86%;水灰比为1.0时, 7 d龄期抗压强度达到28 d的70%~75%, 平均为72%;14 d达到28 d的80%~82%, 平均为81%。

水灰比0.55的水泥加固反应最快, 水灰比1.0的水泥加固反应次之, 水灰比0的水泥加固反应速度最慢。水灰比为0时, 水泥的水化程度越低, 只能通过地基土本身的含水率进行水化, 所以其胶体和晶体不能充分形成;而水灰比为1.0时, 由于水灰比过大, 新生成的胶体水泥浆浓度低, 水化后混凝土体内的多余游离水分往往先附着在集料上, 胶体与集料粘结面积减小, 黏结力下降, 混凝土硬化时会产生细小裂纹, 从而降低混凝土强度[4]。水灰比过大时, 多余的水会外溢, 蒸发后形成气孔, 对强度影响非常大。不难看出, 合适的水灰比不但使地基土的强度最高, 而且固化反应较快, 有利于缩短工期。

3 结语

通过本次水泥土搅拌桩室内配合比试验, 可以得出试验结果如下。

1) 室内配合比水泥土试样的抗压强度随水泥掺量提高而增加, 呈线性关系。

2) 水泥土试样的抗压强度均随龄期增长而增大。

3) 水泥土试样的抗压强度均与水灰比有必然联系:水灰比0.55时, 抗压强度最大, 水灰比0时, 抗压强度次之;水灰比1.0时, 抗压强度最小。因此选择水灰比0.55较合适。合适的水灰比更有利于提高地基土的强度, 缩短建设工期。

参考文献

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