双向双轴水泥搅拌桩（精选7篇）
双向双轴水泥搅拌桩 篇1
1 工程概况
汉宜铁路位于湖北省中西部的江汉平原,东起汉口,西至宜昌,沿途经过汉川、仙桃、天门、潜江、荆州、枝江等市,线路全长293.1km。桩号DK223+710~DK223+865和DK224+210~DK224+465两段长410m范围属于软弱土地基,土质以淤泥质粉质黏土为主,呈流塑状。该段施工采用双向水泥搅拌桩进行地基加固处理。间排距为1.2m三角形布置,桩径为0.5m。
2 施工资源
2.1
施工机械设备(表1)
2.2 施工人员
劳动力组织方式采用架子队组织模式(表2)。
3 施工工艺参数
3.1
施工程序(见图1)
3.2 主要施工工艺参数
双向双轴水泥搅拌桩:水泥选用PO42.5普通硅酸盐水泥,现场取样进行室内配比试验,确定浆液最佳配比,水泥浆按照最佳配比现场拌制,并根据生产要求随拌随用。水泥用量按照设计要求63kg/m,水灰比为0.5,水泥浆比重1.85g/cm3。
表2注:队长、技术负责人、专兼职安全员、工班长及质检、试验和测量人员均为公司正式职工,根据实际情况适当配备劳务人员.
4 施工方法
4.1 定位
吊机就位后,悬吊深层搅拌机到指定位置,对准桩位,保持起吊架垂直。钻机就位应满足图纸要求,垂直度偏差不大于1.0%(垂球法检测),为确保垂直度控制良好,我部在钻机四个支座处加设较大面积的钢板,使钻机在钻进中保持平稳,钻进时要经常检查垂直度,如发现偏差则边钻进边调整,对于设计长度较长的水泥搅拌桩,在开始时保持较慢的钻进速度,待机身稳定后再加快钻进速度。桩的孔位置与图纸偏差不得大于50mm。
4.2 预搅下沉
待深层搅拌机冷却水循环正常后,启动搅拌机,缓慢放松起吊钢丝绳使深层搅拌机沿导向架边搅拌边切土下沉,下沉速度必须严格控制,保证工作电流不大于70A。如在施工过程中出现下沉速度过慢的现象,则可由输浆系统补给清水,减小摩擦,提高下沉速度。搅拌时深层搅拌机的下沉和提升速度按不大于1.0m/min进行控制,以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。
4.3 配制水泥浆
在深层搅拌机下沉到一定深度后,开始按设计确定的配合比拌制水泥浆,配置好的浆液必须过筛,并将配置好的水泥浆倒入集料斗中备用。深层搅拌机下沉至设计深度后,开启灰浆泵,将水泥浆压入地基中,边喷浆,边旋转,同时按设计确定的提升速度提升深层搅拌机。当深层搅拌机提升至地面以下1m时,应慢速提升和旋转,即将出地面时,应停止提升,搅拌10~20s,以保证桩头的密实性。
4.4 重复搅拌
为使软土与水泥浆搅拌均匀,在喷浆完成后,关闭灰浆泵,再次将深层搅拌机下沉至设计要求深度,边搅拌边提升至地面,进行重复搅拌。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。每根桩的正常成桩时间应不少于40min,喷浆压力不小于0.4MPa。当钻头提升至地面以下0.5m时,喷浆停止,桩顶以下3m范围内应复搅。在成桩过程中遇有故障而停止喷浆,第二次喷浆接桩时,其重叠长度不得小于0.5m,接桩间隔时间不得大于24小时,否则该桩重打。
4.5 清洗
向集料斗中注入清水,开启灰浆泵,清洗全部管道中残存的水泥浆,保持清洗干净。清洗后,将钻机移至下一个桩位重复施工,同时对桩头进行处理,达到设计要求。桩顶铺0.5m厚的碎石垫层,内铺一层双向土工格栅,每侧回折2m,极限抗拉强度为110KN/m;坡脚设干砌片石抬高式护道。施工桩顶标高宜高出桩顶标高不少于1.0m,在开挖基坑时,应将搅拌桩桩顶施工质量较差的桩段用人工挖除。水泥搅拌桩施工完成28天后,经检测合格后进行垫层或路基填筑施工。
5 质量标准
双向双轴水泥搅拌桩施工质量和检验方法应符合表3的规定。
6 质量控制要点
6.1
派专人负责双向双轴水泥搅拌桩的施工,全过程旁站双向双轴水泥搅拌桩施工过程,所有施工机械编号,将现场技术员、钻机长、现场负责人、双向双轴水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标识牌悬挂于钻机明显部位,确保人员到位,责任到人。
6.2
双向双轴水泥搅拌桩开钻之前,用水清洗整个管道并检验道中有无堵塞现象,待排尽后方可下钻。
6.3
为了保证双向双轴水泥搅拌桩桩体垂直度满足要求,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。
6.4
对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象以及喷浆搅拌提升时间。
6.5
为了保证桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均配备电脑记录仪,同时现场配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和质检人员随时抽检水灰比是否满足设计要求。
钻机旁派专人进行记录和管理,正确记录各种参数并自动打印输出:桩号、日期、开始和结束时间、设计桩长、实际桩深,每延米的水泥用量及累计数量,搅拌深度。
6.6 水泥搅拌配合比:
水灰比0.6:1、桩径50cm,水泥用量63kg/m。
浆液搅拌设两个搅拌桶,每次搅拌的浆液按一根桩的用量进行搅拌,并派专人负责计量,制备好的浆液不得离析、不得停置超过两小时,浆液倒入时加筛过滤,以免浆内结块,损坏泵体,每施工完一根桩,并保证搅拌桶内浆液全部喷完,方可进行桩机移位,并把一根桩的浆液流入桶内,同时进行下一根桩的浆液搅拌。
6.7
双向双轴水泥搅拌桩施工采用两喷两搅工艺,下钻时应喷射完成80%的浆量并一律采用抵挡操作,每延米进尺时间不应大于1分钟,喷浆压力不小于0.4Mpa。
6.8
为保证双向双轴水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次下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。
6.9
施工时严格控制喷浆时间和停留时间每根桩开钻后连续作业,不得中断喷浆,严格在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业,储浆罐内的储浆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。
6.1 0
施工中如遇设备故障原因,喷浆中断时及时记录中断深度,在12小时内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12小时采取补桩措施。
7 检验试验
7.1
轻型动力触探,成桩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。
7.2
浅部开挖桩头质量检查,成桩7天后浅部开挖桩头(深度宜超过停浆面一下0.5m)目测检查搅拌的均匀性,量测成桩直径。
7.3
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组试验样品做无侧限抗压强度试验。
7.4
单桩承载力检测,试桩完成28天以后,在桩身强度满足荷载强度条件时,采用单桩荷载试验,验证单桩承载力能否满足设计要求。
8 结语
双向双轴水泥搅拌桩适应各种软土路基的加固处理,且加固后地基整体强度高,双向双轴水泥搅拌桩的特点是施工速度快,施工工期短,效率高,施工中无震动,无噪声,无地面隆起,不排污,不挤土,不污染环境,施工工具简易,劳动强度低,费用低廉。
双向双轴水泥搅拌桩 篇2
摘要：随着经济的快速发展，水泥搅拌桩被广泛应用于软土地基的处理中。在常规的水泥搅拌桩的基础上，现又开发出了更利于控制施工质量的双向水泥搅拌桩。本文根据笔者的工程实践，對软基处理方法，双向水泥搅拌桩法进行了探讨。
关键词：双向水泥搅拌桩法；钉形水泥土双向搅拌桩；软基处理；工程实践
1引言
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥作固化剂，用特殊搅拌机械，在地基深处将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结，成为具有一定硬度、水稳定性和一定强度的优质地基。水泥搅拌桩具有施工简单、快速、振动小、挤土效应弱、无公害等优点，并能有效地控制软土地基的稳定性，减少和控制沉降量的特点，主要用于淤泥加固与质土、粉土和含水量较高并且且地基承载力不大的地基，是近年来在软基处理中软应用比较广泛的一种方法。
2软土
2.1软土特性
软土是指滨海、湖沼、谷地等的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。同时具有固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
2.2软土对路基工程的影响
路基是公路的重要组成部分，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，应有足够的稳定性和耐久性。因软土地基具有天然含水量高、孔隙比大固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差等特性，软土地质土层对施工期间及工后路基稳定性和耐用性有较大不利因素，软土固结时间长，会引起时间不够导致路基强度低，如果剪切强度超过土体抗剪强度，就会发生局部剪切破坏，有可能导致软土地基的失稳破坏；如软土地基不采取有针对性的处理措施，随时间的推移。将会出现路面沉陷的危害，直接影响到公路的安全功能。故软土地基处理是公路工程施工中遇到的难点之一。也是勘察设计及施工单位重点解决的一个环节。
2.1.3解决方法
对于软土地基的有效处理方法有真空预压法；反压护道法；水泥土搅拌桩法；换填垫层法等其中，水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的最常用的一种，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土固结成具有一定稳定性和强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其地基应视为复合地基，桩土共同承担荷载。它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点
3双向水泥搅拌桩法
3.1双向水泥搅拌桩工作原理
水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械进行改进得到的，其中包括对钻杆、钻头、动力传动系统等的改进，钻杆多采用同心双轴钻杆，并把正向旋转叶片、喷浆口设置在内钻杆上，把反向旋转叶片安装在外钻杆上，外杆上叶片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，从而控制水泥浆在两组叶片之间，阻断水泥浆从上面冒出，保证桩体中水泥浆的均匀分布和搅拌，确保所成桩子质量。
3.2双向水泥土搅拌桩的优点
与常规水泥土搅拌桩相比，双向搅拌桩各项检测结果明显优于常规搅拌桩；双向水泥土搅拌桩搅拌更均匀，提高了成柱质量，并远高于常规搅拌桩。提高工效、节省工程造价，双向水泥土搅拌机械可在常规的水泥土搅拌桩机械上进行改造即可使用。由于双向水泥土搅拌桩产生的超静孔隙水压力小于常规工艺，双向水泥搅拌桩可以改善施工过程中的冒浆问题，从而保证水泥搅拌桩中水泥的含量。
4钉形双向水泥土搅拌桩施工技术
4.1施工工艺
具体施工工艺为：①施工场地清表整平；②根据设计要求及现场情况布设桩位图；③水泥质量需要事先进行抽样检测，确保固化剂材料质量；④预先试桩，首先进行钻芯取样进行强度试验，获取合理的固化剂掺量；⑤对于施工搅拌桩，湿喷工艺需要选用四搅两喷法；⑥桩顶施工至原地面以下30 cm停浆，然后翻犁掺灰压实（掺5%生石灰），铺设一层土工格栅，回填30啪碎石垫层。⑦水泥掺人量建议100 kg/m。施工机械采用深层搅拌桩机（宜兴周铁SJB—II），配有卷扬机、吊挂装置滑轮、液压系统、水泥制备系统等。
4.2施工机械
表1 施工机械技术参数
设备名称技术参数及要求
机型DM一3犁
钻杆外径127 lnm，内径89mm
搅拌钻头灰浆泵可自动伸缩钻头泵鼍50 L/rain，泵压l 500 kPa
灰浆搅拌机容积为0.5 ITl3的灰浆搅拌机
电焊机220 V，50 kW
电脑记录仪能自动记录施工过程并打印成桩资料
计量装置包括深度计、流量计、电流表、电压表等送计量部门进行标定
动力设备满足工程需要的发电机组或市电
4.3施工注意事项
施工前需要进行试桩搅拌桩，养护成桩28 d后需进行桩身质量评定，并且需要检测单桩、地基承载力。搅拌桩施工根据施工工艺性试验时确定的操作压力、喷浆量、钻机钻进与提升速度、孔底电流等参数进行，并随时记录参数。施工过程中，如果发现喷浆量超过设计喷浆量，就需要对原桩进行复钻和复喷。如遇到河塘路段，则先回填清淤、碾压处理，再新型搅拌桩施工，填淤处理打桩路段时不能摊铺碎石、土工栅等；挡土墙路段中，挡土墙基面范围内水泥搅拌桩施工至挡土墙基底下30 cm。加固区应设置临时排水设施，保持排水畅通。
4.4 质量控制
4.4.1 施工过程控制
搅拌下沉下钻时，喷浆口到达地面线电脑开始计数，此时操作人员应通知质检人员和现场监理，对起点进行确认。确认后即可下钻，搅拌轴下沉过程中速度可由电流表的电流控制，工作电流不应大于额定的电流值，在正常工作时的电流值几乎为定值，当电流值突变时说明已钻到硬质层，再继续下钻50cm作为最后的桩长；按要求配置水泥浆，严格控制水泥浆的比重，对每盘浆体进行抽检，检测合格的水泥浆方可泵送，压力控制在0.4～0.6Mpa；水泥浆拌和时间不得少于3分钟，制备好的水泥浆不得离析、沉淀，水泥浆存放时间不得大于2小时，否则应予废弃。已制备好的水泥浆在倒入浆池时，应加筛过滤，以免浆内结块。搅拌轴下鉆到设计深度后，开启灰浆泵，按先前确定的速度（档位）均匀的边喷浆边提升；为了保证桩的完整性，应严格控制喷浆停浆时间，开钻后要连续作业，严禁在尚未喷浆的情况下进行提钻作业。为了保证桩体浆体的均匀性，湿喷桩下钻时不宜喷浆。重复搅拌搅拌轴提升至设计顶标高时，关闭灰浆泵，集料斗中的水泥浆应正好用完。为使软土和水泥浆搅拌更加均匀，必须再次将搅拌轴边旋转边沉入土中至设计深度后，再将搅拌轴提升出地面；
4.4.2桩身质量检测
施工过程中必须随时检查柱身在施工过程中有无异常现象，记录处理方法以及措施。湿喷桩成桩七天后，进行开挖自检，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，测量成桩直径、质量，并如实记录，根据击数用对比法判定桩身强度，抽检频率2%，如发现凝体不良现象等情况，应及时报废补桩。成桩28天后由现场监理工程师截取整段桩体并分成三段进行桩的无侧限抗压强试验，主要检查：是否贯穿软土层桩身的长度，喷浆量是否达到设计要求，桩身成型情况，水泥土搅拌均匀程度、桩身的强度。抽查中如出现实际施工长度与设计长度不符的桩，并以此数据作为计量的一个依据。
4.4.3承载力检测
载荷试验法钉形水泥土双向搅拌桩复合地基承载力的常用方法，分为复合地基静载和单桩载荷载试验。载荷试验检宜在成桩28天后进行，桩身强度需要满足荷载试验所需要的条件。
5总结
钉型双向深层水泥土搅拌桩是利用土被钻头原地旋转搅拌并与固化剂进行拌合后成桩，能充分利用软土，避免了大量挖掘和弃土；施工过程中无噪音、污染，对周围环境无不良影响；应用了路堤桩工作受力的。随着经济的快速发展，水泥搅拌桩被广泛应用于软土地基的处理中，有较大的发展前景，需要我们努力探索。
参考文献：
[1]郭红萍，水泥搅拌桩的应用与检测Ⅱ].山西建筑，2007，1.
[2]《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法（G B/T3246.2—2000）》国家质量技术监督局
双向水泥土搅拌桩施工技术及应用 篇3
关键词：双向水泥土搅拌桩,施工技术,质量控制
运用特制的深层搅拌机强制搅拌水泥和软土, 使其发生一系列的化学反应和物理反应, 促进土地的固结, 从而形成达到一定强度的、具有较好的水稳定性和整体性的水泥土桩, 这种工艺被称为水泥土搅拌桩施工技术。常规的水泥土搅拌桩施工中存在很多问题, 双向水泥土搅拌桩技术能够克服传统水泥土搅拌桩的技术问题, 使成桩质量得到提高。本文对双向水泥土搅拌桩施工技术及其应用进行了分析。
1. 传统水泥土搅拌桩施工的常见问题
水泥土搅拌桩施工的优点有振动小、速度快、施工便利等, 能够使软土地基的稳定性得到提高, 并对其沉降量进行有效的控制。然而由于不合理的成桩工艺和施工机械设备, 加之施工操作的不规范, 对桩身全长的质量检测的手段落后, 造成了施工质量的下降。桩体的强度会受到桩体搅拌不均匀、沿桩体垂直分布的水泥浆不均匀等因素的影响。传统双向水泥土搅拌桩施工技术具有较小的有效处理深度和桩长, 对其应用范围造成了束缚, 当深度达到7米之后该技术的优势就难以发挥。双向水泥土搅拌桩施工技术具有较低的工效, 施工时需要四搅两喷。
2. 双向水泥土搅拌桩施工技术
所谓的双向水泥土搅拌桩技术指的是通过在双向水泥土搅拌桩机外同心杆和内同心杆的搅拌叶片上分别安装动力系统, 使其能够同时从两个方向对水泥土进行搅拌的技术[1]。
2.1 双向水泥土搅拌桩机
通过改进传统水泥土搅拌桩成桩机械的钻头、钻杆和动力传动系统, 设计了双向水泥土搅拌桩机。将反向旋转叶片安装在外钻杆上, 将喷浆口和正向旋转叶片安装在内钻杆上, 并使用同心双轴钻杆和双向动力传动系统来进行正反两个方向的旋转。
在施工的过程中通过外钻杆叶片来进行压浆, 上下两组叶片能够对水泥浆进行控制, 使其不能上冒, 从而使桩体中的水泥浆掺入量得到了保障, 并能够分布均匀。这样能够对搅拌桩及其深层的质量进行保障。
2.2 双向水泥土搅拌桩的钻头技术要求
一般情况下钻头叶片的厚度为25至30毫米, 宽度为80至100毫米, 只有这样才能保障水泥土搅拌桩的均匀。在搅拌的过程中, 对搅拌均匀造成直接影响的就是钻头叶片的倾角, 因此钻杆与叶片之间的倾角应该为10度至20度, 如果是沙性土可以将夹角调小。为了避免“糊钻”现象, 搅拌钻头叶片之间的间距一般在20至40厘米左右。在内钻杆叶片的三分之二处设置喷浆口, 并根据现场测定的情况来设置喷浆的大小[2]。
实验证明, 在水泥土桩的任意一点使用双向水泥土搅拌桩机进行20次以上的搅拌, 能够取得最好的施工效果。施工时要保障钻杆的下降速度、提升速度和回转数, 钻头翼片与搅拌轴的垂直夹角、宽度和枚数都符合相关的技术参数。
2.3 双向水泥土搅拌桩施工技术的施工工艺
在施工时首先要进行放线和定位工作, 使用方形或梅花形来布置双向水泥土搅拌桩。进而就位桩机, 将搅拌机移动到制定位置, 并进行安装和对中。第三, 进行切土下沉, 也就是将搅拌机启动, 沿着导向架使用搅拌机进行切土, 并使用灰浆泵来喷射水泥浆液, 进行10秒以上的桩底持续喷浆搅拌。最后, 就行提升搅拌, 将灰浆泵关闭, 提升搅拌机。
2.4 水灰比和水泥掺入
要根据单桩的承载力来确定双向水泥土搅拌桩水泥掺入比, 以被加固湿土质量的百分之十五左右为宜。如果水泥掺入量在百分之七以下, 则会影响水泥土的强度。在百分之二十二的范围内, 水泥土强度随着水泥掺入比的增加而增加。根据工艺性试桩将水泥浆液的水灰比确定下来, 以0.5至0.6为宜。如果温度较高、桩径较大时可以取大值。水灰比不能小于0.45, 也不能大于0.7, 否则会影响成桩的质量, 并造成施工的困难[3]。
2.5 双向水泥土搅拌桩施工技术的适用地质
在进行软弱地基的处理时往往使用双向水泥土搅拌桩技术, 包括无流动地下水的松散砂土、软粘性土、粉土、淤泥质土和淤泥等。在使用双向水泥土搅拌桩施工技术对具有腐蚀性的地下水、塑性指数超过25的粘性土、有机质土和泥炭土进行处理时要先进行现场试验。一些特殊土质会影响双向水泥土搅拌桩技术的应用。例如有机质含量较高的软土和泥炭土中的有机质会对水泥水化过程进行延缓, 从而对水泥土的结构形式进行破坏, 使水泥土的强度降低。粘性土的塑性指数过大也会造成“糊钻”。如果地下水中的硫酸盐含量过高, 水泥会与硫酸盐发生反应, 形成结晶性侵蚀, 造成水泥土的崩解和开裂。
3. 双向水泥土搅拌桩施工技术的应用
3.1 工艺性试桩
工艺性试桩的目的在于用科学的技术参数来指导施工, 保障施工的质量, 工艺性试桩的主要内容有以下几点:要计算水灰比和水泥掺入量, 据此来对单桩对喷浆量以及其他技术参数制定出来, 例如进入持力层电流、搅拌机转速、喷浆压力、钻杆提升和下沉速度、钻进速度等。要对提升和下沉的阻力情况进行掌握, 将合适的搅拌叶片的倾角和宽度、电机功率以及搅拌钻头形式选择出来。要对室内实验的水灰比和配合比进行检验, 确定是否需要添加外加剂。对复合地基的承载力进行检验, 并在同一工程地质条件下至少进行3根工艺性试桩。
3.2 控制施工质量
首先, 在配制水泥浆液时要严格按照配合比, 不要将制备好的浆液搁置超过两小时, 先对其进行加筛和过滤, 再倒入存浆桶, 以免泵体受到结块浆液的损坏。必须配备专人对浆液拌制现场进行记录, 记录内容包括停浆面、喷浆深度和送浆的时间等等, 从而对水泥浆液的喷入量和喷入深度进行保障。要对钻机内外杆的速度、钻机提升和下沉的速度进行控制, 使水泥浆液能够与破碎的土体进行拌合。要确保搅拌桩机的导向架和底盘水平的垂直, 将其桩位偏差控制在50毫米以内, 垂直度偏差控制在百分之一以内。
3.3 处理常见的施工问题
(1) 处理桩顶部位的问题。桩顶的问题主要是蜂窝状土层, 处理方法为挖除桩顶质量较差的部分, 或者对其进行人工修整和二次喷浆搅拌。
(2) 处理施工间断问题。如果由于突发状况不能进行连续供浆, 要将搅拌机钻头退到停浆前的1米处, 避免缺浆或断桩。如果需要半小时以上的停机检查, 为了避免钻杆内水泥浆的硬化, 要冲洗钻杆, 并每隔半小时转动一次转杆, 以免出现内外钻杆抱死的现象。
(3) 处理“糊钻”。“糊钻”的产生主要是土质的含水量过小、塑性指数过大造成的, 这就会造成在桩体的单位体积内钻杆和钻头占有较大的以及比例, 难以均匀的搅拌水泥浆和土体。其处理办法为适当增大桩径、对钻杆和叶片之间的夹角以及水灰比进行调整、使搅拌叶片之间增大距离等。
(4) 处理局部密实土质。密实土质指的是含水量较小的硬塑粘性土和厚度较大、标贯击数较大的砂性土, 这些土质不适合使用双向水泥搅拌桩施工技术, 应该调整施工方案, 选择其他的施工技术。
4.结语
总而言之, 双向水泥土搅拌桩施工技术能够突破传统水泥土搅拌桩施工技术的不足, 使成桩效果得到显著的提高, 对成桩的质量进行保障。这样一来, 在软弱地基的处理中就可以广泛的使用双向水泥土搅拌施工技术, 发挥该技术的优势。与此同时双向水泥土搅拌施工技术还具有操作便利、易于推广的优势, 具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]李兵.水泥土双向搅拌桩在上海S32高速公路软基加固中的应用研究[J].公路工程.2010 (04)
[2]刘松玉.钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的对比研究[J].岩土工程学报.2011 (07)
双向双轴水泥搅拌桩 篇4
水泥土搅拌桩具有施工简单、速度快、振动小、土体加固后容重变化小等优点被广泛应用于软基处理[1]。在此基础上, 东南大学刘松玉教授等通过对其承载机理和成桩机械的研究研制出了钉形水泥土搅拌桩[2]和双向水泥土搅拌桩[3]施工工艺, 并将二者相结合, 形成了钉形水泥土双向搅拌桩[4], 如图1所示。该法属新兴专利技术且在广州地区属首次采用, 为今后在该地区的运用提供借鉴和参考。
本次施工由于广州地区无使用该法施工的历史记录和相关经验, 故在其施工前与施工过程中进行了一系列的相关试验包括不同水泥掺入量、不同水泥型号以及不同施工参数 (桩间距、钻进速度等) 的水泥土室内无侧限抗压强度试验、平板载荷试验 (单桩及单桩复合地基) 、沉降观测试验和测斜试验等。本文重点介绍路基沉降试验的研究和成果。
2 工程概况
黄榄快速干线 (西段) 位于广州市南部, 连接广州市番禺区与佛山市顺德区, 总体呈东西走向, 全长7.57公里, 共分为5个标段。本标段为市政道路标 (第二标段) , 起点为榄核镇平稳村, 桩号K4+300, 止点为规划三路交叉口处, 桩号K5+960, 全长1660m。道路标准:城市快速路, 红线宽度80m, 设计时速:主线80Km/h、辅道40Km/h, 道路标准宽度44m, 双向8车道。
根据勘察资料 (见表1) , 该段路基土均属低强度、高压缩性土, 且多呈欠压密状态, 在土自重、路堤填土荷载及汽车行驶荷载作用下易产生沉降及不均匀沉降, 可能会产生路面开裂, 影响行车安全及道路美观, 故应对拟建道路路堤下一定深度范围内软弱土层进行处理。经分析比较, 全标段除桥梁外最终均采用钉形水泥土双向搅拌桩专利技术处理软基, 处理面积74000m2。最大处理深度23m。
3 沉降观测
3.1 沉降观测目的
本合同段除省道跨线桥外其余路段均经过地基处理。为控制和调整填土速率, 提供施工期间沉降土方量的计算依据, 确保工后沉降控制在设计允许范围内, 设计要求该路段进行路基沉降观测。表面沉降观测是软基处理沉降分析的基础, 沉降速率是判断软基处理成果的一个重要指标和加固效果最直接的反应。
⑴通过对沉降观测数据系统综合分析评估, 为路基填筑计划的制定和执行提供定量的参考数据, 保证填筑过程中路堤的安全, 使路基工程达到规定的变形控制要求。
⑵通过对软基段工后沉降的观测, 掌握沉降发展情况, 为路面 (特别桥头路面) 的施工、永久性路面铺设和异常变化地基的加固提供依据。
⑶通过对软基段的工后沉降的观测, 完善从软基施工到竣工验收整个过程的现场观测资料, 为了解软基处理效果和完成竣工资料提供现场实测数据。
3.2 沉降观测工具及仪器
本次沉降观测所采用工具由一块500mm×500mm, 3cm厚的方形钢板 (沉降板) 、φ6金属测杆, φ10塑料套管组合而成, 金属杆焊接在钢板上, 塑料套管包裹在金属测杆上, 塑料套管的作用是使测杆处于自由状态, 防止测杆与路基填土直接接触发成摩擦, 影响沉降结果, 如图2。观测沉降读数采用DSZ2水准仪, 具体技术指标参见表2。
注:L-水准路线长 (以公里计)
3.3 沉降观测点的布置
为及时、准确、全面地反映路基及构造物的沉降和水平位移情况, 通过观测数据判定路基的稳定性, 沉降观测点布设原则如下:
⑴观测点应设在同一横断面上, 这样有利于观测点的看护, 便于集中观测, 统一观测频率, 更重要的便于各观测数据的综合分析。
⑵沿线路方向150m布设一个观测断面。
⑶所有大、中、小桥桥头位置原则上设置一个观测断面。
⑷所有构造物路段原则上设置一个观测断面。依据施工图设计, 确定各观测断面观测点如表3:
3.4 沉降观测数据
由于试验数据较多, 本文不能全部列出, 选取地基处理具有代表性的一般路段K4+940段的数据进行分析和研究。具体沉降观测数据如表4所示。
根据试验所得数据, 绘制时间沉降量曲线图如图3:
通过图3我们可以得出以下结论:
⑴该段路基的最大沉降量为35.31mm, 出现在中桩 (大里程) 位置, 这是由于中桩的两块沉降板分别放置在桩顶 (小里程) 和桩间土 (大里程) 上。桩间土的承载力相对于桩顶的承载力要小, 即沉降量大于桩顶沉降量。
⑵该段路基的最小沉降量为29.87mm, 出现在中桩 (小里程) 位置, 与最大沉降量之差为5.44mm, 相差很小, 由此可以得到钉形水泥土双向搅拌桩复合地基能使处理后的软土地基很好地形成一个整体, 差异沉降较小, 满足工程需要和设计要求。
⑶路基的沉降趋势基本一致, 即试验开始阶段沉降量呈线性上升趋势, 随着时间的推移和填土的不断进行而增大, 当增大到某一值时, 开始趋向平稳呈水平直线状态。表明路基沉降已经趋于稳定。
⑷路堤填筑完成后, 即该曲线上的2011.03.28至2011.05.09各点的沉降量分别为0.27mm、0.37mm、0.13mm、0.22mm。完全满足设计要求的连续两个月不大于5mm/月, 即可视为该段路基沉降已经稳定。可以进行路面基层的施工。
4 结论
⑴沉降量是判断地基处理成果的重要指标, 尤其对于新工艺、新技术, 进行地基处理的路基沉降是必不可少的控制施工质量的试验指标。
⑵钉形水泥土双向搅拌桩复合地基在地基沉降量和承载力方面能完全适用广州地区多淤泥、淤泥质土的软弱地基, 今后在该地区软基处理工程中可以参考或借鉴使用。
⑶钉形水泥土双向搅拌桩复合地基属于新型地基处理技术, 目前阶段理论还滞后于实践, 沉降量分析只是其中的一个方面, 其他各方面试验还有待于进一步的研究和探讨。
摘要：钉形水泥土双向搅拌桩是近年来新兴的一种地基处理新技术, 结合该法在广州市番禺区黄榄快速干线路基处理中的应用, 通过试验监测和分析表明:钉形水泥土双向搅拌桩复合地基在处理该地区淤泥及淤泥质土的应用中取得了良好的效果, 尤其在路堤填土阶段的沉降观测数据表明:经过此法处理的软土路基在沉降方面完全满足本工程的实际需要以及设计要求。
关键词：地基处理,钉形水泥土双向搅拌桩,沉降观测
参考文献
[1]刘松玉.公路地基处理[M].南京:东南大学出版社, 2001.
[2]刘松玉, 宫能和, 冯锦林, 等.钉形水泥土搅拌桩操作方法[P].中国专利:200410065863.3, 2007-09-12.
[3]刘松玉, 储海岩, 宫能和, 等.双向搅拌桩的成桩操作方法[P].中国专利:200410065862.9, 2006-09-13.
双向双轴水泥搅拌桩 篇5
关键词：双向搅拌桩,施工机械,粉喷桩,质量检测,软基
1 概述
水泥土搅拌桩是利用特制机械将水泥或水泥浆作为固化剂喷入软弱土体中,就地将水泥土混合物强制搅拌,形成具有一定强度的水泥土加固体,与基土共同作用形成复合地基,从而达到提高承载力及减小路基沉降的目的。该技术具有成本低、工效快、施工简便、振动小、污染少等特点,在需要大面积处理软土地基的工程建设中得到广泛应用。但在以往工程建设应用中,由于水泥土搅拌桩属地下隐蔽工程,其人为因素及地下不确定性因素较大,易发生工程质量问题,致使工程建设者怀疑水泥土搅拌桩的成桩质量及其对软土地基的处理效果,甚至有慎用或限用的态度。
为此,部分优秀的工程建设者对常规搅拌机进行改进,制造出水泥土双向搅拌桩机,并提出相应理论。笔者就在建的某高速公路中采用的干法水泥土双向搅拌桩来了解该桩机的工作原理及相应理论,以供大家参考。
2 水泥土双向搅拌桩机械及成桩原理
2.1 水泥土双向搅拌桩钻机
水泥土双向搅拌桩钻机主要改造了常规水泥土搅拌桩钻机的动力系统以及钻杆和钻头。
1)动力系统改造,设置了正、反两个方向动力设备(见图1),即外钻杆的动力由磨盘提供,内钻杆的动力由单独的电机提供,同时为了保证搅拌更加均匀,将磨盘和下钻、提升动力分开,下钻、提升的动力由无极调速电机提供,在施工时,将磨盘置于高转速,将下钻、提升置于低转速,提高单位时间里的搅拌次数,使得成桩质量更加有保障。
2)钻杆、钻头改造,设置两个同心圆的内、外钻杆,并在内外钻杆底部钻头处设置两两分开的四层搅拌叶片(见图2)。外钻杆连接外钻头,内钻杆连接内钻头,在外钻杆的内壁设有与内钻杆之间配合的轴承和密封装置。内钻头的外壁上设有上下两层翼片,下层翼片的下部为钻尖,两层翼片之间的距离为20 cm～30 cm,在两层翼片之间靠近上层翼片的内钻杆上开有喷灰口。通过外杆上叶片反向旋转过程中的压灰作用及正向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用,阻断水泥上冒,把水泥控制在两组叶片之间,保证水泥在桩体中分布均匀,确保成桩质量。
2.2 水泥土双向搅拌桩成桩原理
水泥土双向搅拌桩是指在施工过程中,通过分别设置的动力系统带动安装在钻机上的同轴内、外钻杆同时正、反双向转动,强制内、外钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反双向切土,使钻机在施工过程中形成全程复搅,充分搅拌土体,并能阻断水泥上冒通道。从而可提高搅拌均匀性,增加桩身强度;并能有效改善复合地基的承载特性,提高软土地基的承载力,减少地基沉降。
2.3 施工工艺
双向搅拌粉喷桩施工工艺流程图见图3。
1)按设计要求整平场地,清除地表如树根、垃圾等障碍物,回填沟塘至整平高程。2)按批准的布桩图进行桩位放样,就位搅拌机械,对中桩位。3)下钻搅拌喷灰:启动搅拌机,使搅拌机沿导向架向下切土,同时开启喷粉装置,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。此时内钻杆上的两层叶片作用为:下一层是破土,上一层为搅拌;外钻头上的两层叶片作用为:搅拌、压灰。搅拌机继续下沉,直到设计深度,在桩端应就地保持喷灰搅拌10 s以上才可停止喷灰。4)提升搅拌:搅拌机提升,关闭喷灰泵,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土,链条将钻头提升至设计桩顶标高,完成双向搅拌粉喷桩施工。
3 工程实例
3.1 项目概况
建设中的某高速公路软土地基设计采用干法水泥土双向搅拌桩处理,场地地势平坦低洼,线路区域主要为软土及软弱土,连续分布,土性为淤泥、淤泥质粉质粘土(粉土),局部地段夹粉砂、粉土薄层,具高孔隙比,高压缩性。有机质含量为0.5%～4.84%,平均值3.38%,层厚4.3 m～17.5 m,最高层厚达32.4 m,含水量为35.1%～86%。水泥土双向搅拌桩的布桩为正三角形,桩间距1.5 m,桩径500 mm,水泥固化剂采用42.5号普通硅酸盐水泥,设计水泥用量为65 kg/m,桩长17.0 m。
3.2 质量控制
水泥土搅拌桩属地下隐蔽工程,施工中由于人为因素较大,需要控制的参数较多,因此施工中常会出现一些质量问题。为此,在工程建设开始时,业主聘请相关专家组织“某高速软基处理技术培训班”,提出水泥土搅拌桩相关控制技术参数及控制要点,并明确各参建单位软基处理相应职责及填报水泥土搅拌桩施工管理表格。笔者作为工程建设参与者,针对干法水泥土双向搅拌桩处理软基实际情况,提出以下几点控制要点,以备参考。
3.2.1 加强对施工机械设备管理
干法水泥土搅拌桩施工机械可根据设计要求和试桩资料选取专门的施工机械,建议选用定型产品。每台桩机的粉体发送器必须配置粉料电脑计量装置,并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。且计量装置上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号等参数,防止伪造施工记录。桩机上所有检测记录设备如气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过计量部门检验标定并铅封,不合格的仪表必须更换。监理单位也应制作封条对计量仪表进行铅封,并在日常巡视中经常检查封条的完好性。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写醒目的深度,且每台桩机钻架上设置吊线锤,并画上垂直线。
3.2.2 加强对水泥的管理
施工单位应对多家水泥厂进行考察,择优选购质量稳定的水泥厂生产的水泥,确保水泥质量、数量能满足施工要求。施工、监理单位应按规定频率进行水泥质量检验,满足规范要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。施工单位应指派专人负责水泥的供应、统计工作,每个施工班组、项目部及监理应分别建立水泥使用台账。监理单位应对每日水泥用量进行统计,及时分析水泥用量与水泥搅拌桩施工量的关系,纠正施工中的不正常现象。
3.2.3 加强工艺性试桩管理,严格开工报告审批制度
在施工前,项目经理部应对参加本项工程施工的全体人员进行技术、安全交底,认真学习技术规范、设计文件及学习业主组织的“软基处理技术培训”文件,领会各项质量指标及安全规定,以确保本项工程能够保质保量按期完成。根据设计文件及业主相关规定绘制施工布桩图,并上报签认。选择典型地段按设计文件提供的地质资料及室内配合比试验结果进行工艺性试桩。且每种配合比不少于3根,总桩数不少于10根,以验证室内配合比,确定主要施工工艺指标。通过试桩掌握满足设计单桩喷灰量的各种技术参数,如钻杆下沉和提升速度,喷粉压力、搅拌机转速及进入持力层电流和钻进速度等。另外,通过工艺性试桩掌握下沉和提升的阻力情况,从而选择合理的搅拌钻头形式、钻机功率及搅拌叶片的宽度和倾角等。
根据工艺性试桩结果,编写施工组织设计、安全操作条例,严格执行开工报告审批制度,未经监理工程师批准不得开始施工。按照设计要求对施工场地进行整平,清除障碍物、回填沟塘,根据签认的布桩图放样,定位桩位。
3.2.4 加强对施工现场管理
监理单位应加强对旁站人员的培训及职业道德教育,高度认识水泥搅拌桩施工质量的重要性,认真履行监理职责,完善监理程序,细化监理职责,应做到全方位、全过程的施工监理。水泥土双向搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程,应坚持全过程施工监理,并制定每日值班表。
施工前,监理人员应对水泥原材质量、计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查;应对桩位放样进行抽查,其容许偏差应控制在±50 mm;应检查机架垂直度、机架底盘的水平度。
施工过程中,监理人员应随时检查施工记录和计量记录,严格控制桩长、单桩水泥用量及单桩施工时间。随时检查机架的垂直度、机架底盘的水平度、搅拌机提升和下钻速度以及到设计桩长最后30 s的电流和钻进速度等。
如遇机械故障、停电等原因喷粉中断时,监理人员应督促施工单位在3 h内采取补喷措施,其重叠长度不应小于1 m。如果无法在原桩位补喷时,应紧靠原桩位旁进行补桩,并在施工记录备注中填写完整,做好记录备查。
单桩施工结束后,应立即打印成桩资料,严禁补打资料,所有在桩机移位后或室内打印的电脑小票均视为假资料。旁站监理应监督作业班组打印成桩电脑小票,打印好的成桩电脑小票交旁站监理保管。旁站监理应在打印好的电脑小票上手写编号,格式采用:施工标段→桩机编号→旁站监理姓名→日期→序号,其中序号按时间顺序递增且必须连续。施工单位需安排专人负责收集、扫描每日打印的成桩电脑小票,上报监理及业主。
3.2.5 加强对施工、监理单位内业资料的管理
在施工过程中,项目经理部、监理单位应认真做好水泥搅拌桩施工管理工作,细化管理程序。根据各自的管理特点,制定各单位用表。
项目经理部:水泥搅拌桩施工承包协议登记表,水泥搅拌桩施工桩机登记表,水泥搅拌桩施工桩机日工作量统计台账,水泥搅拌桩水泥调拨台账,水泥搅拌桩施工现场记录表等。
监理单位:水泥搅拌桩施工情况日报表,旁站监理工作安排台账,水泥搅拌桩桩机性能验收表,水泥搅拌桩水泥用量台账,水泥搅拌桩施工监理记录表。所有表格应保存完好,及时归档。
4 结论与展望
桩体工程施工结束,经建设单位委派的两家第三方检测公司自检、强检,干法水泥土搅拌桩芯样完整,综合质量评定优良率为96%。
4.1 水泥土双向搅拌桩的优点
1)水泥土双向搅拌桩正、反向同时搅拌,形成全程复搅,使水泥土混合物能得到充分搅拌,从而能使搅拌桩桩体搅拌更均匀,水泥与土充分混合,胶结好,成桩质量高。2)工艺简单,克服人为减少复搅的因素,减小管理难度。3)扰动减少,由于设置同轴的正、反双向钻头,相互抵消了土体对钻头产生的水平旋转力,从而降低钻杆的左右晃动及钻头对桩周围土体的扰动。4)施工的桩长增长,且因机械改进减少复搅施工过程,从而大大缩短了单根桩成桩时间。5)更加经济,由于双向搅拌桩能使桩体搅拌更均匀,大幅度提高桩身强度,从而可以扩大桩间距,使单位体积的软土地基处理工程量减少,达到降低造价的目的。
4.2 干法水泥土双向搅拌桩的缺点
虽然干法水泥土双向搅拌桩能有效解决常规水泥土搅拌桩由于施工过程中冒粉、搅拌不均匀等引起的桩身质量问题,提高桩身质量。但也存在不足之处:对于地下水位以上桩体部分,水泥土水化反应不够充分,水泥土呈颗粒状,桩身成桩质量较差,特别在1.5 m范围内,水泥土标贯击数过低,对桩体质量等级评定严重不利,有望对桩机进行改进。
4.3 展望
对于水泥土双向搅拌桩钻机来说,是土木建设领域中机械的一次革新,大大缩短搅拌桩成桩时间及降低了软基处理施工难度。因此,笔者希望有以下改进:
1)能否结合干法和湿法优点,研制出下部采用干法而上部采用湿法施工的机械。笔者认为水泥土双向搅拌桩钻机作为干、湿法两用机有望能实现。
2)干法水泥土双向搅拌桩钻机送粉与钻进由两人在不同地点控制,存在时间差异,人为因素很大,能否电脑统一控制,自动控制喷粉与钻进。
参考文献
[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2]JTJ017-96,公路软土地基路基设计与施工技术规范[S].
[3]缪小靳.粉喷桩加固软土地基[J].中南公路工程,2002(4):28-29.
[4]龚晓南.地基处理手册[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社,2008.
双向双轴水泥搅拌桩 篇6
1 公路工程钉形水泥土双向搅拌桩施工准备
因常规水泥土搅拌桩与施工要求不符, 为确保施工质量, 应选取钉形双向水泥搅拌桩施工技术进行施工。钉形桩设计参数为6—21m为桩长范围, 其中1m为扩大头直径, 3到4m为其长度范围;0.6m为下部桩体直径, 1.9m为桩间距, 布设形式为正三角形。具体施工准备如下:
1.1 施工技术参数
常规水泥土搅拌桩施工设备需进行专用功能性箱体、多功能钻头的配置, 以达到搅拌钻头自动伸缩、桩体上部处理直径扩大及形成钉形水泥土搅拌桩效果。具体施工技术参数如表1所示。
1.2 施工设备
严格按照施工现状及施工规定, 选取2台DM-3型双向深层搅拌桩、2台UBJ-18型灰浆泵、2台2001型灰浆搅拌机、2台BX-200型电焊机、3把50m钢卷尺等。
1.3 其他准备
在施工前期, 应先平整施工场地, 且清理干净地表障碍物, 场地应与桩机位移规定相符。根据设计规定进行施工放线及桩位确定。按照工艺性试桩结果, 进行各类技术参数的确定, 如提升速度、工作压力等, 进行施工组织设计的制定。
1.4 试桩
为对施工质量进行严格管控, 更好地指导施工, 在开工前期, 应进行现场试桩检验。通过试桩可以进行水泥浆液重度、输浆量的准确确定, 且保证选取的输浆泵满足设计规定。同时能够对下钻、提升施工的具体情况进行全面掌握, 对土层内钻头进入时电流改变情况进行确定。
2 公路工程钉形水泥土双向搅拌桩施工流程
在公路工程中, 通过钉形水泥土双向搅拌桩技术的应用, 不但能够使施工工期大幅缩短, 而且能够使公路工程的质量大大提高, 确保了公路工程经济与社会效益的共同实现。钉形水泥土双向搅拌桩技术在公路工程施工发挥着至关重重要的作用, 被广泛应用到软基处理中。施工单位需要在施工时严格遵守相关规定, 确保施工的有效性和工程的安全性, 进一步促进施工质量的提升。具体施工流程如图1所示。
(1) 定位桩机。在对钉形水泥土双向搅拌桩放线定位后, 可进行打桩机安装, 并向桩位进行就位。
(2) 扩大头部位切土下沉。搅拌机打开后, 向上部扩大头设计直径位置伸展叶片, 顺着导向架双向深层搅拌机不断向下进行切土施工, 除此之外, 还需将水泥灰浆泵开启, 连续将水泥浆液喷洒到软土层内, 搅拌机械的两组叶片一起正反向旋转, 内外钻杆同一时间对土体进行双向切割搅拌, 最终达到上部扩大头设计深度。
(3) 搅拌桩下部缩径切土下沉。将内外钻杆的旋转方向改变, 促使叶片向桩体下部设计直径位置收缩, 搅拌机械两组叶片同一时间进行双向旋转且进行土体搅拌切割, 最终与设计要求深度相符, 且在桩底位置不间断地进行浆液喷射, 10秒为搅拌最短时间。
(4) 双向深层搅拌桩提升搅拌。灰浆泵关闭, 搅拌设备提升, 保证两组叶片能够对浆液进行同时搅拌, 最终与扩大头底面位置相符。
(5) 扩径部位提升搅拌。钻杆旋转方向转变, 向上部扩大头直径位置伸展搅拌机叶片, 随后将灰浆泵开启, 两组叶片同一时间进行双向旋转搅拌水泥土, 最终与地表面位置相符。
(6) 上部扩大头再次下沉搅拌。灰浆泵打开, 一起进行两组叶片双向旋转搅拌, 最终与扩大头设计深度相符。
(7) 上部提升再次搅拌。灰浆泵此时应关掉, 并及时进行搅拌机提升, 同时进行两组叶片正反方向施工, 最终与地表面位置相符, 并结束搅拌施工。选取人工方式对桩顶进行修整, 并将机械移走。
3 公路工程钉形水泥土双向搅拌桩质量控制
3.1 施工要点
遵循设计规定进行浆液配置, 在0.5到0.6之间控制水泥浆水灰比, 如地基具有较高含水量, 则选取0.5, 其重度控制在每立方1.73g。要求不间断供给浆液, 均匀拌和, 如必须停止注浆, 需由停浆前1m位置进行搅拌机钻头放置, 当供浆恢复后即可进行施工。当停浆时间在3小时以上, 为避免浆液固结对管道造成堵塞, 需把输浆管拆除, 随后进行清理。当喷射浆液时量不够, 需进行补桩施工, 补桩桩长与喷浆量必须控制在设计值以上。在扩大头1到2m以下位置时, 如钉形水泥土双向搅拌桩直径较大, 需将搅拌机下沉、提升速度适当减缓, 以此将桩段的喷浆量、搅拌次数适当增加, 确保过渡段质量提升。桩距偏差需控制在-50mm至+50mm范围内;且在1%以下控制垂直度误差。在浇筑整个桩体时, 应避免夹心层问题出现, 做到均匀注浆。压浆环节则不得出现断浆等问题, 应确保输浆管不被堵塞。当出现堵塞管道问题, 则及时暂停施工, 选取相关措施处理后, 需即可下沉搅拌钻具, 深度为1m左右, 随后才能进行注浆施工, 此后就能正常搅拌施工, 避免断桩问题出现。
3.2 质量检验
(1) 成桩质量检查。要求在公路工程施工整个环节贯穿钉形搅拌桩质量检查工作, 施工环节需实时对现场施工、计量记录等进行检查, 且根据施工要求, 检查所有桩的质量。检查的核心在于提升、下沉搅拌机的速度;内外钻杆旋转速度;停浆施工措施;桩长施工时间及单桩施工时间等。
(2) 桩身质量检测。钉形搅拌桩在7天成桩后, 为确定其桩体成型及均匀搅拌, 可选取浅部开挖的方式进行详细观测, 且对桩身直径进行检验, 1%为其检查频率, 且根数控制在3根以上;标准贯入试验、无侧限抗压强度试验则需在成桩28天后实施, 与整体桩数相比, 该环节桩数应选取其5%左右, 同样也是在3根以上。通过试验得出, 0.8Mpa为桩无侧限抗压强度最小值。则取芯时钉形搅拌桩扩大头位置应在小直径桩外侧, 利用芯样可综合评定桩长、扩大头长度等。
(3) 承载力检测。通过复合地基静载试验、单桩载荷试验进行钉形搅拌桩复合地基承载力检测。如115Kpa为本工程设计复合地基承载力, 140KN为单桩承载力标准值。要求在桩身强度与荷载试验相符的情况下进行复合地基承载力试验, 且在完成搅拌桩施工28天后实施该试验, 其检验桩数应控制在3根以上。
4 结语
综上所述, 在公路工程软基处理中, 钉形水泥土双向搅拌桩施工技术作为主要技术之一, 公路工程质量的好坏主要取决于施工技术水平的高低。为使公路工程的质量得到进一步提升, 使其满足社会经济发展需要, 施工单位需要对其施工技术加以重视, 将准备工作做扎实, 只有这样才可以使工程整体质量得到提高。
参考文献
[1]胡焕校, 范俊海, 罗大生, 胡峰.路堤荷载下基于上下桩径比的钉形水泥土双向搅拌桩承载机理研究[J].水资源与水工程学报.2012 (03)
[2]席培胜, 汪志刚.钉形水泥土双向搅拌桩工艺参数研究[J].安徽建筑工业学院学报 (自然科学版) .2012 (03)
[3]邓胜兵, 暴金龙, 何康, 陈永卿, 刘晓健.加新型外加剂的钉形水泥土双向搅拌桩+塑料排水板施工工艺研究[J].产业与科技论坛.2012 (03)
双向双轴水泥搅拌桩 篇7
1工程概况
蜀山车辆段与综合基地位于萧山区朝阳村以南地区, 工程场地西面及北面紧靠既有铁路, 分别为浙赣线 (单线) 以及浙赣线货车外绕线 (双线) 。场地东面为南门江, 场地的北部有西蜀山, 中部有一条南门江的支流横穿。场地内多为农田和水塘, 靠近西蜀山和南门江的支流有 (姚家畈村) 两处较为集中的民居和小型厂房, 段址所处地域地势较平坦, 既有地面标高为4.3m左右, 场坪标高为6.80 m, 填土高度约为2.5 m。
2工程地质及水文地质
场地地层主要为 (1) 1层杂填土, (2) 2层砂质粉土, (4) 1层淤泥质粘土, (4) 3层淤泥质粉质粘土, (6) 3层淤泥质粉质粘土夹粉土, (6) 4层砂质粉土夹淤泥质粉质粘土, (6) 5层粉砂夹砂质粉土, (6) 6层粉砂夹淤泥质粉质粘土, (6) 7层粉质粘土夹粉砂, (12) 3砾砂, 其中软土厚达25 m。地基土的物理力学性质见表1。
地下水位埋深0 m~3.4 m, 属于中性~弱碱性水。
拟建场地抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度为0.05g, 设计地震分组为一组, 设计特征周期为0.45。场地地基土为软弱土。
3双向水泥搅拌桩设计
1) 设计标准。
a.荷载。列车及轨道荷载标准:蜀山车辆段列车荷载和轨道静载 (包括钢轨、轨道及道床) 。
按地铁B型车最大轴重14 t计算, 轨道和列车荷载换算土柱高度为2.1 m, 荷载分布宽度为3.4 m。路基填方:本车辆段碎石道床区的平面尺寸约为120 m×380 m, 路基填方约为2.5 m, 属于大面积堆载, 地基土的应力分布基本呈矩形, 地基变形的影响深度超出常规荷载作用下的影响深度[4]。
b.沉降计算压缩层深度。按计算层底面的附加应力与有效自重应力之比不大于0.2控制。
c.沉降控制标准。碎石道床工后沉降控制标准:一般地段工后沉降不大于200 mm, 道岔区工后沉降不大于100 mm, 沉降速率均不大于50 mm/年。
d.路基稳定控制标准。不考虑轨道及列车荷载作用时, 稳定安全系数不小于1.20, 考虑轨道及列车荷载作用时, 稳定安全系数不小于1.10。
2) 设计结果。
根据计算分析, 未经处理的天然地基在上述荷载作用下总沉降将达到852 mm, 根据有关经验分析工后沉降也将达512 mm, 无法满足碎石道床区工后沉降200 mm的要求。
为避免地基工后沉降及不均匀沉降, 决定采用双向水泥搅拌桩对车辆段软弱地基进行处理。双向水泥搅拌桩设计参数如下:桩径0.5 m、桩间距1.2 m、正三角形布置、桩长25 m、置换率为0.156。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥, 设计初定的掺灰量不小于被加固湿土质量的15%, 水泥浆水灰比为0.5~0.6, 双向水泥搅拌桩经质量检验合格后, 桩顶设置0.6 m厚碎石垫层夹两层土工格栅。双向水泥搅拌桩平面图见图1, 路基坡脚节点示意图见图2, 剖面图见图3。
4双向水泥搅拌桩技术要求及质量检验要求
1) 技术要求。
本工程采用4搅2喷工艺施工, 水泥掺量不小于15%, 水泥浆水灰比为0.5~0.6。钻杆下沉速度0.5 m/min~0.8 m/min;提升速度0.7 m/min~1.0 m/min;内钻杆转速不小于50 r/min;外钻杆转速不小于70 r/min;下沉时喷浆压力0.25 MPa~0.40 MPa。
2) 质量检验。
a.双向水泥搅拌桩成桩7 d后采用浅部开挖观察桩体成型情况和搅拌均匀程度, 检查数量为总桩数的1‰, 且不少于3根。
b.双向水泥搅拌桩成桩28 d后应进行标准贯入试验和取芯室内无侧限抗压强度试验, 其无侧限抗压强度不得小于1.2 MPa。为保证试块尺寸, 钻孔直径不小于108 mm。检验数量为总桩数的2‰, 且不少于3根。
c.双向水泥搅拌桩单桩承载力不小于120 k N, 复合地基承载力不小于120 k Pa。荷载试验必须在桩身强度满足荷载试验条件, 并宜在成桩28 d后进行。检验数量为总桩数的2‰, 且每个单项工程不少于3个点。
5双向水泥搅拌桩复合地基加固效果分析
1) 根据现场取芯及芯样的抗压强度试验结果, 桩长能符合设计要求, 且芯样的抗压强度为1.3 MPa~1.9 MPa;根据对现场17根单桩竖向抗压静荷载试验, 单桩竖向抗压承载力均能满足要求。
2) 根据现场监测数据, 经双向水泥搅拌桩处理后的地基, 地基稳定后的累计沉降为21.0 mm, 能满足路基工后沉降的要求。
6双向水泥搅拌桩桩身折减系数分析
普通水泥搅拌桩的桩身强度折减系数为0.25~0.33, 本工程通过现场载荷试验可知, 双向水泥搅拌桩的单桩承载力能达到120 k N以上, 桩身强度折减系数可达到0.51。
7结语
通过上述实际工程实例分析可知, 双向水泥搅拌桩相比常规水泥搅拌桩具有桩身质量均匀、深部桩体质量较好、桩体强度较高等优点。
通过现场的地表沉降监测数据可知, 双向水泥搅拌桩加固地铁车辆段碎石道床区软基的效果比较明显, 可为类似工程提供参考。
摘要：采用双向水泥搅拌桩对杭州地铁2号线蜀山车辆段库外碎石道床区软土地基进行了处理, 介绍了双向水泥搅拌桩的设计标准, 并对其施工技术及质量检验要求进行了阐述, 通过施工质量检验表明:其单桩承载力及复合地基承载力均能满足设计要求, 地基处理效果较好。
关键词：双向水泥搅拌桩,地铁车辆段,软基处理
参考文献
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