挤密注浆桩

2024-06-14

挤密注浆桩（共3篇）

挤密注浆桩篇1

摘要：针对目前地基情况为湿陷性黄土地区的基础处理常规方案 (灰土挤密桩) 进行简要的介绍。从它的适用范围, 设计注意问题, 以及施工问题几个方面做一些关键点的分析和总结。

关键词：灰土挤密桩,素土挤密桩,湿陷性黄土

1 概述

灰土 (素土) 桩挤密是用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、填土等地基的一种地基处理方法, 是利用打入钢套管、振动沉管或钻孔爆扩等方法成孔, 并在孔内填入一定厚度的灰土 (或素土) 分层夯实而成。在成孔过程中将桩孔位的土体全部挤入周围的天然土体中, 使桩周围一定范围内的土体在成孔和孔内填土的夯实过程中得到挤密, 从而消除桩与桩之间土体的湿陷性并提高其承载能力。

灰土 (素土) 桩是一种柔性桩, 它本身承载能力比刚性桩小的很多, 而挤密后的地基土 (桩间土) 与桩一起承担上部荷载, 从而形成复合地基。

2 灰土挤密桩的设计

2.1 灰土桩的加固机理

灰土桩复合地基在成孔挤密施工时, 桩孔内原有土体被强制性的侧向挤出, 桩周一定范围的土体受到挤压、扰动、重塑, 使得周围土体的孔隙比减小, 土中气体排出, 从而增加了土体的密实程度, 降低土的压缩性, 提高土体的承载力。土体的挤密效果从孔边向四周渐弱, 孔壁边的土干密度可接近或者超过最大的干密度, 即压实系数可以接近或者超过1.0, 当超过成孔的有效挤密范围时, 则土体的土性尽管有所改善, 但是土体干密度的增加、孔隙比的减小以及湿陷性的消除等则不能满足设计和规范要求。

2.2 桩孔直径

桩孔直径的设计应当与当地的施工机械相适应, 桩径过小, 则桩数增多, 增加成孔和回填的工作量;桩径过大, 则相对桩间土的机密程度不够, 不能完全消除黄土的湿陷性, 同时对成孔机械能量要求较大, 设备不易达到, 过大的桩孔也会影响挤密后土的均匀性。因此, 结合我国目前的施工机具和设备情况, 桩孔直径一般以300-600mm为宜, 大多使用在400mm, 并应与所使用的机械及待处理土层的原始干密度相适应。

2.3 桩距和排距设计

灰土挤密桩的挤密效果与桩距有关。而桩距的确定与土的原始干密度和孔隙比有关。桩间距的设计, 应保证桩间土的平均压实系数以及最小压实系数达到《湿陷性黄土地区建筑规范》等有关标准的制定指标。合理的相邻的桩孔中心距约为2-3倍的桩孔直径。

为了使桩间土体挤密均匀, 桩孔布置尽量采用等边三角形布置, 如果按照基础形式以及基础尺寸, 减少桩孔排数以及桩孔数时, 可采用正方形或者梅花形布置。但需要指出的是, 经过大量的试验以及施工经济证明, 正三角形布置桩孔较为合理。

确定桩间距应考虑土体的原始干密度, 孔隙比以及土的含水量, 一般采用2.5倍 (d为桩孔直径) 的孔距布置, 除按照计算以及当地经验外, 对有些地方应进行施工前试装, 检验设计的桩距是否符合现场的实际情况是否达到消除黄土的湿陷性、提高承载力的要求, 根据实验结果及时对桩距进行调整。一般说来, 桩距太大, 挤密不足;而过小则会导致地面隆起成孔困难。

在建筑物平面范围内采用局部处理时, 布置在基础短边的桩孔, 对非自重湿陷性黄土、杂填土、欠压实的素填土等地基, 不应少于2排;对自重湿陷性黄土场地, 不应小于3排。在建筑物平面范围内采取整片处理时, 桩孔应满堂布置。

2.4 桩孔深度确定

桩孔的深度应该按照建设场地湿陷性黄土层的厚度、湿陷等级、湿陷类型、建筑物的重要程度以及成孔设备的能力等方面综合考虑, 一般来说处理深度应该在基础底面下大于3.0m。当处理深度过浅时, 采用灰土 (或素土) 桩是不经济的, 而应考虑其他的处理方法, 如土垫层夯实地基等。

对于非自重湿陷性黄土地基, 其处理厚度应为基础以下湿陷起始压力小于上部荷载传递给地基的附加应力和土层的饱和自重压力之和的所有黄土层。目前用于灰土桩基础处理的深度一般大于6m, 其施工能力可达15m左右, 但一般常见的处理深度多在8-12m之间。

2.5 承载力的确定

对于重大工程项目以及较重要的工程, 应通过荷载试验确定承载力。灰土 (或素土) 挤密桩复合地基承载力试验, 其承载板的面积应尽可能安工程实际情况, 接近实际基础, 一般不宜小于1.0m。复合地基试验桩孔间距与排距、施工参数选择应与实际工程一致, 承压板所压桩孔截面积的百分比也应与实际工程一致。荷载板试验不得少于3个。如挤密的目的为了消除地基湿陷性, 应进行浸水荷载试验。在自重湿陷性黄土场地上, 浸水试坑直径或边长一般不应小于湿陷性黄土层的厚度, 且不小于10m。

确定灰土挤密复合地基的承载力, 当p-s曲线上有比例界限时, 取该比例界限所对应的荷载值;当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时, 取极限荷载值的一半;p-s曲线无明显的直线段, 而不能按照比例界限和极限荷载确定时, 对于灰土桩挤密复合地基按s/b=0.01, 素土桩挤密复合地基按照s/b=0.01-0.015所对应的荷载作为地基的承载力。

2.6 处理范围

灰土 (或素土) 桩挤密复合地基的处理效果不仅与桩距有关, 还与所处理的土层厚度和宽度有关。当处理宽度太小时 (尤其在未消除全部黄土层湿陷性的情况下) , 仍有可能使基础产生较大的下沉, 甚至丧失稳定性。设计处理宽度和厚度时应从受力情况, 湿陷性黄土的湿陷类型、等级、建筑的重要性程度、以及防水等诸多方面虑。厚度设计时, 应将处理土体与周围土体统一按照半无限直线变形体考虑, 对非自重湿陷性黄土场地, 其处理厚度应为基础下土的湿陷起始压力小于附加应力和上覆的饱和自重压力之和的全部黄土层, 利用目前的设备, 沉管长9-12m, 一般都能满足要求。

3 灰土挤密桩的施工

成孔时, 地基土的含水量一般应掌握在12%-23%。如果低于12%, 对生石灰块水解提供的水分不足;高于23%则易出现缩颈或成桩后桩芯软化。合理的填料配合以及认真的夯填, 是确保施工质量的前提。采用的填料配合比有多种:如为灰砂桩, 生石灰块:中粗砂为7:3 (体积比) ;如为灰砂碎石桩, 生石灰:中粗砂:碎石 (体积比) 为5:2:3或者6:1.5:1.25。

挤密桩复合地基是隐蔽工程, 施工过程中必须加强检验, 检验内容应包括成孔的深度、直径、垂直度, 填料夯实质量。桩体竣工后, 还应检验地基承载力等方面。

4 灰土挤密桩复合地基主要特点

(1) 不需要大开挖, 减少土方量施工, 处理深度可达12m以上, 其处理深度主要取决于机械设备的性能;

(2) 特别适用于消除大厚度黄土地基的自重湿陷性。利用成孔侧向挤密, 回填重锤夯实, 使处理深度大大提高;

(3) 较好的技术经济效果, 达到“以土治土”的目的, 当回填2:8或者3:7灰土时, 其承载力能大大提高, 地面开挖土方可作为填孔用土, 节约运输土方的费用。

参考文献

[1]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京:人民交通出版社, 2003, (9) .

[2]湿陷性黄土地区建筑规范[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004, (5) .

[3]李念国, 蒋红.地基与基础[M].北京:水利水电出版社, 2007, (6) .

素土挤密桩施工技术总结篇2

1 本段客运专线素土挤密桩施工工程总体概况

1. 1 本段客运专线总体地形地貌

根据相关数据分析, 本段客运专线素土挤密桩总体施工长度约为一千三百多米。施工位点主要位于县成南侧, 此处地理地势起伏程度与周围地势相比较小, 其最大高度差也仅为二十五米。并且该地貌属于牛谷河右岸一级阶地, 地理位置较为优越, 全程路基长度为2538. 456米, 整个路基建设以挖方与填方相结合的方式进行, 进而工点较为分散。

1. 2 本段客运专线气候特征

该地区气候类型属于半干旱气候, 其气候特点是旱季与雨季分明, 年平均降水量较少, 并且季节性温差较大。同时, 根据近几年的气温数据分析, 每年平均温度为6. 8 摄氏度, 最高气温为零上33. 9 摄氏度, 而最低温度达到零下27. 1 摄氏度, 最冷月份的平均温度为零下7. 1 摄氏度。根据降水量数据分析, 每年平均降水量能达到392. 3 毫米, 并且年平均蒸发量为1337. 9 毫米, 年平均相对湿度也达到了较高水平。就风速情况来看, 最大风速达到十六米每秒, 且每年约有五天达到八级以上, 该地区的积雪厚度为十七厘米[1]。

1. 3 地区水文地质特征

该地区有不良地质以及特殊岩土, 根据土工试验结果分析发现, 部分黄土土质达到二级湿陷, 对工程建设造成一定影响。根据水质试验结果显示, 该地区水质由于含有氯化盐和硫酸盐等成分, 造成该地区水质有较强的腐蚀性, 且环境作用等级达到了L2 和H2[2]。

1. 4 特殊岩土类型

该地区存有多种类型岩土, 主要有湿陷性土、松软土及膨胀土。湿陷性土层厚度约为十八米。松软土厚度约为25 到40 米。膨胀土在此三种土中性能较弱, 其物理性能以及结构会在不同的环境中产生不同影响, 遇水后会发生松软膨胀, 进而导致土质不良变化。

1. 5 该地区地震动参数

根据相关资料显示, 该地区地震动峰值加速度达到0. 2g, 因此相当于地震烈度的八度。

1. 6 工程设计标准

此工程设计等级为客运专线, 正线数目为双线, 工程主体结构设计基准期为100 年, 同时要注意需抗击八级地震强度。

2 工程施工技术及质量控制措施

2. 1 素土挤密桩施工技术

( 1) 素土挤密桩技术设计参数。素土挤密桩技术设计参数采用正三角型布置方式, 挤密孔直径约为0. 4 米, 素土挤密桩桩心据约为一米。具体如图1 所示。

( 2) 填料方式。此工程填料方式主要以素土回填方式为主, 填料所用素土为粘性土, 并且要求土质中的有机材料含量不可超过百分之五。最重要的便是不可含有膨胀土及瓦砾石块。同时, 在进行填料过程中, 保证土质含水量必须满足土料的最优含水量, 即便产生偏差, 也不得超过百分之一点五左右。此外, 在填料过程中, 对桩体材料压紧系数以及最小挤密系数要求较高, 切勿小于0. 97 和0. 93。

( 3) 素土挤密桩施工流程。在进行素土挤密桩施工过程中, 需要做好如下几个方面的工作。首先, 将场地清除平整, 谨记将施工范围区间的杂草杂物彻底清除, 对待表层腐殖土清除不可小于三十厘米, 并在清除后将废土料放置废土区存放[3]。其次, 要进行桩孔定位工作, 当准确确定相应平面位置后, 切勿忘记建立平面位置控制桩, 控制桩可以为下步施工做好准备。在设置桩心距时, 要在施工地区边线上设置好每排的控制线, 并将中心距控制在一米左右。再次, 要用规定的钢尺测出每个桩体位置, 若能用一些类似于白灰较为显眼事物进行标示, 会达到最优的效果。

另外, 在完成定位后, 要对桩位位置数量以及设置桩位图进行复核, 确保设计参数万无一失, 并让监测工程师进行验收。在桩孔定位后, 要确定施工顺序。施工顺序应采用先外后内, 排行相隔的方式, 从而能够有效的防止在成孔和回填时相邻孔位互相挤压而造成振动坍塌的不良问题。在桩机定位时, 要注意使管身保持垂直的效果。在成孔操作时, 可采用螺旋钻方式进行成孔。具体如下: 施工人员要对桩位仔细核检, 并要确保设置四个定位点, 凭借四个定位点对桩位中心点进行确定, 切记要将柴油的中心与桩位中心垂直对应, 允许偏差在五厘米之内, 同时桩基要保持稳定状态, 以防在进行成孔时发生移动和倾斜问题。同时要注意成孔时, 会产生挤密作用, 因此要十分注意成孔从里向外的标准顺序。在成孔完成后, 要及时对桩孔质量进行精密检查, 要对棘手问题及时进行有效的处理。在成孔结束后, 要进行孔内填料工作, 在填料前, 要注意将孔底进行坚硬的夯实, 随后运用夯实机器将土料进行均匀夯实, 所选的土料一般为路基开挖方土, 并且所选取土料含水率要符合填孔用料的规定。此外, 要用规定的运载工具将土方量运至施工现场[4]。

2. 2 施工质量控制措施

( 1) 成孔挤密质量控制。在成孔挤密时, 桩机就业必须保证平稳, 切勿发生移动或倾斜, 以防出现坍塌。其次要注意设置长度标志, 可方便对成孔深度进行控制。在成孔挤密后若发生严重的桩孔直径缩小问题, 可填入干砂并重新打成乳制状态。

( 2) 桩孔回填质量控制。首先, 在桩孔回填时, 要保持夯实机处于平衡状态。并且要确保夯锤与桩孔相互对正。同时要将孔内杂物和积水清理干净, 并将孔内底部夯实结实。

( 3) 施工过程质量控制。在施工过程中, 相关企业要安排专业工程鉴定人员进行监测, 并做好监测记录。倘若发现在地基土土质与监测勘察资料不相符并影响了成孔回填时, 要确保及时将状况报告给相关监测部门, 并立即停止施工。

2. 3 施工质量检验及标准

在素土挤密桩施工项目中, 要严格的控制挤密土桩桩数以及相应的排列尺寸、深度、孔直径长度以及填料的质量。要确保其符合施工设计要求。在试验后也要抽取相应的小部分进行抽样检查, 并且检验孔内填料的夯实质量。具体如表1 和表2 所示。

3 结论

本文主要针对于素土挤密桩施工技术进行了相关方面的分析和探讨, 总体来讲, 在一定程度上, 素土挤密桩施工技术还需进一步完善, 同时, 相关施工部门也要注意运用现代化科技手段提高素土挤密桩施工质量, 确保建设工程的顺利实施和高质量完成。

参考文献

[1]墨宏磊.挤密桩施工技术及检测在湿陷性黄土地基处理中的应用[J].甘肃科技, 2012, 14 (07) :143-144.

[2]解小峰.渠道基础处理工程砂石挤密桩施工技术[J].华北水利水电学院学报, 2010, 10 (05) :124-125.

[3]马晓刚.南水北调工程中土挤密桩施工技术[J].陕西水利.2009, 01 (S1) :109-110.

灰土挤密桩地基加固施工分析篇3

关键词：地基处理,灰土挤密桩,挤密系数

0 引言

灰土挤密桩地基处理一般无需开挖大量土方,属于原位深层加密处理地基的一种方法,适用于处理厚度较大的自重或非自重湿陷性黄土地基。在施工场地狭窄、土方堆放困难的情况下,灰土挤密桩法处理地基优越性更大[1]。

灰土挤密桩通过振动沉桩机将带有通气桩尖的刚制桩管沉入土中的设计深度,由于下沉桩管对周围土体产生很大的横向挤压力,桩管将地基中同体积的黄土挤向周围的土层使其孔隙率减小,周围土体密度增大[2,3]。但在完成挤密桩施工后的桩间土挤密程度与挤密桩位置关系的研究较少,挤密桩设计时其合理的桩土面积置换率与桩间土的挤密系数关系还有待进一步地研究。为此,本文通过内蒙古地区某黄土地基灰土挤密桩工程,对上述问题进行了分析。

1 工程简介

内蒙古某工作厂房场地处在非自重湿陷性黄土地基上,原状土孔隙较大,具有一定的湿陷性。图1为取土场与路基所用填料的级配曲线。填料的不均匀系数Cu=2.64,曲率系数Cc=0.97。根据文献[4]中的相关规定,判断填料属于级配不良。图2为填料击实试验曲线,从图1,图2中可以看出,填料的最大干密度ρdmax=1.87 g/cm3,最佳含水量wopt=17.5%。根据文献[4]的试验方法,测得路基所用填料平均颗粒密度为2.62 g/cm3,液限含水率WL=34.4%,塑限含水率WP=20.4%。

根据地质勘察资料,将上部约2 m～4.5 m表层土体清除后,作为地基本体的原有土体在10 m～15 m范围内其干密度为1.53 g/cm3～1.58 g/cm3,相当于分层压实时压实系数的81.8%～84.5%。根据分析与计算,最终确定了采用灰土挤密桩进行地基加固,挤密桩的直径为0.4 m,平面采用正方形布置,桩间距1 m,加固深度为15 m。挤密桩所需要土体就地取材,即采用表面平整过程中挖出的土体,设计灰土比为2∶8,桩间土平均挤密系数不小于0.95(挤密后的土体的干密度与最大干密度的比值)[5,6]。施工时夯锤质量为1 000 kg,直径325 mm。现场灰土挤密桩施工如图3所示。

2 挤密效果分析

2.1 实测挤密度效果分析

地基土体压实密度直接与地基工后沉降密切相关[1,2],为了分析完成施工后桩间土的挤密效果,现场对桩间土的密度进行了试验,现场采用环刀法进行检测。桩间土密度沿深度变化检测时对正方形形心位置及两相邻桩的中心位置(两桩之间)进行了环刀法密度检测(见图4),检测结果如图5所示,其中挤密系数为检测土体的干密度与最大干密度之比。从图5可以看出,浅层的挤密系数要较小,主要与挤密桩施工过程中浅层土体发生了一定的隆起有关。而在约1.5 m后,挤密系数随深度基本不再变化。从图中还可看出,正方形形心位置的挤密系数明显要小于两相邻桩中心位置的挤密系数,主要是形心位置距离挤密桩较两相邻桩中心位置距离挤密桩更远。

为了分析桩间土挤密系数与测点距挤密桩的距离关系,现场对0.8 m与1.5 m深度处的正方形对角线位置进行了密度现场实测,其结果如图6所示。

从图6中可以看出,在形心位置,挤密系数最小,而在挤密桩附近,挤密系数最大,最大值约105%,即挤密后土体的密度大于室内击实试验得到的最大干密度。从实测结果可知,在完成挤密桩施工后,桩间土的密度是不均匀的,一般距离挤密桩越远,挤密系数越小。已有研究表明,桩间土的密度不均匀性随着时间稍有减小。为了减小桩间土的密度不均匀性,在挤密桩设计时建议采用等边三角形布置。

2.2 挤密效果理论计算

挤密桩施工时,桩间土挤密与单位面积上桩的截面面积有关。在复合地基分析中,引入了桩土面积置换率:

其中,m为桩土面积置换率;d为桩身平均直径;de为一根桩分担的处理面积的等效圆直径。

按照布桩形式的不同分别按下列公式计算:

等边三角形布桩:

正方形布桩:

矩形布桩:

其中,s为三角形布桩或正方形布桩时的桩间距;s1,s2分别为矩形布桩时的纵向桩间距离和横向桩间距离。

事实上,桩土面积置换率m也可理解为挤密桩截面面积与地基处理面积之比;或为挤密桩截面面积与挤密桩截面面积和桩间土面积总和的比。

假设在挤密桩施工过程中挤压土体只发生水平向挤压,即不发生隆起。挤密桩施工前土体的平均干密度为ρd,则在桩土面积置换率为m时,根据处理前后土体质量守恒关系,可得到完成挤密桩施工后桩间土的平均干密度为ρt,则有:

其中,A1为挤密桩的截面面积,A1=d2/4;A2为一根桩分担的处理面积。

根据桩土面积置换率的定义,m也可表示为: