粉喷桩复合地基（精选9篇）
粉喷桩复合地基 篇1
1 概况
水闸的地质条件、施工条件、受力条件及其重要性等与其它建筑物相比有其特殊性, 分析国内外很多失事水闸的工程案例, 其主要原因往往是闸址地质条件不好, 或虽然经过人工处理但仍未处理好, 属于不良人工地基, 导致水闸失稳、渗透破坏或者冲刷破坏。水闸的地基处理是水闸设计中的重点和难点, 当天然地基不能满足承载力和沉降要求时, 在满足水闸抗滑稳定的前提下, 对水闸地基的处理, 主要解决以下三个方面的问题: (1) 增加地基的承载能力, 保证建筑物的稳定; (2) 减小地基的有害沉降; (3) 防止地基渗透变形。
漯河市在上世纪90年代末期在河道险工中开始使用粉喷桩处理软弱地基, 工程实施后, 从近10多年的运行情况来看, 比常规的浆砌石基础和混凝土预制套管处理地基的效果要安全、经济的多。漯河市地处平原区, 在上世纪五六十年代左右修建的水利工程现在大部分都已报废, 随着国家对水利投资力度的加大, 在新一轮的治淮政策下, 漯河市中小河流治理工程已经开始陆续批复实施, 重点洼地的可研报告评审修订也已结束, 在这两个大型治淮工程治理项目中, 作为水利工程的控制建筑物水闸, 数量众多, 且大部分均已报废, 仅在重点洼地治理中需重建的水闸就达到100多座。在水闸重建过程中, 地基处理技术成为一个新的问题, 怎样保证工程的安全、经济又不影响施工进度, 借签各地的经验, 目前用粉喷桩处理水闸软土地基技术在东南沿海一带被大量推广使用, 特别是广东在大型的水闸工程设计中也开始使用粉喷桩进行软土地基处理。
漯河地区在以往的水闸设计中, 还没有用粉喷桩复合地基处理水闸软弱地基的经验, 下面以漯河市中小河流治理中某一水闸为例, 探讨粉喷桩复合地基在处理软弱地基的应用, 以便在未来的水闸工程建设中提供借签。该水闸为新建, 主要功能是防洪与排涝, 结构形式为整体式砼现浇闸底板, 共3孔, 每孔净宽4m, 闸室顺水流方向长10m, 垂直水流方向宽16m, 5年一遇除涝标准设计, 设计流量57.2m3/s。
根据地质报告结果, 知拟建闸址土层由冲填土和第四系全新统、上更新统河床冲洪积成因类型的粉质粘土及所夹细砂、中、重粉质壤土组成。闸底板所在的低液限粉土为该闸基的主要持力层, 承载力为92kPa, 而设计要求地基承载能力为125kPa, 故需要采取措施对地基进行加固处理, 提高承载力。
2 水闸地基处理措施探讨
平原地区水闸基础一般采用沉井基础、钢筋混凝土桩基础及水泥搅拌桩等。而每一种地基处理方法均有其优缺点, 下面分别对每一种地基处理方法进行分析比较, 以便选择最佳方案。
2.1 沉井基础
沉井是以现场浇筑、挖土下沉方式入地基中的深基础。其优点是承载力较高, 对邻近建筑物影响较小, 尤其对河滩地粉砂土的液化有很好的防治作用, 因此, 在平原以往的水闸设计中采用较多。其缺点造价相对较高, 施工工期长, 施工难度大, 下沉时井壁容易出现裂缝, 质量不容易保证等。
2.2 灌注桩基础
灌注桩是深基础中最常用的一种基础形式。其主要功能是将荷载传到地下深处的密实土层, 以满足承载力和沉降的要求。灌注桩具有承载力高, 稳定性好, 沉降量小而均匀, 沉降速率低而收敛快等特性。由于本工程基底承载力不大, 且适宜桩基础的持力层埋置很深, 采用桩基础在经济上很不合算, 不宜采用。采用该方案具有施工快、基础沉降小、质量易控制等优点。但工程运行一段时间后, 由于桩沉降很小, 而土体固结沉降相对较大, 闸底板与地基土体有发生脱空的可能, 针对这种情况, 需在底板下增加预埋灌浆管, 以备运行一段时问后进行底板的接触灌浆。
2.3 粉喷桩法
粉喷桩法加固软土技术, 是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂, 通过特制的水泥土搅拌机械, 在原位进行强制搅拌, 通过水泥和土的一系列复杂的物理化学作用形成水泥土桩体, 与桩间土共同作用形成复合地基, 达到提高地基强度的加固方法。用粉喷桩加固软土地基, 其优点为: (1) 最大限度地利用原状土, 处理后可很快投入使用, 适应快速施工要求; (2) 搅拌时无振动、无噪音和无污染, 可在密集建筑物群中进行施工, 对周围原有建筑物及地下沟管影响很小; (3) 根据上部结构的需要, 可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式; (4) 与钢筋混凝土桩基相比, 可节约钢材并降低造价, 经济效益显著。
就像任何事物都具有两面性一样, 粉喷桩也有其使用局限性, 规范明确规定:水泥土搅拌桩只承受竖向力。因此抗滑问题是粉喷桩在水闸工程中应用理论上的一个最大障碍。从定性上说, 桩体可以起加筋作用, 进而提高土体的抗剪强度, 增强抗滑能力, 但在工程实际设计中, 为了安全起见, 计算上水平力只考虑由软土承受。对于大型水闸, 底板结构是分体式的, 中部各结构段的水平力将全部转移到淤泥地基上, 在有其它措施承担水平力, 软土的抗剪强度满足要求时, 才可以采用该法, 必要时加以水力模型试验进行论证。小型水闸一般为整体式结构, 水平力可以通过岸墙及齿墙传入两岸土堤, 则不存在这个问题。根据上述分析比较, 本工程属于小型水闸, 为整体式底板, 采用粉喷桩处理本工程地基比较合适。
3 粉喷桩复合地基设计
粉喷桩复合地基采用格栅状布置, 处理范围为闸室底板及上下游翼墙基础, 并在其范围以外打两排保护桩。桩长初步选定为5m, 桩径定为0.5m, 以粉喷桩在地基中连成一个封闭的整体, 从而提高复合地基的整体刚度, 增加抵抗不均匀沉降的能力减少地基土侧向挤出而产生的变形。
3.1 单桩承载力计算
粉喷桩单桩承载力计算理论尚不成熟, 工程上对这类桩的设计思路主要是通过分别根据桩体材料强度和土对桩的支撑力来计算单桩的标准承载力。根据《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-91) 规定, 单桩承载力标准值按下列公式计算, 并取其中较小值:
(1) 据粉喷桩桩体材料强度来确定单桩的标准承载力计算公式为:
式中:PU1-粉喷桩单桩标准承载力 (kN) ;
FCU-与粉喷桩桩体配方相同的实验室内水泥土试块 (边长70.7mm的立方体试块) 在标准养护下, 龄期为90d的抗压强度标准值 (kPa) ;
AP-粉喷桩桩体的设计截面积 (㎡) ;
n-粉喷桩桩身强度折减系数, (在漯河地区粉喷桩复合地基的设计中通常取0.35) 。
(2) 据桩周土对桩体的支承力来确定的单桩标准承载力计算公式为:
式中:PU2-粉喷桩单桩标准承载力 (kN) ;
UP-桩身截面周长 (m) ;
fi-桩周第i层土的平均摩阻力 (KPa) ;
Ii-桩周第i层土的厚度 (m) ;
qP-桩端土标准承载力 (KPa) , 在不考虑桩端土对单桩标准承载力的贡献时, qP=0。
依据粉喷桩承载机理分析可知, 当仅采用 (2) 式对粉喷桩单桩承载力进行设计时, 应当考虑粉喷桩的有效桩长, 否则确定的承载力有可能是偏高的, 不安全的。故在进行粉喷桩单桩承载力设计时, 粉喷桩承载力的设计计算值需要满足。对以上两种方法分别计算后粉喷桩单桩承载力选取较小值为118KN。
3.2 复合地基承载力的计算
式中fck-复合地基承载力标准值 (kN) ;
m-面积置换率取23.1%。
AP-粉喷桩桩体的设计截面积 (m2) ;
β-桩间土承载力折减系数, 取0.75;
fS-桩间土天然承载力标准值。
经计算复合地基的承载为145kp, 大于水闸上部承载力125kp, 满足工程要求。根据计算结果, 粉喷桩复合地基固化材料为强度等级42.5的水泥, 水泥掺入量为15%, 面积置换率23.1%, 桩径0.5m, 有效桩长4.5m。
3.3 褥垫层设计
在复合地基设计中, 复合地基应力传递比较复杂, 为了调节桩土相对变形, 使桩土共同承担荷载, 避免荷载引起桩体应力集中现象, 减小地基不均匀沉降, 桩顶至水闸底板需设置褥垫层, 褥垫层厚度为0.3m, 水闸闸基是有防渗要求的, 因此褥垫层的材料选择为粘
土。褥垫层铺设采用静力压实法, 夯填后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值控制在0.87~0.9范围内。
结论
通过该水闸的基础处理实例表明, 传统的基础处理方法难度大、工期长、造价高, 只要根据不同工程的地质情况进行具体分析根据建筑物的布置及荷载分布, 采用粉喷桩复合地基处理方法, 可以收到技术上合理、经济上效益显著的效果。近年来粉喷桩复合地基在水闸地基处理的设计中被广泛的使用, 随着有关方面的理论研究和工程案例的不断完善, 相信未来的使用范围会更广, 在为创造节约型社会方面贡献更多力量。
摘要：粉喷桩复合地基是通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和, 通过水泥和土的一系列复杂的物理化学作用, 形成水泥土桩体, 与桩间土共同作用形成复合地基, 达到提高地基强度的加固方法。这种方法在处理水闸软土地基方面效果显著, 具有造价低、施工难度小、工期短等优点, 推广价值很大。
关键词：水闸,粉喷桩,软基处理
参考文献
[1] (J220-2002) .建筑地基处理技术规范[S].
[2]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].
[3]郑志.水泥搅拌桩在水闸软弱地基处理中的应用[J].城市建设与商业网点, 2009 (23) .
[4]程俊青.水闸工程采用粉喷桩地基处理特殊性的探讨[J].中国新技术新产品, 2009 (13) .
粉喷桩复合地基 篇2
1 设计简介
宁连公路北段高速化完善工程(下简称“本工程”)粉喷桩设计桩径为50cm，间距1～2m，按梅花型布置，桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则，通常为8～12m，用于粉喷桩的水泥(425#普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小，采用水泥喷入量为45～60kg/m。含水量在40%以下时，水泥用量为45kg/m;含水量在40～60%之间，水泥用量为50kg/m;含水量在60～70%之间，水泥用量为55kg/m;含水量>70%时，水泥用量为60kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
2 施工准备
2.1 粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2.2 场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。
2.3 施工机具准备，进行机械组装和试运转。
2.4 粉喷桩的.施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
2.5 粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3 施工工艺流程
3.1 粉喷桩施工。
3.2 操作步骤为：
①深层搅拌机械就位。
②预搅下沉(至设计标高)。
③搅拌提升，同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。
④在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次(1/3～1/2)桩长、桩上部强度要求较高。
⑤重复搅拌提升，直到离地面下0.5m，上部回填5%灰土(或水泥土)并压实。
⑥关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4 施工注意事项
4.1 控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。
4.2 严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
4.3 定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查，其直径磨耗量不得大于2cm。
4.4 当钻头提升至地面以下0.5m时，喷粉机应停止喷粉。
4.5 当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉，在第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不得小于1m。
4.6 粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于±1%。
4.7 为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。
4.8 搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求，搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录，深度应达到设计要求，时间误差不得大于5秒，施工前应丈量钻杆长度，并标上明显标志，以便掌握钻入深度，复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
4.9 储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，如储量不足时，不得对下一根桩开钻施工。
4.10 粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工，操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等，监理人员应随时检查记录情况。
5 质量检测
5.1 粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，并坚持全方位的施工监理。
5.2 施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。
5.3 成桩7天内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径。检查频率为10%。
5.4 在成桩7天内采用轻便触探仪检查桩的质量，触探点应在桩径方向1/4处，抽检频率为2%。
5.5 成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，每一工点不少2根。
5.6 成桩28天后，按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
5.7 粉喷桩施工质量允许偏差应符合表1规定。
经检测并参照江苏省高速公路建设指挥部《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分，本工程4.2万根粉喷桩共计41.8万延米均达优良级。
6 结语
6.1 粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一，目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营，一定要加强管理，施工中要加强监理，实行全天候、全方位旁站，以确保施工质量。
6.2 对成桩28天的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的，一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度，另一方面对整个桩体也是一次全面的检查，从而保障了粉喷桩的施工质量。
参考文献
〔1〕中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范(TB10113-96)
〔2〕江苏省高速公路建设指挥部.粉喷桩施工质量的检验与评判方法
粉喷桩复合地基 篇3
【关键词】公路软土；地基；粉喷桩；施工工艺；检测方法
浙江某公路工程全长9.7km，其中位于软土地基路段约2.5km，其土层状态基本是表层1～3m厚硬塑层，下8～10m厚软、流塑层，再下为硬塑层（或基岩），采用粉喷桩处理软土地基，即以水泥作为固化剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果，下面结合工程实际对粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法进行探讨。
1.设计简介
粉喷桩处理软基的效果，很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。各标段承包人和监理单位在施工前必须根据设计地质资料和动力搅拌资料，按有关规范要求做室内配比试验。本工程粉喷桩设计桩径为50cm，间距1～2m，按梅花型布置，粉喷桩桩顶铺设50cm厚砂砾石垫层，桩顶不需伸入垫层内。持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表读数明显上升，说明已进入持力层，桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则，通常为8～12m，用于粉喷桩的水泥（425#普通硅酸盐水泥）为干粉。根据地基含水量的大小，采用水泥喷入量为45～60kg/m。含水量在40%以下时，水泥用量为45kg/m；含水量在40%～60%之间，水泥用量为50kg/m；含水量在60%～70%之间，水泥用量为55kg/m；含水量>70%时，水泥用量为60kg/m.设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
2.施工准备
（1）粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
（2）场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。
（3）施工机具准备，进行机械组装和试运转。
（4）粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
（5）粉喷桩所用的水泥（425#普通硅酸盐水泥）应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。
（6）现场工艺性试桩。
根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求。
①钻进速度V≤1.5m/min；平均提升速度Vp≤0.8m/min；搅拌速度R≈30转/min；钻进、复搅与提升时管道压力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；喷灰时管道压力：0.25MPa≤p≤0.40MPa。
②确定合适的技术处理措施，掌握水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，成桩试验的桩数不少于5根。
3.施工工艺与流程
操作步骤如下。
（1）深层搅拌机械就位。
（2）预搅下沉（至设计标高）。
（3）搅拌提升，同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处（设计桩顶）。
（4）在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次（1/3～1/2）桩长、桩上部强度要求较高。
（5）重复搅拌提升，直到离地面下0.5m，上部回填5%灰土（或水泥土）并压实。
（6）关闭搅拌机械移位至下一桩位。
路面工程在完成粉喷桩施工不少于60d后才能进行。搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不大于5s，提升前要有等待送粉到桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况。
4.施工注意事项
（1）成桩施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩必须跳跃间打。
（2）控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。
（3）严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
（4）定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查，其直径磨耗量不得大于2cm。
（5）当钻头提升至地面以下0.5m时，喷粉机应停止喷粉。
（6）当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉，在第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不得小于1m。
（7）粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于±1%。
（8）为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。
（9）搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求，搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录，深度应达到设计要求，时间误差不得大于5s，施工前应丈量钻杆长度，并标上明显标志，以便掌握钻入深度，复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
（10）储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，如储量不足时，不得对下一根桩开钻施工。
（11）粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工，操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等，监理人员应随时检查记录情况。
（12）砂砾垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。
（13）监理必须对粉喷桩施工进行全过程旁站，按实际发生数量进行计量。
5.质量检测
（1）粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，并坚持全方位的施工监理。
（2）施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。
（3）成桩7d内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径。检查频率为10%。
（4）在成桩7d内采用轻便触探仪检查桩的质量，触探点应在桩径方向1/4处，抽检频率为2%。
（5）成桩28d后在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m）分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，每一工点不少2根。
（6）成桩28d后，按1‰频率或每一工点不少于2根采用钻孔取芯法对其进行终检。
（7）粉喷桩施工质量允许偏差应符合规定。
经检测并参照《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分，本工程2.2万根粉喷桩共计21.9万延米均达优良级。
6.结语
（1）粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一，目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营，一定要加强管理，施工中要加强监理，实行全天候、全方位旁站，以确保施工质量。
（2）对成桩28d的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的，一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度，另一方面对整个桩体也是一次全面的检查，从而保障了粉喷桩的施工质量。 [科]
【参考文献】
[1]JTG F80 /1—2004《公路工程质量检验评定标准》.
粉喷桩复合地基 篇4
水泥粉喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量偏高的且承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。
2 工程实例
在某石化厂7×10t/a催化裂化装置中大面积应用粉喷桩处理地基,取得了较好的工程效果及经济效益。这套催化裂化装置正式投料运行正常生产将近一年后,对其基础进行沉降观测,沉降量完全满足生产要求。是水泥粉喷桩在工业装置中应用的一次成功尝试。
2.1 工程概况
某石化厂位于黄河入海口的北岸,地貌属黄河下游冲积平原。地层在钻探深度(20m)范围内均为第四系(Q)粉土及粘性土组成。土质松散,粗颗粒含量较高,含水量23%~36%。埋深2m左右的第2层土为轻微液化土层,天然地基承载力仅有80kPa。由于石化炼油装置高耸结构多,荷重大,沉降要求严,天然地基不能满足工程需要,地基必须进行加固处理。
2.2 地基处理方案选择
根据地质资料所反映的各项指标及土层分布,在钻探深度(20m)范围内没有发现较好的桩基持力层。埋深9.0m的第5层土及埋深17.5m的第7层土为相对密实的粉土层。而该石化厂在已建工程中曾采用过沉管灌注桩和少量水泥粉喷桩。沉管灌注桩桩径Φ377,桩长13m,单桩承载力450kN。但沉管灌注桩施工时工序环节多,节奏快,稍有不慎,即可因某个环节造成事故,而且事故不宜发觉和排除。如果采用水泥粉喷桩:桩径Φ500mm,桩长7.0m。面积置换率为m=0.1时相应复合地基承载力为150kPa;面积置换率为0.14时,相应复合地基承载力180kPa,也满足承载力的要求。而且造价较低,施工时宜于控制,经济合理。
经方案比较,最后确定采用水泥粉喷桩复合地基。
2.3 设计计算
根据土层分布情况,将桩端放在第5层土较为合理。相应有效桩长为8.5m,桩径Φ500,桩截面积A=0.196m。参考本地区已建工程粉喷桩试验资料,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-91计算单桩承载力及复合地基承载力基本值。
2.3.1 单桩承载力的计算
单桩竖向承载力标准值按下列二式计算,取其中较小值:
Rkd=ηfcu.kAp
Rkd=qsUpL+αApqp
取较小值Rkd=156(kPa)
计算结果说明,桩的承载能力由摩擦力控制,粉喷桩抗压能力略大于桩周摩阻力。我们所采用的水泥掺入比13%与桩长8.5m是相匹配的。
2.3.2 复合地基承载力
由公式
设计采用1.2m桩距,复合地基承载力标准值为170kPa;冷换框架、管架采用1.30m桩距,相应复合地基承载力标准值为155kPa;建筑物采用1.40m桩距,相应承载力为140kPa。基础设计按天然地基考虑。粉喷桩布置范围仅限制在基础底板范围内。
2.3.3 质量检验与载荷试验
在该催化裂化装置中,采用了低应变动测的方法检验桩的施工质量,这种方法也广泛地应用于灌注桩的质量检测。它不仅能检验桩身水泥土的强度,而且还能检验桩身的完整性。根据全装置总用桩量,现场随机抽样15根桩做低应变动测。
动测结果:桩身基本完整,全部合格。30天龄期桩抗压强度达2.0~2.5MPa。
为了验证该工程采用粉喷桩加固地基的实际效果;确定复合地基承载力标准值。由甲方自行选取2根龄期为30天的工程桩,做现场复合地基载静荷试验。试验采用堆载法按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)附录一的规定进行。总加载量为设计要求值的两倍以上;复合地基承载力标准值按相对变形值确定,取所对应的荷载。
两组试验结果与设计计算结果基本吻合。但是,该工程所做的静载荷试验是在30天龄期的粉喷桩上进行。按规范要求应取90天龄期桩的强度做为承载力标准值。有关试验资料表明,30天龄期水泥土抗压强度仅为标准抗压强度的60%~70%。该粉喷桩复合地基实际承载力是大于设计计算值的。
该催化裂化装置全部基础于1995年11月施工结束。1996年6月开气成功并正式运行。于1997年3月测得16个月累计沉降量数据:累计沉降量均不超过30mm,远远小于天然软土的地基沉降量。显然水泥粉喷桩在改善地基土压缩性、减少沉降量这方面的作用是十分显著的。
3 结论
复合地基承载能力主要取决于粉喷桩的承载能力和粉喷桩的置换率。它与地质条件、桩长及桩身强度密切相关。在该催化裂化装置的工程设计中,采用了桩长不变、调整置换率的做法,粉喷桩置换率为0.1%~0.13%,复合地基承载力远远高于天然地基承载力。满足了工程需要,取得了较好的经济效果。所以,从技术经济方面考虑,提高置换率比单纯增加桩长对于提高复合地基承载力效果更为显著。
实践证明,水泥粉喷桩加固地基与摩擦型灌注桩相比,它在技术上和经济上都具有一定的优越性。特别是当软粘土厚度很大时尤为明显。此外由于它桩距不受限制,大大增加了设计的灵活性,可根据不同的工程需求设计不同的地基强度。再加上它施工简单、进度快、省材料、无噪音无震动、环境污染小等。所以在工业装置中应用水泥粉喷桩处理地基不仅是完全可行的,而且是中、小型装置值得推广的、合理的地基处理方法。
摘要：根据水泥粉喷桩的特点及在工程实例取得的数据和资料证明水泥粉喷桩在小型装置是值得推广的、合理的地基处理方法。
关键词：水泥粉喷桩,地基处理,应用
参考文献
[1]建筑地基处理技术规范[S].
粉喷桩处理软土地基的探讨 篇5
1)水泥的水解和化学反应。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物与软土中的水发生水解和水化瓜，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中，在水泥表面重新组合后，水分子虽然继续入颗粒内部，但新生成物已不能再溶解，只能以细分散状态的胶体折出，悬浮于溶液中，形成胶体，硫酸钙、铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种被称为“水泥杆菌”的化合物，这种反应迅速，反应结果把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，并具有膨胀作用，这对于高含水量的软粘土强度的增加有特殊意义。2)离子交换和团粒化作用。软土中的胶体颗粒表面带有Na+或K+，它们能和Ca+进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。
2 施工工艺
施工程序：整平原地面-钻机定位-钻杆下沉钻进-上提粉喷强制搅拌-复拌-提杆出空-钻机移位
1)定位：用起重机悬吊深层搅拌机到达指定桩位，对中，当地面起伏不平时，应使起吊设备保持水平。2)预搅下沉：待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机网丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于70A。3)制备水泥浆：待深层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，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。4)提升喷浆搅拌：深层搅拌机下沉到设计浓度后，开戾灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的浓度提升深层搅拌机。5)重复上、下搅拌：为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边深入土中，至设计加固浓度后再将搅拌机提升出地面。6)提杆出空、清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部门受力较大，因此通常对桩顶在1.0m～1.5m范围内再增加1次注浆，以提高其强度。
3 加固效果检验
3.1 质量控制
1)预搅：软土应完全预搅切碎，以利于同水泥浆均匀搅拌。2)水泥浆不得离析：水泥浆要严格按设计的配合比设置，并在灰浆拌制机中不断搅动。3)确保加固强度和均匀性：严格按设计确定的数据，控制喷浆和搅拌提升速度及重复搅拌时下沉和提升速度，压浆阶段不允许出现断浆，输浆管道不能出现堵塞。4)保证垂直度。5)确保壁状加固体的连续性;对于要求相邻柱体搭接的情况，当每一施工段连续施工时，相邻柱体施工间隔不得超过24h。
3.2 质量检测
1)施工原始记录。详尽、完善、如实记录并及时汇报分析，发现不符合要求的立即纠正。2)开挖检验。可选取一事实上数量的桩体进行开挖，检查加固柱体的外观质量、搭接质量、整体性等。3)取样检验。从桩体中凿取试块，与室内制作的试块进行强度比较。4)采用标准贯入或动力触探方法检查桩体的均匀性和现场强度。5)载荷试验。选取一定数量的搅拌桩进行单桩或复合地基的载荷试验，可以很准确地检验加固效果。6)动载检验。可选取一事实上比例的工程桩进行小应变动力试桩检验，对桩身强度及均匀性进行检测。7)沉降、位移监测。工程投入使用后，定期进行沉降、侧向位移等观测，是检验加固效果的最直观方法。
4 工程实侧
4.1 工程地质情况
太长第17合同段K74+500—K87+150位于山西省榆社县境内，该段落段多为湿软地基，地层为软流塑土层，其间K79+602为(5*30m)预应力混凝土连续箱梁桥。为防止桥涵两侧不均匀沉降造成跳车现象，特对此处路基进行加固处理。
4.2 设计要求
桩距：粉喷桩在路基顶宽范围内1.5m，路肩到坡脚桩距由1.5m渐变到3.0m，呈梅花形布置;桩长8m，要求打穿淤泥层;桩径0.5m。桩体强度要求大于600kPa，处治后复合地基承载力大于180kPa。水泥掺入量：桩喷粉量50kg/m，水泥采用普通42.5级硅酸盐水泥，掺入比为15%;粉煤灰选用太原电厂II级粉煤灰，粉煤灰掺入为水泥用量的30%，水灰比0.5;钻机为国产GPP-16型。
4.3 施工阶段检测
1)检查桩距、桩位是否符合设计要求。2)水泥掺量检测：每工作班最少检测三次灰剂量，按50kg/m计量入灌，出现异常情况随时检测，保证水泥用量达到规定的要求。3)桩长检测：由于地质条件千变万化，设计不可能穷尽每根桩。施工中一是根据图纸设计桩长8m，再加上0.5m养护桩，按8.5m钻进深度控制，二是根据钻机电流变化情况控制，钻机设置II档，即0.8m/min，当钻机电流表显示值达到75A以上就认为达到了持力层，否则，继续钻进到持力层为止。4)桩体强度检测：成桩7d后利用轻型触探仪(N10)检测单桩成型质量，触探点设在桩径方向1/4处，抽查频率2%，大于30击时为合格，工地实测值在45～80之间，均符合设计要求。利用现场拌合料每工作班制取一组试件，检测90d强度。对桩身质量怀疑时28d在桩体上部(0.5m、1.0m、1.5m处)截取桩体，制取试件检测强度，在实际检测中90d试块测值在2.3Mpa～2.9Mpa之间，均符合规范要求。
4.4 成桩后试验检测
本工程采用了对28d龄期全桩长抽心取样并后进行低应变测试及试块抗压检测，结果如下：1)低应变检测：测试96根桩，I类桩90根，占93.7%;II类桩，战友6.3%;波速在1233.00m/s～1502.00m/s之间。2)桩体评价：从桩头和岩芯看桩体呈圆柱形，桩径500mm!510mm，桩体呈密实、坚硬状态，水泥呈条纹带状，搅拌均匀，桩体完整。3)桩身水泥土抗压强度见表1:
5 结论
平均值3.7Mpa>0.6Mpa，符合设计要求。通过对深层搅拌粉喷桩加固软土地基来处理桥头，开放通车5个月，沉降观测结果，最大总沉降量为4.4mm，桥头无明显下沉和跳车现象。总体通车以来路基稳定车过桥头平稳舒适，软基处理取得了令人满意的效果。
摘要：结合深层搅拌粉喷桩加固软土地基的原理, 就其施工工艺及加固效果检验方法进行了阐述, 通过在具体工程中的实践应用, 提出深层搅拌粉喷桩处理软基工程的技术性和实用性。
水泥粉喷桩处理软土地基技术 篇6
水泥粉喷桩是一种深层地基加固方法, 是利用粉喷桩机不断高速旋转的钻头将水泥干粉喷到周边的软弱地基中, 同时钻杆以一定的速度提升, 搅拌钻头上的叶片将其周边的土体自下而上不断地切割搅拌, 使软土硬结的一种桩体, 它具有整体性、水稳定性、并且具有一定的强度, 与桩间软土形成复合地基, 其承载力可达160～180kPa, 效果好的具有更高的地基承载力。水泥粉喷桩同钢筋混凝土桩相比, 具有工期短、成本低的特点, 在工业及民用建筑、公路、铁路、市政及地下工程等工程的软基处理中得到越来越广泛的应用和推广。
水泥粉喷桩适用于淤泥、淤泥质土、粉土、及含水量较高的粘性土等的地基加固, 加固土桩的强度标准值取90天龄期的无侧限抗压强度, 一般可达0.8～2.0MPa。在施工中采用钻头搅拌钻孔成桩, 对地基及周边建筑物扰动小, 噪声低;施工作业简便, 且安全可靠;工期短, 成本低。
2 水泥粉喷桩的施工
2.1 成桩试验
由于不同地区的地层、地质情况差距较大, 即使采用相同施工工艺及原材料, 最终地基加固效果还是有较大的差别, 因此正式施工水泥粉喷桩之前, 应按原定施工工艺试打不少于5根, 从而确定满足设计喷入量的钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量、复搅和复喷等技术参数。
2.2 施工工序
整平原地面并对桩位测量放线→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅拌→复搅复喷→提杆出孔→钻机移位。施工中应根据成桩试验确定的技术参数进行, 操作人员应随时记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度等有关参数的变化。
⑴水泥粉喷桩桩位测量放线:利用全站仪等测量仪器对桩位进行测量放线, 做好标志。
⑵粉喷机定位:桩机钻轴必须保持垂直, 以保证桩体的垂直度偏差<1.5%, 并丈量钻杆长度, 标上显著标志, 以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度, 保证设计桩长。
⑶钻进:下钻过程中, 为了避免堵塞喷射口和减少负载扭矩, 钻进时喷射压缩空气, 钻进速度采用1.8m/min, 当电流值达70A以上, 并伴有钻头跳动现象时, 表明钻头已经进入了持力层, 停止钻进, 若没达到设计桩长, 应通知设计单位、监理和业主到场, 采取相应的处理措施再进行施工。
⑷提钻:钻头以1.2m/min的速度提升, 同时粉体发送器以0.3～0.5MPa的喷粉压力将水泥喷入被搅动的软弱地基中, 形成土与水泥等搅拌掺和料的混合物, 当钻头提升至距地面50cm时, 粉体发送器停止喷射水泥。施工中喷入量是保证桩身强度的关键, 而实践表明土质的密实度对喷入量影响很大, 因此发送器的转速应随土质变化作相应的调整。
⑸复喷:由于实际施工条件决定了水泥土的均匀性差, 因此在施工中采用复搅、复喷和控制提钻速度等方式来解决水泥土混合物的均匀性。对于设计有桩端承载力要求的粉喷桩, 除了正常的复喷外, 钻头在桩底原地旋转1～2min, 且要用慢档提升0.5～1.0m, 以保证桩端水泥土混合物的充分拌和。
⑹提杆出孔, 成桩结束。
3 施工过程中的注意事项
⑴施工中必须严格执行安全操作规程, 应随时注意粉喷机、空压机的运转情况、压力表的显示变化及送灰情况。
⑵若发现喷粉量不足时, 应整桩复打, 复打的喷粉量不少于设计用量;若遇停电、机械故障等原因, 喷粉中断时, 必须复打, 且复打重叠孔段应≥1.0m。及时排除空气储气罐内的积水, 注意控制粉尘的弥漫和扩散。
⑶严格控制喷粉标高和停粉标高, 不得中断喷粉, 确保桩体长度, 严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。
⑷相邻桩的施工间隔时间不得超过水泥的终凝时间, 若有特殊原因超过该时间, 应请示设计部门, 采取适当的补救措施。
⑸粉喷机的粉体发送器必须配置粉料计量装置, 并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。
⑹储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg, 当储量不足时, 不得对下一根桩开钻施工。
⑺钻头直径的磨损量应≤1cm。
⑻经常检查施工设施, 清理管路的弯头处, 避免产生堵塞现象, 保证施工顺利进行。
4 结束语
粉喷桩处理软弱地基施工技术研究 篇7
1 工程概况
青岛海湾大桥第11合同段梁场位于山东省青岛市,地质构造属于海相沉积区。工程地质条件为:(1)冲填土:灰白～灰黑,稍湿～饱和,松散。以中粗砂和淤泥质土为主,见大量贝壳碎片。0.0 m～7.7 m。(2)淤泥质粉质黏土:灰黑色,饱和,流塑～软塑,有腥臭味。有少量贝壳碎片。7.7 m～9.9 m。(3)淤泥质细砂:灰黑色,饱和,松散,有腥臭味。有少量贝壳碎片。9.9 m～12.3 m(4)中细砂:黄褐色,稍密,饱和。砂粒主要为石英、长石,磨圆较好,分选较好。(5)粉质黏土:浅黄～黄褐色,可塑～硬塑,饱和干强度中等,韧性中等。14.5 m～19.0 m。
2 施工工艺
2.1 粉喷桩施工工艺流程
采用粉喷桩专用机械设备及PH-5A型粉喷桩机,打深能力不少于12 m,成桩直径50 cm,施工工艺流程图见图1。
2.2 施工工序
1)测量放样:施工前先平整场地,根据设计桩位进行施工放样,在桩位处用细竹桩设立标记,以便进行桩基对位。2)就位:对正桩位,调平桩机机身,保证钻杆的垂直度;启动主电机下钻,待搅拌钻头接近地面时,启动空压机送气,继续钻进。3)钻进:钻机正转给进状态,同时启动空压机喷射压缩空气(可防止钻头口堵塞并减少钻进阻力),钻进速度应严格控制,使土体能完全破碎,以利于灰土拌和均匀,一般采用Ⅳ-Ⅴ钻进。钻进实际工作中钻进深度D由深度尺盘按D=H+a1+a2确定,其中,H为设计加固深度;a1为搅拌钻头喷射口与地面平行时深度尺盘的读数,可事先调整为a1=0;a2为停灰面深度。钻到设计孔深时,停止钻进,钻头反转,但不提升。4)喷粉提升:当确认水泥粉料到达桩底后打开送料阀门,关闭送气阀门,反转提升喷送水泥粉料,边旋转边提升,使水泥粉料和原位的软土充分拌和。提升至桩顶设计标高时停止供料。5)复搅:根据设计要求在设计地面以下一定深度范围需重复搅拌一次,搅拌头下沉,再重复上下搅拌一次,形成桩体,复搅时停止喷水泥。复搅完毕后继续提升钻头直至离开地面,移动钻机到下一个桩位。
2.3 粉喷桩施工允许偏差
粉喷桩施工允许偏差应符合表1的规定。
3 质量控制
粉喷桩属于隐蔽工程,其施工质量直接影响软弱地基上路基的稳定性,决定路基工后沉降量的大小。为保证粉喷桩的施工质量,在施工中我们采用了如下控制措施:1)施工所用的水泥必须有出厂合格证和品质试验报告;对每批进场的水泥要经过抽样检查3 d强度,合格后才能使用;水泥要做好防潮措施。2)施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量装置和打印设备,施工前全部经过新乡市计量局鉴定校核,并贴上封条,防止施工队私自调整;严禁在无粉料喷入计量装置的粉体发送器的情况下投入使用。每次开钻前,现场施工人员必须检查钻机的计量器和打印机的完好性、准确性。随时检查施工完每根桩打印出的电脑小票的各项技术参数,对不符合设计要求的桩体及时采取补救措施。3)粉喷桩施工前应画好施工桩位图,对每一个桩进行编号,然后根据桩位图进行施工现场定位并挂上明显的编号牌(或辨认标志),防止施工时漏桩。4)机身调平以钻杆是否垂直为依据,操作时以钻锤吊线进行控制。主机塔架上标每米的刻度线(要求有反光标志),以便通过目测掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。5)水泥粉入罐时必须过筛,以保证入罐水泥粉体最大粒径不超过0.5 cm,无纸屑、木屑及石块等杂物,以防喷粉时堵管。储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50 kg,当储灰量不足时,不得对下一根开钻施工。6)喷粉开始时应将电子称显示屏置零,使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时,记录人员应随时观察电子称的变化显示,记录水泥的瞬时喷入量,以保证各段(通常以1 m为一个单位)喷粉的均匀性,且提升至设计高度时,正好将设计的水泥用量喷完并记录水泥的累计喷入量。喷粉尽量一次喷足,严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。喷粉提升时为便于控制成桩质量,一般不得使用4挡提升。7)在施工过程中如出现机械故障或停电造成断粉现象,应及时复打,复打重叠段一般应大于1 m若发现喷粉量不足时,应整桩复打,复打的喷粉量应不小于设计用量。8)施工人员要按照工艺性试桩的参数控制搅拌时的提升下沉速度,以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。复拌深度为5 m,复搅下钻、提钻速度同第一次。9)喷粉提升到设计标高时,关闭送料阀,打开送气阀,原位慢速转动2 min,以保证桩底喷灰均匀密实,避免桩底漏喷。10)钻头直径的磨损不得大于1 cm,超过1 cm的必须换钻头。
4 安全措施
1)严格执行安全操作规程,安全员负责安全教育和检查,有权制止不合要求的施工操作。2)机械设备运行时,特别是在制桩过程中,岗上人员必须坚守岗位,夜间作业应充分照明,登高作业要系安全带。3)建立机械设备的定期检查、保养制度。4)及时排除空气储气罐内的积水,注意控制粉尘的弥漫和扩散。
5 结语
粉喷桩是一项比较难以控制的施工工艺,我标段在粉喷桩施工中,严格按照规范及设计要求去施工,严格质量控制,取得了优异的成绩。通过对粉喷桩28 d低应变及钻芯取样检测,桩体合格率100%,优良率达到95%。通过在试验点3-T50处采用静荷载试验,检验复合地基承载力和单桩承载力,通过检测各项指标均达到设计要求。通过施工,积累了粉喷桩施工的宝贵经验,为今后同类工程在类似地质条件下的施工提供了技术参考。
参考文献
[1]叶书麟,韩杰,叶观宝.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.
[2]牛志荣,李宏,穆建春,等.复合地基处理及其工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[3]薛殿基.粉喷桩设计与施工[M].郑州:河南科学技术出版社,1997.
[4]池永寿.高压喷注水泥土桩基的设计与计算[M].北京:中国铁道出版社,1994.
[5]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
粉喷桩在软土地基中的应用 篇8
关键词：粉喷桩,软土地基,搅拌桩
粉体喷射搅拌法是在软土地基中输入粉粒体加固材料 (水泥粉或石灰粉) , 通过搅拌机械和原位地基土强制性的搅拌混合, 使地基土和加固材料发生化学反应, 在稳定地基土的同时提高其强度的方法。这种方法处理软土效果显著, 处理后可很快投入使用。以下工程是一个成功的范例。
1 工程概况
拟建建筑物为地上6层, 地面下1层, 拟采用框架结构、筏片基础, 基础埋深约3.0 m, 基底压力为120 k Pa。
2 工程地质条件
2.1 地形地貌
场地地貌单元为汾河冲积平原, 场地地形平坦。
2.2 地层岩性
第①层:素填土 (Q42ml) :褐黄色, 以粉土为主, 局部地方地表有40 cm的耕土, 含大量的植物根系及少量煤屑, 砖屑。该层层厚1.00 m~1.40 m。
第②层:粉质粘土 (Q41al+pl) :褐黄色, 局部地段夹有粉土, 含植物根系, 云母、煤屑、铁氧化物等, 软塑状态, 中等压缩性, 标贯试验实测锤击数N值介于1.0击~12.0击, 平均2.8击。静力触探锥头阻力为0.60 MPa~0.80 MPa。层厚4.50 m~5.90 m, fak=70 k Pa。
第③层:粉土 (Q41al+pl) :黄褐色, 局部夹有粉质粘土和细砂透镜体, 含云母、煤屑、铁氧化物等, 湿, 中密状态, 中等压缩性, 标贯试验实测锤击数N值介于3.0击~14.0击。平均6.5击。静力触探锥头阻力为1.00 MPa左右, 层厚4.40 m~5.00 m, fak=80 k Pa。
第④1层:粉土 (Q42al+pl) :褐黄色, 局部夹有粉质粘土, 含云母、煤屑、铁氧化物等, 密实状态, 中等压缩性, 压缩系数a1-2=0.284, 摇振反应中等, 无光泽, 干强度低, 低韧性。标贯试验实测锤击数N值介于5.0击~15.0击, 平均9.9击。静力触探锥头阻力平均值为2.0 MPa。层厚1.90 m~6.60 m, fak=120 k Pa。
第④2层:细砂 (Q41al+pl) :黄褐色, 局部夹有粉质粘土, 含云母、煤屑、铁氧化物等, 稍密状态, 级配均匀, 标贯试验实测锤击数N值介于4.0击~16.0击。平均13.0击, 静力触探锥头阻力平均值为4.0 MPa。层厚0.70 m~5.20 m, fak=120 k Pa。
第⑤层:粉质粘土 (Q32al+pl) :褐黄色, 局部夹有细砂, 含云母、煤屑、铁氧化物等, 可塑状态, 中等压缩性, 标贯试验实测锤击数N值介于5.0击~19击。层厚1.90 m~6.40 m, fak=160 k Pa。
第⑥层:粉土 (Q32al+pl) :黄褐色, 局部夹有粉质粘土透镜体, 含云母、煤屑、铁氧化物等, 湿, 中密状态, 中等压缩性, 标贯试验实测锤击数N值介于8.0击~13击, fak=170 k Pa。
勘察期间实测稳定水位埋深介于地表以下1.00 m~1.20 m, 属孔隙潜水, 主要由侧向径流补给和大气降水补充。勘探期间进入平水期, 水位随季节性变化幅度为0.5 m。
3 评价重点
3.1 场地特有的问题
自然地面下8.0 m以上为典型的软土, 从静探曲线可清楚的看到静力触探的锥头阻力为0.4 MPa~0.6 MPa。曲线顺直, 很少突起, 场地属于典型软土场地。
第②层土承载力较低, 只有70 k Pa, 而含水量很高, 为29.6;液限平均值为31.1, 液性指数平均值为0.85。在地震作用下属于易产生震陷的土层, 软土震陷已被大量的工程实践所证实, 设计时必须考虑第②层软弱土的震陷。
拟建场地为液化场地, 液化等级为中等液化, 主要液化土层为第③层和第④1, ④2层。
3.2 地基处理方案讨论
本工程的特点是土质非常软, 上部土震陷, 下部土液化, 而两者的处理厚度及方法相差甚远。
震陷性软土加固时, 需要将水排出 (吸出或挤出) , 而液化土需要挤密加固, 而粉质粘土挤密时水分又排不走, 若采用碎石桩加固液化土时, 在施工完成后短时间内地基土的强度在该地区不升反而降低。并且由于噪声和震动等环境污染因素, 不能在市区施工。
经过多年探索, 现在在市区普遍采用粉喷桩对多层住宅液化地基进行加固处理。
3.3 粉喷桩
本场地地基土为软弱土, 地基需要处理。处理方法建议采用深层搅拌桩 (湿法) 粉喷桩, 选桩径d=500 mm, 按3d桩距正三角形布桩, 桩侧阻力特征值取12 k Pa, 桩端阻力特征值取90 k Pa, 估算的单桩承载力特征值约160 k Pa, 复合地基承载力特征值可达130 k Pa。强度上能满足拟建建筑物基底平均压力为120 k Pa要求。
3.4 深层搅拌桩单桩复合地基静载荷试验
S1号桩在加至264 k Pa时达到相对稳定, p—s曲线呈缓变形, 最大沉降量为21.17 mm, 满足终止试验要求, 停止加荷。依据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定, 取s/b=0.006, 即s=6.6 mm所对应荷载为157 k Pa, 大于最大加载量的一半即132 k Pa, 根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定, 取极限荷载的一半即132 k Pa为该桩的单桩复合地基承载力特征值。
S2号桩在加至264 k Pa时达到相对稳定, p—s曲线呈缓变形, 最大沉降量为19.52 mm, 满足终止试验要求, 停止加荷。依据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定:取s/b=0.006, 即s=6.6 mm所对应荷载为154 k Pa, 大于最大加载量的一半即132 k Pa, 根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定, 取极限荷载的一半即132 k Pa为该桩的单桩复合地基承载力特征值。
S3号桩在加至264 k Pa时达到相对稳定, p—s曲线呈缓变形, 最大沉降量为7.08 mm, 满足终止试验要求, 停止加荷。依据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定:取s/b=0.006, 即s=6.6 mm所对应荷载为255 k Pa, 大于最大加载量的一半即132 k Pa, 根据JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范附录A第A.0.9条规定, 取极限荷载的一半即132 k Pa为该桩的单桩复合地基承载力特征值。
根据3根单桩复合地基静载荷试验结果, 3根试桩单桩复合地基承载力特征值均为132 k Pa, 满足设计要求。
4 结语
在软基处理方面, 粉喷桩发挥了良好作用, 取得了良好的社会效益和经济效益, 在类似或同等场地可选用粉喷桩。
参考文献
粉喷桩复合地基 篇9
民小一级公路某合同段起讫里程桩号为K56+000-K67+000, 总长11 km。路段设计为4 车道, 路基宽度26 m, 有近5.5km的软土地基路段, 其中1.1 km软土地基采用粉喷桩处理, 土层状态:表层1~3 m厚硬塑层, 下6~16 m厚软、流塑层, 再下为硬塑层 (或基岩) 。采用粉喷桩处理软土地基, 即以水泥作为固化剂, 利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩, 并吸收周围水分, 经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体, 对提高软土地基承载能力、减少地基沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显效果, 结合工程实际, 探讨粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法。
1 设计简介
工程粉喷桩设计桩径为500 mm, 间距1.5 m, 按梅花形布置, 桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层≥500 mm为原则, 通常为8~15 m, 用于粉喷桩的水泥 (425#普通硅酸盐水泥) 为干粉。根据地基含水量的大小, 采用水泥喷入量为45~60 kg/m。含水量在40%以下时, 水泥用量为45 kg/m;含水量在40%~60%, 水泥用量为50 kg/m;含水量在60%~70%, 水泥用量为55 kg/m;含水量>70%时, 水泥用量为60 kg/m。设计要求水泥土28 d无侧限抗压强度≥1.2 MPa。
2 施工顺序
施工准备→钻机就位→钻进→提升喷粉搅拌→升到设计标高后再复钻→提升复拌→升到设计标高后停机→下一桩循环施工。
2.1 施工准备
粉喷桩施工前准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告, 土工试验报告, 室内配比试验报告, 粉喷桩设计桩位图, 原地面高程数据表, 加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
2.2 场地平整、清除障碍
如场地低洼, 应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时, 铺设砂土或碎石垫层。地表过软的地方, 则采取防止机械失稳措施 (如铺垫钢板) 。施工机具准备, 进行机械组装和试运转。
2.3 施工工艺要求
粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。工程试桩10 根, 通过试桩确定了钻进提升速度0.5~0.8 m/min, 搅拌速度50 r/min, 灰罐压力0.4 MPa, 空气压力0.2~0.4 MPa, 气体流量20 L/s等。
2.4 水泥
粉喷桩所用的水泥 (425#普通硅酸盐水泥) 符合设计要求, 并有产品合格证, 并经室内检验合格才能使用, 严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3 施工工艺流程
(1) 深层搅拌机械就位。
(2) 预搅下沉 (至设计标高) 。
(3) 搅拌提升, 同时喷干水泥粉至地面以下0.5 m处 (设计桩顶) 。
(4) 在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次 (1/3~1/2) 桩长、桩上部强度要求较高[1]。
(5) 重复搅拌提升, 直到离地面下0.5 m, 上部回填5%灰土 (或水泥土) 并压实。
(6) 关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4 施工注意事项
(1) 控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面, 确保粉喷桩长度。
(2) 严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。
(3) 定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查, 其直径磨耗量≤20 mm。
(4) 当钻头提升至地面以下0.5 m时, 喷粉机应停止喷粉。
(5) 当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉, 在第二次喷粉接桩时, 其喷粉重叠长度≥1m。
(6) 粉喷桩施工时, 泵送水泥必须连续, 固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录, 其用量误差≤±1%。
(7) 为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度, 每工作班检查至少2 次, 使垂直度偏差≤1%。
(8) 搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求, 搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录, 深度应达到设计要求, 时间误差≤5 s, 施工前应丈量钻杆长度, 并标上明显标志, 以便掌握钻入深度, 复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录[2]。
(9) 储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50 kg, 如储量不足时, 不得对下一根桩开钻施工。
(10) 粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工, 操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等, 监理人员应随时检查记录情况。
5 质量检测
(1) 粉喷桩属地下隐蔽工程, 施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响, 因而其质量控制要贯穿于施工的全过程, 并坚持全方位的施工监理。
(2) 施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况, 记录其处理方法及措施。
(3) 成桩7 d内浅部开挖桩头, 其深度宜为0.5 m, 目测检查搅拌的均匀性, 测量成桩直径。检查频率为10%。
(4) 在成桩7 d内采用轻便触探仪检查桩的质量, 触探点应在桩径方向1/4 处, 抽检频率为5%。
(5) 成桩28 d后在桩体上部 (桩顶以下0.5 m, 1 m, 1.5 m) 分别截取3 段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验, 检查频率为2‰, 每一工点不少2 根。
(6) 成桩28 d后, 检测桩长及强度检测应以取芯为准, 本工程以取芯或轻便触探联合检测。前者为甲方检测, 后者施工单位自检, 频率分别为2%、5%。从取芯结果得:原状土为含水量大的软弱淤泥时, 桩体胶结较差, 且为检散可塑硬塑状, 桩体强度低;若原状土为粗砂层或细砂层时, 桩体胶结好、强度高;若原状土为粉砂、淤泥质粘土时, 桩体胶结介于两者之间。根据地质性质确定提升搅拌速度是控制整桩质量的关键[3]。
(7) 粉喷桩施工质量允许偏差应符合表1 规定。
经检测并参照青海省交通厅《粉喷桩施工质量的检验与评判方法》进行评分, 本工程2.2 万根粉喷桩共计22.6 万延米均达优良级。
6 结语
(1) 粉喷桩处理高等级公路软土地基是当前最常用的方法之一, 目前的粉喷桩施工队伍大多属个体私营, 一定要加强管理, 施工中要加强监理, 实行全天候、全方位旁站, 以确保施工质量。
(2) 对成桩28 d的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法等进行检测是行之有效的, 一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度, 另一方面对整个桩体也是一次全面的检查, 从而保障了粉喷桩的施工质量。
摘要：粉喷桩处理公路软土地基的施工方法、工序及质量检测, 利用粉喷桩处理软土地基所取得的效果。
关键词：公路软土地基,粉喷桩,施工工艺,检测方法
参考文献
[1]杨立新, 戴前伟, 吕绍林.高速公路软土地基分布范围的探测方法及应用[J].公路, 2000, (03) 18-19.
[2]龙荣广.关于软土地基问题的探讨[J].公路与汽运, 2002, (04) 22-23.