复合地基施工研究（通用9篇）
复合地基施工研究 篇1
1 复合注浆施工技术的特点
(1) 复合注浆适用加固地层范围广, 既可适用于加固渗透性大的地层 (如砂卵石层) , 又可适用于渗透性较差地层 (如粘土、粉土和粉细砂层) , 还可以用来加固溶岩地层的地下溶洞和溶蚀裂隙。复合注浆法既能形成较高强度的旋喷桩固结体, 又能通过渗透、劈裂和挤密的方式提高岩土层的强度。 (2) 复合注浆适用加固工程范围广, 可用于对既有建筑物 (如房屋、公路、桥梁) 地基基础进行加固, 也可用于桩基 (如大口径钻孔桩、挖孔桩) 缺陷的加固处理。 (3) 复合注浆浆液扩散范围大, 不仅对高压喷射流喷射破坏土体的极限范围之内土体进行置换加固, 而且对喷射破坏土体的极限范围之外的土体以充填、渗透、挤密和劈裂等方式进行注浆加固, 在成桩的同时对地基土有灌浆加固作用。 (4) 复合注浆能定向定位, 能形成连续的圆柱状的旋喷桩体, 旋喷桩直径为400mm-1200mm, 其注浆固结体顶部无收缩, 与原基础混凝土或桩混凝土结合紧密。能直接承受上部荷载, 并将荷载传递到深层土层中去, 保证荷载传递均匀、有效;复合注浆形成旋喷桩的单桩承载力较高。 (5) 复合注浆形成的旋喷固结体强度较高, 且固结体强度可根据设计需要通过改变浆液材料和工艺参数来进行调节。 (6) 复合注浆钻孔施工口径较小, 对既有建筑物基础和地面损害和扰动很小, 可调节浆液凝固时间, 施工期建筑物附加沉降小。经济可靠, 且耐久性好。
2 复合注浆加固既有建筑物地基的施工顺序
2.1 注浆钻孔施工
对既有建筑物地基进行加固时, 先采用地质钻机钻穿既有建筑物原基础或承台, 然后根据设计注浆深度要求, 选择采用地质钻机或高压旋喷钻机钻孔到设计深度。一般以土层或强风化岩层作为注浆持力层时可采用高压旋喷钻机直接钻孔, 若以中风化以上岩层作为注浆持力层时需先采用地质钻机钻至终孔, 若地层中有卵砾石层也需采用地质钻机钻孔。钻孔孔径一般开孔为110mm, 终孔直径为91mm, 钻孔垂直度保证
2.2 建立孔口注浆装置
注浆钻孔施工完成以后, 在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置需既满足静压注浆要求又满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。孔口注浆装置可采用单管接头式或混合器式, 单管接头式用于单液注浆, 混合器式用于双液注浆。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在注浆孔口, 采用水泥浆或水泥水玻璃浆液将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。
2.3 采用高压旋喷注浆方式进行注浆
孔口注浆装置埋设1-2天后, 先采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆, 旋喷注浆需按设计规定的工艺参数 (喷射压力、提升速度、旋转速度、浆液水灰比) 进行注浆, 将注浆管分段下入孔底, 每段注浆钻杆需连接紧密并采用麻丝密封。旋喷注浆按从下而上的方式。为了减小建筑物的附加沉降, 旋喷一般采用单管旋喷注浆方式, 下钻时尽量快速且尽量小压力小流量喷水, 旋喷时采用不喷水而直接喷浆一遍的方式, 在底部和顶部需喷浆2遍。在对建筑物进行纠偏加固时, 为加速浆液凝固, 有时采用先喷一遍水泥浆液后喷射一遍水玻璃的方式, 进行双液旋喷。
2.4 采用静压注浆方式进行注浆
高压旋喷注浆结束后, 利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆, 通过静压注浆可以扩大浆液的注入范围, 防止旋喷固结体收缩从而增加旋喷体与原基础混凝土结合紧密性。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力, 随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力, 直至设计注浆量和注浆压力为止。一般静压注浆在浆液终凝前需进行2-3次灌注。静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆。
2.5 封孔
静压注浆结束后, 若注浆孔口冒浆, 需对孔口进行封闭处理, 防止浆液流出。若注浆结束后孔内浆液有流失需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。复合注浆顺序有时需根据实际情况进行调整, 有时需采用先静压注浆后高压旋喷注浆的方式进行注浆。
3 复合注浆的施工方法
3.1 施工准备
(1) 组织施工人员:复合注浆法加固地基施工时, 设备班需配备施工队长、工程技术人员、高压泵工、电工、修理工各1人, 钻工3-6人, 注浆工4人, 共12-15人。 (2) 现场施工前准备: 施工前应组建队伍、清理施工场地、作好机械检修和保养、布置好孔位、以及搭设工棚、备好材料等。 (3) 确定施工程序:①钻孔:按设计钻孔到一定深度, 钻孔孔径为91 (或101) mm, 垂直度保证<1%。②建立孔口灌浆装置:孔口灌浆装置需满足静压灌浆要求, 又需满足高压旋喷注浆管可以从其中下钻的要求。③采用高压旋喷注浆法进行喷射注浆, 注浆从下而上, 在既有建筑物地基加固中一般采用单管旋喷方式注浆。在缺陷桩基加固中, 先喷高压清水一遍到三遍后再注浆。④高压旋喷注浆结束后, 利用孔口注浆装置封孔进行静压注浆, 静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆, 根据需要, 浆液终凝前可进行多次灌注。⑤注浆结束后, 若注浆孔口冒浆, 需对孔进行封闭处理, 防止浆液流出。 (4) 复合注浆施工中出现问题的处理:①注浆深度大时, 易造成上粗下细的固结体, 影响固结体的承载能力, 因而需在深度大的地层中注浆时采用增大压力或降低提升速度的方式补救。②当发现返浆量不足或不返浆时, 可采用降低提升速度或复喷方式处理。③当冒浆量过大时, 可采用提高注浆喷射压力、缩小喷嘴直径的方式处理。④在既有建筑物基础加固处理时, 为防止产生附加沉降, 施工时应跳孔施工, 同时应在浆液中加速凝剂或采用双液旋喷注浆。⑤静压注浆时如出现冒浆, 可采用多次灌注的方式进行注浆, 待第一次灌注的浆液终凝堵塞冒浆通道后再进行第二次注浆。同时注意将孔口注浆装置与孔壁密封牢靠, 防止浆液从孔口冒出。
3.2 复合注浆的施工工艺
(1) 单管法复合注浆。单管法复合注浆是利用钻机把安装在注浆管 (单管) 底部侧面的特殊喷嘴, 置入土层预定深度后, 用高压泵等装置, 以大于是20Mpa的压力, 把浆液从喷嘴中喷射出去冲击破坏土体, 同时借助注浆的旋转和提升运动, 使浆液与从土体中崩落下来的土搅拌混合。然后进行静压注浆, 使浆液进一步扩散。浆液经过一定时间凝固, 便在土中形成圆柱状固结体。 (2) 二重管法复合注浆。二重管法复合注浆是使用双通道的二重注浆管, 将二重注浆管钻到土层的预定深度后, 通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴, 同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20Mpa以上压力的喷液, 从内喷嘴中高速喷出, 并用o.7Mpa左右压力把压缩空气从外嘴中喷出。在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下, 破坏土体的能量显著增大, 喷嘴一面喷射一面旋转和提升。然后以大于是0.3MPa-2.0MPa的压力进行静压注浆, 使浆液进一步扩散。最后在土中形成圆柱状固结体。 (3) 三重管法复合注浆。三重管法复合注浆是使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管。在以高压泵等高压发生装置产生20Mpa以上的高压喷射流的周围, 环绕一般0.7Mpa左右的圆筒状气流, 进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体, 形成较大的空隙, 再另由泥浆泵注入压力为2MPa-5MPa的浆液填充, 喷嘴作旋转和提升运动。然后以大于是0.3MPa-2.0MPa的压力进行静压注浆, 使浆液进一步扩散。最后便在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体。
摘要：复合注浆是将静压注浆和高压旋喷浆法进行时序结合, 发挥两种注浆技术优势的一种新型注浆方法。对地基加固的复合注浆施工技术进行了探讨。
关键词：复合注浆,加固,地基
参考文献
[1]胡伟.定位静压注浆在既有建筑物地基加固中的应用[J].施工技术, 2005, (9) .
[2]覃维祖.结构工程材料[M].北京:清华大学出版社, 2004.
桥基灰土桩挤密复合地基的施工 篇2
摘要：采用复合地基处理桥梁基础湿陷性土地基是可行性，特别是在中、厚层湿陷性土地基处理中，灰土桩复合地基具有处理效果可靠、施工简便、快捷、工程造价低的特点，具有广阔的发展前景，值得大力推广使用。
关键词：灰上桩复合地基湿陷性土承载力
0引言
公路工程中，对于桥基的湿陷性土大多采用灰土垫层法、强夯法和桩基础进行处理。灰土热层法一般的处理厚度为1—2米，不能消除2米以下的湿陷性土的湿陷性，一旦排水系统不完善，2米以下的湿陷性土被湿化，将会发生土湿陷现象，导致上部结构物产生破坏；强夯法限于场地原因和机械能力，所选用的夯击能量较小，有效影响深度较浅，仅能局部消除湿陷性，同时，强夯法受地形条件限制，使其使用范围受到制约；桩基础是使用各种类型的桩(公路工程中主要使用钻(挖)孔混凝土灌注桩)穿透湿陷性土层，把上部结构的荷载通过桩传递到非湿陷性土层上。因此，桩基础起着向深处传递荷载的作用，而不在于消除土体本身的湿陷性。使用桩基础时，对桩周土的例壁摩阻力的取值是关键，特别是湿陷性土的负摩擦力，更为重要。对于此类问题，由于研究的深度不够，往往是凭经验而定，特别是在公路工程中，设计参数取值主要是采用经验法，没有一套完整的理论依据，有时，甚至忽略了湿陷性土的负摩擦力。
设计的技术可行性和经济合理性还有待于深入探讨。鉴于上述原因，采用新的处理方案和理论计算方法处理湿陷性土地区中小型桥梁基础之地基就显得尤为重要。而复合地基正是目前的一种可行方法。在公路工程中，复合地基在软土地基加固中已被大量采用，但在湿陷性土地基处理中则应用较少，这方面的试验研究和工程实践才刚刚起步。因此，借鉴工民建领域处理湿陷性土地基的成功经验并结合土地区中小型公路桥梁基础自身的特点，开展复合地基在湿陷性土桥基中的应用研究是非常必要的。
1挤密灰土桩复合地基的作用性状
挤密灰土桩地基属人工复合地基。灰土桩法是利用成孔时的侧向挤压作用，使桩间土得以挤密；随后将桩孔灰土分层夯填密实，对土的侧向深层挤密加固。其上部荷载由桩体和桩间挤密土共同承担。当桩管沉入土中时，桩孔内的土被强制侧向挤出，桩孔周围一定范围内的土基被压缩、扰动和重塑。沉桩管时，沿桩周土体应力的变化和圆柱形孔洞扩张时所产生的应力变化相似。湿陷性土属非饱和的欠压密土，在塑性状态下易于挤密和成孔，挤密效果也较显著。当土的含水量过低时，土体呈坚硬或半固体状态，沉、拔桩管比较困难，挤压时主体破碎而不易压密：当含水量过高或饱和度过大时，由于挤密引起超孔隙水压力的影响，使土体只能向外围移动，而无法挤密，同时孔壁附近的土因扰动而强度降低，故很容易产生桩孔缩径和回淤等情况。因此，含水量对挤密效果影响很大，如土的含水量接近其最优含水量时，挤密效果最佳。其次，土的原始干密度对挤密范围及效果也有显著的影响，原始干密度小时，挤密有效范围小，效果也差。原始干密度是设计桩间距的基本依据。在多数情况下，凡湿陷性土均可采用挤密成孔，通常，成孔好坏在于土地基的含水量，桩距大小取决于土的干密度。
2桥基灰土桩挤密复合地基设计计算与参数选取
桥基灰土桩挤密复合地基设计处理包括处理地基的宽度和深度两个方面。
2.1处理宽度土桩或灰上桩挤密地基的处理宽度应大于基础底面的宽度，以保证地基的稳定性，防止处理主体发生侧向位移或周围天然上体失去稳定。桥梁地基处理属局部地基处理。局部处理一般用于消除地基的全部或部分湿陷量或用于提高地基的承载力，通常不考虑防渗隔水作用。局部处理时，对非自重湿陷性土、素填土、杂填土等地基，每边超出基础的宽度不应小于0.25b(b为基础短边宽度)，并不应小于0.5m；对自重湿陷性土地基不应小于0.75h，并不应小于1.0m。整片处理用于IlV级自重湿陷性土场地，且处理2/3压缩层或2/3湿陷性土层确有困难的情况，它除为了消除处理土层的湿陷性外，并要求具有防渗隔水的作用。整片处理每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应.小于2.0m.对于基础间距较小的情况，为施工方便可采用“满堂”布桩方案，但这时不必按整片处理设计外放宽度。
2.2处理深度对湿陷性土地基，应消除全部或部分湿陷量的不同要求确定土桩或灰土桩挤密地基的深度。消除地基全部湿陷量的处理厚度，应符合下列要求：①在自重湿陷性土场地，不应小于湿陷性土层厚度的2／3，并应控制剩余湿陷量不大于20cm。②在非自重湿陷性土场地，不应小于压缩层厚度的2/3。对于自重湿陷性不敏感、自重湿陷性土层埋藏较深或自重湿陷量较小的土场地，地基的处理深度可根据当地工程经验，按非自重湿陷性土场地考虑。
3施工控制与质量检测
3.1施工控制灰土桩的主要工序包括：施工准备、成孔挤密、桩孔夯填及质量检查等项，质量检查需在各项工序中逐次进行，填料的制备应在夯填施工前完成并及时检查其质量是否合格。
成孔施工顺序宜间隔进行，对大型工程则可分段施工。习惯采用由外向内的施工顺序，有时会出现内排桩施工十分困难的情况，可按情况进行调整。单个桩孔挤密的范围是有限的，一般不会影响到较远的外围上层。在比较松软的场地，施工后期有时会出现地面下沉的情况，其主要原因是多次沉桩振动作用引起的，与施工顺序几乎无关。同时由于反复振动引起地面下沉的范围，一般仅局限在施工场地以内及其边缘处，对挤密地基的质量和环境均无影响。
填夯施工前应进行填夯工艺试验，确定合理的分次填料量和夯击次数。填夯施工应接下列要求进行：夯实机就位后应准确稳定，夯锤与桩孔要相互对中，夯锤应能自由下落到孔底。填夯前应注意清除孔内的杂物或积水，开始填料前先将坑底夯实到发出清脆回声为止，然后开始分层填料夯实。人工填料应按规定的数量和速度均匀填进，不得盲目快填，更不容许用送料车直接倒料科孔。桩孔填夯高度宣超出设计桩项标高20～30cm，所余顶部以上桩孔可用其他土料回填并轻夯至施工地面。为保证填夯质量，应认真控制并记录每一桩孔的填料数量和夯实时间，同时按规定抽查一定数量桩孔的夯实质量。
3.2质量检查施工质量检查的内容包括：桩位、桩孔、挤密效果和填夯质量等项，其中又以填夯质量的检查为重点。质量检查应根据需要在施工过程中或施工结束后分次进行，检查结果应做出记录以备工程验收或进行研究和必要的处理。对重要或大型工程项目，以及在缺乏经验或施工质量问题较多的场地，尚应通过现场载荷试验及其他测试方法，综合检验处理地基的技术效果是否达到设计要求。
参考文献：
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复合地基施工研究 篇3
某城际轨道交通工程核心施工段从小隧道出口 (GDK52+160.00) 到莞台起点 (GDK52+300.01) 止, 全长140.01 m。GDK52+225~+300采用堆载预压, 预压土柱高3.0 m, 预压期≥6个月。GDK52+225~+300段采用CFG桩加固处理, 桩径0.5 m, 桩间距1.8~2.0 m, 正三角形布置, 加固深至全风化层1.0 m。桩顶铺设厚度0.6 m的碎石垫层内夹铺一层抗拉强度100 k N/m的双向拉伸高强聚酯长丝经编土工格栅 (延伸率≤13%) 。GDK52+160~+190左右两侧设路堑挡墙, 墙高6~4 m, 墙脚、背坡坡率1:0.25, 墙身采用C25片石混凝土砌筑。墙身地面以上每隔2 m交错设置泄水孔, 预埋φ0.1 m的PVC塑料排水管。墙后通长全高设无砂混凝土板反滤层, 厚0.2 m。沿线路方向每隔10 m左右设置伸缩缝, 缝内采用沥青麻筋填塞, 深0.2 m。
该路段地基的地质条件为杂填土、灰褐色, 成分以粘性土为主, 含有混凝土等建筑垃圾。粉质黏土, 灰黄色, 硬塑, 主要由粉粒组成, 土质不均匀, 粘性较好。泥质粉砂岩, 全风化, 紫红色, 原岩结构可辨, 岩石部分已风化成土状, 遇水易软化崩解。泥质粉砂岩, 强风化, 紫红色, 风化程度强烈, 裂隙很发育, 岩芯破碎多呈块状。泥质粉砂岩, 紫红色, 粉砂结构, 层状构造, 泥质胶结, 岩质较软, 裂隙较发育, 岩芯较完整, 多呈短柱、柱状。
二、CFG桩施工控制要点
1. 混凝土配合比设计
考虑到螺旋管内泵压灌注成桩对混凝土的流动性、初凝时间与保水性等要求较高, CFG桩所选外加剂、水、石屑、随时、粉煤灰、水泥等原材料必须满足设计要求。其中粉煤灰:GBS-A (外加剂) :碎石 (石屑) :水:水泥:每m3混凝土 (普通C20混凝土) 的用量=180:6.6:1004:855:175:150;水灰比、水胶比与砂率分别为0.6、0.53、46%;坍落度、初凝时间、终凝时间分别为160~200 mm、8 h、14 h。
2. 施工工艺参数的确定
CFG桩施工之前必须安排试钻, 由此对地质情况与施工设备安排情况进行核对, 同时确定保护桩长、充盈系数、提管速度、灌注混凝土坍落度、钻进深度等工艺参数。此工程施工之前共组织7根桩工艺参数试验, 由此提出了符合设计要求的工艺参数 (见表1、表2) 。
3. 桩位控制
桩位控制到位与否直接关乎到CFG桩的施工效果。CFG桩桩位的具体控制流程为:结合设计加固范围与控制桩测量数据, 把CFG桩桩位标注到不桩图纸的对应位置→对控制桩的水准点与坐标进行现场复核→放出CFG桩的桩位高程与定位点→记录测量数据→结合CFG桩平面测量数据与高程;计算出单根桩的混凝土灌注量与钻进深度→用钢钎对桩位进行现场打眼→把适量白灰放入孔内, 以便对桩位进行快速定位。
4. 高程控制与钻机定位
结合CFG桩桩长与原地面标高计算出桩顶标高, 把桩顶标高标注到钻机竖向杆臂的明显位置, 保护桩长应≥50 cm。若桩顶标高与地表之间距离较大, 那么保护桩长需达到70 cm, 由此提高CFG桩成桩质量。此外, 钻机就位流程为:待钻机运至桩位以后, 把钻机支垫牢固→把钻头对准桩位 (允许偏差<3 cm) →把支腿调平, 对钻杆垂直度进行复核 (允许偏差≤1%) →对钻尖位置进行检查 (桩心允许偏差≤5 cm) 。
5. 混凝土浇筑
若想把CFG桩桩顶浮浆厚度控制到允许范围, 混凝土坍落度应介于160~200 mm之间。混凝土的计算与搅拌皆应严格按照设计要求进行, 其中单次混凝土的搅拌时间应≥1 min。待钻机钻进深度达到孔底标高以后, 立即停止继续钻进。此时上提约20 cm以后, 方可进行泵送混凝土。注意混凝土的坍落度必须控制到160~200 mm, 以免对混凝土灌注质量造成不良影响。待钻杆芯管内混凝土完全饱和以后及时拔管, 此时不得发生先提管后泵料的现象, 其中拔管速率应控制到位。考虑到单根CFG桩的混凝土用量较小, 螺旋钻杆内部混凝土对桩长用量其决定性作用。此时指挥人员应确保停止泵送较提钻早2~3 s, 以免桩头过长。
6. 挖除桩顶土
待CFG桩强度满足设计要求以后, 及时挖除桩顶土。此时需注意桩顶土的挖深标高, 不得出现超挖现象, 具体的操作为:用小型挖掘机把桩顶标高20 cm以内的土挖掉, 剩余土由人工挖除。
7. 路基沉降变形观测
(1) 路基沉降观测频次
路基沉降观测的频次不低于表1的规定, 当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。
(2) 路基沉降观测精度
所使用的仪器和设备应进行定期检查并做出详细记录, 每次测量应采用同一仪器, 固定观测人员, 采用相同的观测路线和观测方法, 在基本相同的环境和观测条件下工作。沉降变形的水准测量精度为1 mm, 读数取位至0.1 mm;单点沉降计观测精度为测量值的1%, 灵敏度为0.01 mm。
三、结语
综上所述, CFG桩是一种基于沉管碎石桩的软弱地基处理方法, 其具有灌注方便、施工工艺简单、施工质量易控制、施工成本低等优点, 本文以某城际轨道复合地基CFG桩施工为线索展开论述。除本文谈及的内容以外, CFG桩施工还应注意如下问题。
1. 混合料配合比不合理
当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时, 混合料和易性不好, 常发生堵管。因此, 混合料配合比要注意这两种材料的掺入量。特别注意的是, 粉煤灰掺量宜控制在60~80 kg/m3左右。
2. 混合料搅拌质量有缺陷
坍落度太大的混合料, 易产生泌水、离析, 易造成堵管现象发生。坍落度太小、混合料在输送管内流动性差, 也容易造成堵管。施工时, 坍落度宜控制在16~20 cm。若混合料可泵性差, 可适量掺入泵送剂。
3. 施工操作不当
钻杆进入土层预定标高后, 开始泵送混合料, 管内空气从排气阀排出。待钻杆芯管及输送管充满混合料、介质是连续体后, 应及时提钻, 保证混合料在一定压力下灌注成桩。
4. 桩体上部存气
为防止桩体因管内空气无法排出而形成空洞, 施工时要经常检查排气阀是否发生堵塞。若发生堵塞, 必须及时采取措施加以清洗。
参考文献
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复合地基施工研究 篇4
关键词水泥搅拌桩;加固机理;施工工艺
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0044-01
水泥搅拌桩足深层水泥搅拌法的成桩,在我国已有20余年的发展历程,尤其是在地下水位较高的粤西地区应用非常普遍。水泥搅拌桩采用专用的深层搅拌机,将预先制备好的水泥浆注入地基土中,并与地基土就地强制搅拌均匀形成水泥土,利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度而使地基得到加固,能有效减少沉降量,承受较大的加荷速率,提高抗侧向变形能力。水泥搅拌桩具有施工简单、成本低廉、进度快、无振动、无噪声、对周围建筑物无影响、加固效果好等优点。其最大的特点是其刚度与水泥掺量有关,与搅拌的均匀性也有很大的关系。按固化剂的种类和施工工艺分为喷粉法和喷浆法两种搅拌法。前者适用于含水量较高的地基,而后者则适用于含水量较低的地基。
1水泥搅拌桩复合地基的软基加固机理
软地基上修建公路,可能出现的问题大体可分为两大类,即沉降和破坏。不言而喻,破坏是必须防止的,但防止沉降却十分困难,因为沉降稳定往往需要很长的时间。对于浅薄淤泥层.通常有两种处理方法:
1)利用填土的自重把软土挤出。2)首先将整个地基的软土层挖除,而后填入优质材料,这样能减小沉降量,但经过换填以后的地基已经不是软地基了,不在本文的研究范围内。通常在软土地基处理施工中,需要同时考虑沉降和稳定两方面的要求。在水泥搅拌桩复合地基软基处理施工中,首先,将水泥拌和成水泥浆,水泥中各种钙质矿物成分先和水进行部分水解和水化反应,而后再和软土中的水继续进行水解和水化反应,生成钙质化合物,这是地基强度提高的主要因素。其次,黏土中的化合物表面带有各种离子,它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换,从而提高了土体的强度。而软土本身具有胶凝性,它和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来后形成与水泥土坚固连接的团粒结构,使水泥土的强度大大提高。当水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时,这部分钙离子就与组成黏土的化合物反应,生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化,同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。综上所述,欲使水泥土保持足够的强度就必须保证足够数量的水泥,并且要用机械充分拌和水泥和土,使水泥与土充分接触。
2水泥搅拌桩施工工艺
水泥搅拌桩施工工艺流程通常为: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。
施工中首先移动搅拌机到指定桩位,对准桩位,校准桩管垂直度,并在桩管上画出控制桩长的刻度线。待桩机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松卷扬机钢丝绳,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。工作电流不能大于额定值。如果下沉速度过慢,可通过输浆系统补给适量稀释浆液,以便下沉钻进。根据现场情况,按照试桩调整后的配合比拌制水泥浆,要求搅拌均匀,加筛过滤,配置的灰浆流动性好,不离析,便于泵送喷搅,早期强度高,龄期满足设计要求,现制现用,不宜停放过久,搅拌机要配有流量计,施工中严格控制灰浆用量。搅拌机下沉到设计标高后,开启灰浆泵,将水泥浆通过搅拌轴的输浆孔、喷孔压人地基中,并且边喷浆边旋转,座底喷浆30s后,按照确定的提升速度边喷浆边旋转边提升。当提升至距地面以下1m时,要慢速提升和旋转,即将出地面时,应停止提升,搅拌10s-20s,以保证桩头均匀密实。喷浆搅拌不得中断,若因故中断后恢复喷搅时应重复喷搅不得小于0.5m。注入清水开启灰浆泵,清洗管路中残留的水泥浆,并清洗粘附在搅拌头上的软土。清洗后将钻机移至下个桩位重复施工。
3水泥搅拌桩施工质量控制
1)确保原材料质量:对进场的水泥,按100t为一批(不足100t时也按一批计)的规定检查产品合格证和出厂检验报告,并取样进行试验,不合格的水泥禁止使用。2)确保桩身数量:严格按照设计图的没桩间距测量放样,施工过程保持场地清洁,加强施工现场管理,确保不漏打水泥搅拌桩。3)确保桩身长度:每一根桩在施工过程中必须有施工员现场监督、水泥搅拌桩必须打入下伏层深度不小于0.5m避免桩身因未进入持力层起不到加固软基的作用,桩底是否进入持力层以钻机电流急剧增大而钻进速度急剧减小,判断并记录好每根成桩的长度。4)确保桩身水泥用量:为确保桩体每M掺合量以及水泥用量达到设计要求,每台机械配备流量自动记录仪,同时现场配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目部质检人员随時抽查检验水泥浆用量和水灰比是否满足设计要求。5)现场施工员带班员的监控:现场施工时,必须每时每刻有施工员,带班员现场监控并如实做好施工记录。
4施工与检测中应注意的事项
1)项目部在工程开工前应指派专门的人员负责水泥桩的施工,全过程监督水泥搅拌桩施工的全过程。现场所有施工机械都必须进行编号,现场负责人、钻机长、技术员以及水泥搅拌桩桩长、桩距等都必须制成标牌并悬挂在钻机比较醒目的位置,确保所有人员按岗就位,责任到人。2)机身调平是通过钻锤吊线来进行控制,检验钻杆是否垂直。根据规范,搅拌杆的垂直偏差以1%为最低控制标准,桩机与桩位的对中误差不得大于5cm。桩浇筑后7d之内不得开挖基坑,并禁止使用机械挖掘,桩头要小心整理,不得用重锤敲击,桩头应整平,并高出基底标高2cm～3cm。3)为保证水泥浆到达桩底,钻头钻到设计深度时,必需留一定的滞留时间,一般为2min—3min。当机具下沉搅拌中遇有土阻力较大,应增加搅拌机自重,然后启动加压装置加压,或边输入浆液边搅拌钻进。4)施工过程中必须随时检查水泥浆用量、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。用计量容量配制浆液,必须重视对水灰比的控制。喷水泥浆或喷气时,当气压达到0.45MPa时,管路可能堵塞,此时应停止喷水泥浆,将钻头提出地面,切断空压机电源,停止送气,查明堵塞原因,予以排除。5)在制桩过程中一定要保证边喷水泥浆边提升,连续作业。如果空气温度大、浆体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷浆量大,需开通灰罐进气阀,以便对料罐加压。如果出现断浆,要及时补浆,补喷的重叠长度应不小于0.5m。成桩过程中,因故停止,恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机3h,拆卸管道清洗,若超过12h应采取补桩措施。6)水泥搅拌桩施工后需进行如下质量检验:浅部开挖桩头,深度为500mm,目测检查搅拌桩的均匀性,量测成桩直径,检查比例为10%;搅拌桩桩长误差不大于5cm,钻杆倾斜度不大于1.5%;成桩7d内应采用轻便触探仪(N10)检查桩的质量,触探点应在桩径方向1/4处,抽检比例为2%,对重要受力部位,要根据设计要求进行切割取样,制成标准试块进行抗压试验;成桩28d,抽芯取样进行现场桩身无侧限抗压强度试验,检查比例为5%,每一工点不得少于3根,要求搅拌桩上部、中部、下部各取至少1处,取芯钻孔,在取芯后用水泥砂浆回填灌注;地基竣工验收时,在成桩28d后采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验进行承载力的检验,检验数量不少于桩总数的1%。
5结束语
总之,水泥搅拌桩复合地基是一种较好的软基处理方法,但在施工过程中必须采取有针对性的质量控制措施,确保水泥搅拌桩处理软基的施工质量和处理效果,施工结束后还需检验路基,判断是否达到了预期的目的。
参考文献
[1]牛路,樊津军.高速公路软基处理技术浅析[J].科技信息,2009,19.
复合地基施工研究 篇5
关键词：砂石桩复合地基,软土地基,施工工艺,质量控制
我国工程建设发展迅速, 许多工程都是建造在软土地基上, 特别是对于东南沿海地区, 软土分布广泛, 主要是第四纪全新世Q4形成的淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土, 软土埋藏浅而深厚, 具有高含水量、高压缩性、大孔隙比、低强度和低渗透性等特点, 在上部荷载作用下易产生地基失稳或沉降变形过大等问题, 严重影响到工程的正常使用和安全。因此, 工程建设不可避免地面临大量的软弱土地基处理问题。
混凝土芯砂石桩复合地基法从控制工后沉降思想出发, 针对深厚软基处理时采用低强度桩复合地基存在加固深度浅、工后沉降大和高强度桩复合地基存在工程投资较大等问题, 综合排水固结法对软土本身加固效果显著和预制混凝土桩强度高、质量容易控制两者优势, 将两种处理方法的优势充分发挥、弱点相互克服。由于混凝土芯砂石桩属于半刚性桩, 对其质量检测目前国内还没有一个实用有效的手段。现结合具体工程实例, 探讨混凝土芯砂石桩的检测等有关问题。
1混凝土芯砂石桩复合地基技术简介
1.1原理
混凝土芯砂石桩是由预制钢筋混凝土芯桩和外包芯桩的砂石壳形成的复合桩, 和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。它采用振动沉管 (软土地基无硬夹层) 或长螺旋 (软土地基有厚的硬夹层) 方式成孔, 孔中心设立预制钢筋混凝土桩即复合桩体的芯作为竖向增强体, 四周灌砂或碎石屑形成桩的壳作为竖向排水体, 为防止在上部荷载作用下混凝土桩产生向上的刺入破坏, 成桩后控制桩体略低于地面, 用人工稍加修整后在桩头上部形成比混凝土芯砂石桩断面稍大的圆锥形凹槽, 灌入级配碎石压实, 随后铺设砂垫层或碎石垫层及1～2层的土工格栅作为褥垫层。混凝土芯砂石桩、桩间土和褥垫层一起形成混凝土芯砂石桩复合地基。利用建筑物本身重量分级逐渐加载, 并使建筑物荷载下的地基变形在堆载期间大部完成, 以解决建筑物使用期间的沉降和不均匀沉降问题, 把工后沉降和差异工后沉降控制在允许的范围内。
混凝土芯砂石桩复合地基剖面示意图和结构示意图如图1, 2所示。
1.2施工工艺
(1) 桩位放样。按设计方案要求布置桩位。
(2) 桩机就位。桩机移至预打桩位, 沉管中心对准桩位中心, 调整沉管与地面垂直, 确保垂直度偏差不大于1%。
(3) 沉管。启动马达, 沉管到预定标高, 停机。遇有硬夹层时启动马达振动加荷, 直至穿透硬夹层。
(4) 放入预制混凝土桩。沉管到设计深度后利用卷扬机从塔架顶部将20 cm×20 cm的预制混凝土方桩吊起并通过双振动锤中间的孔洞将第一根混凝土桩放入钢管中心位置固定好, 随后徐徐放入孔内。待桩头露出孔口50～60 cm时, 用一根长约80 cm的粗钢筋从桩体预留孔中插入横穿而出, 搭于桩管牢靠的位置, 将桩体悬空置于孔内, 以便于接桩。
(5) 接桩:将第二根桩吊起, 与第一根桩对中, 桩与桩之间的连接方式为:在桩的两个侧面 (预留连接孔) 各用钢板 (钢板尺寸为500 mm×100 mm×8 mm, 板中心预留槽口) 对穿螺栓紧固;第二根桩与第一根桩连接好后启动卷扬机徐徐放入孔内。沉管孔深14 m, 为便于运输和起吊时桩体不致断裂, 设计整桩由2根短桩连接构成, 每根预制桩长度为7.0 m。成桩后控制桩头离地面孔口一定距离, 待拔管后灌入碎石压实, 可防止大间距情况下在上部荷载作用下预制桩体向上产生刺入破坏。
(6) 投料、拔管:桩体全部放入孔内后固定桩身在孔位中心, 利用管顶附近投料口灌入碎石屑充实直至桩顶, 启动马达留振5～10 s, 然后开始拔管并打开桩尖活瓣门, 边拔管边振动 (必要时采用分段留振) 在地基中形成混凝土芯砂石桩。拔管速度应按匀速控制, 拔管速率控制在1.2～1.5 m/min左右。重复上述步骤继续下一根桩的施工。
(7) 待全部桩施工结束后在桩的顶部铺设一层土工格栅和厚为50cm的碎石作为褥垫层。先铺设下半层25cm碎石垫层, 整平压实后铺设双向土工格栅, 然后铺设上半层25cm碎石垫层。
2工程概况及地质条件
2.1工程概况
混凝土芯砂石桩现场试验取得成功后, 深圳市水利规划设计院决定在深圳河河口治理一期工程I标段中推广应用混凝土芯砂石桩技术, 软基处理段桩号为N0-015～250, 长度为235 m。混凝土芯砂石桩合计总进尺约为28 786 m。
混凝土芯砂石桩主要参数:桩径为50 cm, 其中混凝土芯桩为20 cm×20 cm的预制方桩, 四周用碎石屑或中粗砂灌注而成;梅花形布置;设计深度分别为:N0-015～N0-132, 21.10 m;N0-132～N0-200, 16.60 m;N0-200～N0-250, 13.25 m。打穿软土层进入下部硬土层 (具体打设深度依据实际地质状况而定) ;桩间距为1.5 m。
2.2地质条件
深圳河河口治理一期工程起于深圳河河口 (0+000) 处, 止于新州河口左岸, 长约870 m。深圳河口治理一期工程的工程任务是, 通过挖除福田保税区填河造地, 兴建护岸工程, 使深圳河基本达到50年一遇的防洪标准。本段地层岩性上部以第四系人工填土、海陆交互相沉积层为主, 下部为残积砾质粉质粘土和燕山第四期花岗岩。
现由上至下将各类土层分述如下。
(1) 第四系素填土 (Q4s) :
分布广泛且厚度较大, 对工程性质有较大影响, 主要由碎块石、碎石土和含砾粉质粘土构成。
(2) 第四系海陆交互相沉积层 (Qmc+m) :
整个勘察区均有分布, 以淤泥质粘性土、砂性土和少量粘性土为主, 总的层序为:淤泥 (按埋藏条件可分为直接沉积在河道顶部的淤泥和填土下的淤泥两类) 、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、含砾粉质粘土、粉土、粉细砂、中粗砂、含粘性土砾砂、砾砂和砂卵石。
(3) 砾质粉质粘土残积土 (Q4el) :
分布广泛, 北侧埋藏较浅而南侧较深, 一般埋深大于12 m, 层厚1.2～7.6 m, 呈红褐、灰褐及黄褐等色, 由中粗粒花岗岩风化残坡积形成, 呈可～硬塑状, 稍湿。
(4) 全风化花岗岩。
分布广泛, 埋藏深度一般大于13 m, 厚度大于4.2 m, 其成分主要由砾质粘性土和未完全风化岩块组成, 原岩结构清晰。
3混凝土芯砂石桩施工质量控制与检测
在混凝土芯砂石桩复合地基施工过程中, 为保证施工质量, 应有适量的施工记录和测试数据, 主要检查施工记录、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度和桩体试块抗压强度等, 每根桩均有一份完整的质量检验单。对每根工程桩的水泥用量、成桩过程和桩的编号等都要进行详细记录, 质检员根据记录, 对每一根桩进行质量评定, 施工人员和监理人员签名后作为施工档案。把质量隐患消除在施工进行过程中。在混凝土芯砂石桩复合地基竣工验收时, 通过抽样检验, 用复合地基载荷试验, 对混凝土芯砂石桩质量进行检验, 复合地基载荷试验点的数量宜为总桩数的0.5%～1%, 且每个单体工程的试验点数量不应少于3点。
3.1材料质量控制要点
(1) 预制混凝土桩:
要求桩身完整性好, 试样检测强度达C20, 吊桩时不应断裂, 在批次桩进入工地现场的, 要具有批次的产品合格证和质量检测报告。
(2) 砂。
具有良好透水性和一定的强度, 含泥量不得大于5%, 粒径合乎级配要求。
(3) 碎石垫层。
厚度为50 cm, 碎石最大粒径不宜大于30 mm。
(4) 双向土工格栅。
经检测材料质量符合国家标准, 每延米横 (纵) 向拉伸屈服力≥30 kN/m。
3.2施工质量控制要点
(1) 桩位、桩长:
按设计要求布桩, 桩位偏差低于10 cm, 桩长满足设计要求。
(2) 接桩:
接好后吊桩时不致断开。
(3) 垂直度:
不得大于1.0%。
(4) 拔管速度:
匀速, 1.2～1.5 m/min左右。
(5) 灌砂:
拔管前灌满至桩顶, 拔管过程振动密实, 拔管后补灌至桩顶。
混凝土芯桩是经标准养护的钢筋混凝土结合体, 具有高强度, 埋于地基中主要承担竖向荷载以及桩侧土体的侧向应力。混凝土芯桩截面尺寸较小, 长细比较大, 为保证吊装过程中断面面积较小的预制混凝土桩不断裂和运输方便, 预制混凝土桩分节制作、运输和吊装。施工时桩与桩之间通过钢板螺栓紧固或预埋钢板法兰或焊接联结或其他有效连接方式接长。混凝土芯桩的接头部位是确保桩身顺利传递上部荷载的重要部位, 也是在地基应力环境中受力复杂易出现受损的薄弱部位。接桩是混凝土芯砂石桩施工过程中一个十分重要的环节和工序, 接桩的快慢和质量对于施工进度和混凝土芯砂石桩的承载能力具有重要影响。接桩施工中应尽可能注意:上、下节桩中心线重合, 避免上下桩之间的空隙过大, 必要时可以塞填垫铁或者碎石, 避免上部荷载全部由接头处螺栓承受。接桩完成后接头部位不可避免会发生松动偏移, 但只要保证偏心距在截面核心的尺寸范围内即可。
3.3载荷试验
分别在刚打完桩、打桩后7 d和堆载预压2个月三种情况进行载荷试验, 累计进行4根单桩载荷试验, 8根单桩复合地基载荷试验。单桩静载试验在桩头上压一块尺寸为500 mm×500 mm 的方形荷载板作为传力板;复合地基平板载荷试验的荷载板为方形, 尺寸为2 000 mm×2 000 mm。
根据试验结果, 堆载预压前后间距2.0 m的单桩承载力特征值由300 kN增加到350 kN, 增幅约17%;打完桩后随着固结时间的延长, 复合地基承载力特征值由160 kPa增加到180 kPa, 增幅约12.5%;说明混凝土芯砂石桩施工质量达到设计要求, 排水固结作用显著, 可迅速恢复施工受损后桩间土的强度, 加快桩间土体中超静孔压的消散和固结, 提高桩间土密实性和强度, 从而提高单桩及复合地基承载力。
4结语
混凝土芯砂石桩适合于高含水量、高有机质含量的深厚软基处理, 该项技术属国内外首创, 填补了国内外地基处理技术的空白, 是一项全新的地基处理新技术, 具有施工简单、质量易控、检测方便、加固深度大、桩间土性质改良效果好、造价折中等特点, 在我国软基广泛分布地区的公路、水利工程建设等领域中具有巨大的潜在市场, 推广应用前景广阔。
混凝土芯砂石桩复合地基是一项全新的地基处理新技术, 应用于工程实践面临的困难和问题仍旧不少, 施工工艺有待进一步发展和完善, 特别是混凝土芯桩的接头技术仍需在后续工程中深入研究和实践, 以期确定一种技术可靠、施工简便和经济合理的接头方法用以推广, 同时对混凝土芯砂石桩复合地基评价也尚有待完善, 以建立一套简单可靠的质量控制手段和检测方法。
参考文献
[1]GB5007-2002建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]JGJ791991建筑地基处理技术规范[S].北京:中国计划出版社, 1991.
复合地基施工研究 篇6
1海域水下振冲桩施工技术
1.1施工特点
振冲技术在海域中施工的主要特点有以下几个方面:
(1) 施工作业平台:首先应提供一个能够在海上施工的操作平台——作业方驳, 将振冲设备移到作业方驳上进行海上振冲桩施工。
(2) 水上作业设备的稳定:海上作业, 作业方驳会起伏和晃动, 应采取怎样的措施保证工程设备的稳定, 保证正常的施工作业。
(3) 工程定位与测量:陆地上是根据控制点用经纬仪和钢尺放出振冲桩桩位, 然后插上桩签作为标记即可, 可水上作业无法在水上作标记, 必须要有一套可行的测量方案才能解决水上施工的测量问题。
(4) 制桩施工的供料与填料:水上施工供料与填料也是施工中存在的一大难点, 由于无法将石料直接填到孔口, 即使可行, 石料也存在巨大浪费, 经研制成顺送石料用的漏斗, 方解决这一难题。
(5) 海上施工的安全:海上安全是一个不可忽视的问题, 必须组织有效, 采取相应措施。
1.2方驳设计
(1) 海上施工需设置施工方驳作为操作平台, 在作业方驳四角安装锚缆, 通过锚缆的收放使方驳在缆绳长度范围内进行移动及定位。
(2) 作业方驳在施工前, 根据吊车和作业方驳的尺寸, 在方驳的甲板上设计吊车固定的位置, 将两台较大级别的履带吊车安置在作业方驳甲板上的预定位置用槽钢固定, 另外, 应选用具有两个卷扬的吊车 (大钩用于吊振冲器, 小钩吊漏斗) , 吊车固定后, 将电控柜、启动柜及水箱等安放在甲板划定的位置并焊接牢固 (图1) 。
(3) 鉴于方驳自身的动力仅能提供生活及卷扬机械用电, 所以方驳回港避风等大距离移动时需要拖轮配合, 作业时用拖轮将作业方驳拖至作业水域, 用小船将作业方驳的四角锚抛至指定位置。
(4) 海上施工制桩的石料是由用运料方驳由码头料场运至作业区。运料方驳同时亦作为振冲桩上料的平台, 配备小型装载机供振冲桩孔口上料。
(5) 施工用电源由岸上变压器提供, 通过电缆与作业方驳上的电控柜连接, 其过海部分的电缆系上泡沫浮漂, 以免电缆沉入海底发生磨擦产生漏电事故。
(6) 配备一条小船作为员工上下班的交通工具和潜水员的工作船。
1.3安全措施
海上施工安全隐患较多, 必须加强安全意识和防范措施。每天要详细记录当天和未来3天的天气预报, 在有恶劣天气时人员和设备必须及时撤离。
(1) 海上施工员工须穿救生衣, 戴安全帽。各种大小电缆为严防漏电都应用新电缆, 各种水管水带亦须采用新的管、带, 以防漏水引起安全事故。
(2) 上料方驳四周加焊高800 mm防护围栏, 以防人员和施工机具落水。
(3) 船上的电控箱和水箱及清水泵等必须焊接在方驳的甲板上, 以防方驳晃动而倾倒或碰撞。
1.4测量定位
(1) 根据图纸计算出在预定施工水域作业方驳就位的坐标及其四角锚的坐标。
(2) 将全站仪的棱镜放在作业方驳上, 用全站仪根据作业方驳的坐标将作业方驳用拖轮拖到施工的预定水域。将棱镜和锚放到小船上, 用全站仪根据锚的坐标将锚抛至预定位置。根据提供的GPS点, 用全站仪沿振冲桩施工的轴线平行方向在陆域上每50 m安设一个控制点。
(3) 在作业方驳一侧的边沿上焊8个方形立柱 (边长200 mm、高250 mm) , 柱的间距与振冲桩的间距相同, 这样每次方驳就位后即可振冲8根桩;根据陆域的控制点, 用经纬仪和全站仪放出要打桩的桩位;通过收放作业方驳四角上的锚缆缆绳使两台振冲器对准各自的桩位。
(4) 造孔前用对讲机和水文站联系获得造孔时的水位, 依据当前水位、桩底标高和振冲器捣杆上的刻度确定振冲器入水深度, 以确保振冲桩施工桩长, 加密结束前请水文站报告水位, 根据标高和振冲器上的刻度计算振冲桩是否加密到桩顶。
(5) 下一桩作业时, 用吊车同时提起振冲器和料斗, 挂在作业方驳上的下一根立柱上即可进行振冲制桩。
1.5填料
由于海面的波动、海流的影响, 在水面上无法直接用料车将石料堆填到振冲桩孔口, 即使可行也会造成石料的大量浪费, 因此需制作填加石料和将石料顺送到振冲桩孔口的漏斗 (图2) 。
(1) 填料漏斗上端由并排的两个斗组成, 其中一个供导杆穿行, 另一个用于填加石料, 两斗的下端相通且与顺料筒相连;在作业方驳的立桩上挂上填料漏斗, 其长度应以低潮位时距离海底40 cm为宜。
(2) 码头边可作为堆积石料的料场, 运料方驳靠岸后, 装载机直接将石料装在方驳上, 用拖轮将运料方驳拖到施工水域;上料时用装载机将石料投放在漏斗内, 石料顺漏斗直达孔口。
基于大量的研究和原型试验所获得各种技术措施, 成功解决了在海域中振冲施工的难题, 使工程得以顺利进行。为今后在海域中广泛采用这一技术提供了成功的经验。
2主要检测方法
2.1方法选定
针对陆域所常用的某些较成熟的检测方法, 结合在海域条件下的应用分析, 深感海底荷载试验困难重重。不论是深水下大量的加载, 还是测试数据的获取 (即使是电测也难获得稳定、确切的数据) , 以及昂贵的费用等等, 都难以采用荷载试验检测海底的振冲桩复合地基。而动力触探用于海域复合地基的检测, 虽不如陆域那样方便易行, 但总体而言还是比较简单、易于操作, 而且检测速度也较快、费用亦低, 再加上对海底检测技术措施作一些相应的改进, 应该是可以作为主要的检测方法与手段[1]。故选定:
(1) 对于振冲碎石桩, 以重型或超重型动力触探测试。
(2) 对于桩间土, 以标准贯入试验测试、十字板剪切试验和钻探取样的室内土工试验等。
(3) 选定试验段进行原位足尺实验, 结合工程自下而上逐级施工 (加荷) 。
2.2海域动力触探试验的若干技术措施
首先将检测设备安装在施工作业平台上, 就位后进行检测操作。具体实施:
(1) 检测方驳就位:检测方驳根据施工放桩数据拖驶就位。
(2) 桩心位置确定:由于桩头位于海底, 深水相隔肉眼难以寻觅, 加之振冲后桩区泥石混杂更无法辨认, 因此于每一振冲桩施工毕即由潜水员潜入海底, 查明桩头位置, 放一小砂袋, 待检测试验时再由潜水员入水找到砂袋, 指引作业方驳上检测人员调整探杆位置, 对准砂袋所在之处进行触探试验。试验时再通过小尺度 (约30 cm) 十字移动试探法寻找该桩头的最大触探锤击数位置, 即为该桩头的桩心处。
(3) 桩间土中心位置确定:桩间土中心, 即数根振冲桩所包围的桩间土中心。设该中心与振冲桩的轴线夹角为θ, 半径为R, S、S1、S2分别为桩间距、纵向间距和横向间距。对于:
等边三角形布桩:θ=30° R=0.577S;
正方形布桩:θ=45° R=0.707S;
矩形布桩:θ=arctgundefined
上述各种布桩方式桩间土的中心位置θ和R如图3所示:
因此, 以桩位为中心转离桩轴线θ角的方向, 量取长度R的位置, 即桩间土的中心处。实践证明, 采用 (2) 与 (3) 的方法措施可以比较准确地探得桩心与桩间土中心的位置, 避免了因测位误差导致检测数据失真, 保证检测工作顺利进行。
(4) 阻止探杆弯曲过大的措施:海底动力触探检测试验, 由于探头深入海底探杆过长, 细长比过大, 立于水中还未进行检测试验却因锤击压力以及海流等环境力的影响, 探杆即已弯曲呈弓形, 无法进行有效的测试。经实践研究, 在送料漏斗内将一内径为200 mm的铁管竖立于振冲桩上, 将检测触探杆穿过铁管进行检测, 可以较好地解决探杆弯曲过大的弊病。
a.等边三角形布桩 b.正方形布桩 c.矩形布桩 a.equilateral triangle pile layout b.square pile layout c.rectangle pile layout
(5) 克服锤击击数过大和探杆颤动现象:通常多以重型动力触探试验检测振冲桩的施工质量, 估判桩的承载力。当桩体强度较高, 则重型动力触探击数过多, 费工费时, 且探杆因锤击阻抗力过大产生微微颤动, 影响检测试验成果。此时可以换以超重型动力触探试验, 其锤重为120 kg, 触探杆亦粗, 其直径为50 mm, 由于锤重杆粗, 锤击能量大, 既能消除锤击颤动, 又加快了试验进度。
2.3重型动力触探与超重型动力触探锤击数的转换
重型动力触探试验锤击数N63.5确定地基土的承载力等工程性态与指标, 在我国已有30多年的历史, 聚集了丰富的经验, 常被引用于测定桩体的密实度和强度等指标, 并通过大量实测结果的统计分析, 制定相应的实用表格供工程应用, 非常方便。随着工程建设的发展, 对地基处理的需求越来越高, 振冲桩的强度亦愈大, 往往需要采用超重型动力触探试验进行桩体检测。由于其可供用的成熟资料较少, 工程界常将其锤击数N120转换为N63.5进行判定。基于统计对比分析, 铁道部《铁路工程地质原位测试规程》 (TB10018—2003) 获得了如下的经验换算关系:
N63.5 = 3N120-0.5
再将转换所得的实测值N63.5, 按所采用的表格要求进行影响因素 (如杆长、地下水等) 修正后的击数, 查找桩体的密实状态和强度。
基于码头原型试验段海底振冲桩复合地基检测试验的探索、研究, 所获得的上述检测手段和技术措施[2], 既保证了检测的效果, 又简便易行, 为今后海底振冲桩复合地基的检测奠定了基础。
2.4原位足尺实验
选取渔业码头总体工程的一个自然段 (长度为19.8 m) 作为工程试验段, 结合工程自下而上逐级施工的工序, 进行原型载荷试验, 同时观测沉降与位移。根据工程原型试验段实际试验成果, 最终确定整个工程段振冲碎石桩复合地基施工参数、施工载荷的施工顺序及各项技术要求, 指导全部工程段的实施。
2.5评价与评级
振冲桩复合地基的评价既有施工质量的检验与评价, 还有振冲桩复合地基功效的评价, 如复合地基的承载力、沉降量, 以及抗地震液化能力的功效等。鉴于振冲桩复合地基的质量等级评价目前尚无国家颁布的统一规程, 本工程参考了业内在陆域上比较通用的检测评价方法和“振冲碎石桩复合地基施工质量的总体评价”[3], 结合海域检测特点, 制订了本工程的检测评价标准 (试行) , 进行评估。
基于施工质量评价达到最高级的“合格”, 复合地基功效评价, 不仅是承载力特征值, 而且码头整体稳定、沉降、位移也均需满足设计要求。按《水运工程质量检验标准》 (JTS257—2008) , 山东石岛中心渔港码头工程采用振冲桩复合地基处理技术, 被质检部门评为优良等级。
3结论
基于大量的研究和试验, 提出了海域水下振冲碎石桩施工平台的设计及构建方法, 以及振冲碎石桩定位、制桩填料等方法和各种技术措施, 成功地解决了在海域中振冲施工的难题, 为今后在海域中广泛采用这一技术奠定了基础, 提供了相应的经验。
通过码头原型试验段振冲桩复合地基不断地测试、探索和改进, 提出了: (1) 对于振冲碎石桩, 以重型或超重型动力触探测试; (2) 对于桩间土, 以标准贯入试验测试、十字板剪切试验和钻探取样的室内土工试验等; (3) 选定试验段, 进行原位足尺实验, 结合工程自下而上逐级施工 (加荷) 。这是目前检测海域水下振冲碎石桩复合地基行之有效的检测方法与手段。
参考文献
[1]JTJ 246—2004, 港口工程碎石桩复合地基设计与施工规程[S].
[2]山东省石岛中心渔港码头工程振冲碎石桩复合地基施工质量检测报告[R].青岛:青岛海洋地质工程勘察院, 2007.
水泥搅拌桩复合地基施工管理探讨 篇7
水泥搅拌桩是指利用水泥材料做为固化剂, 通过特制的深层搅拌机械, 在地基深部强制将上述固化剂浆液与土体均匀拌和成桩, 从而改善地基土的物理力学性能, 降低地基变形, 提高地基土的承载能力。水泥搅拌桩具有其独特的优点, 归纳如下:
(1) 由于是将固化剂和原地基软土就地拌和, 因而最大限度的利用了原土。
(2) 搅拌时较少使地基侧向挤出, 对周围原有建筑物的影响较小。
(3) 按照不同地基土的性质及工程设计要求, 合理选择固化剂及其配方, 设计较灵活。
(4) 施工时无振动、无噪音、无污染, 可在市区内和密集建筑群中进行施工。
(5) 土体加固后重度基本不变, 对软弱下卧层不致产生附加沉降。
(6) 根据上部结构的需要, 可灵活的采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式。
1水泥搅拌桩的复合地基技术和使用条件
水泥搅拌桩在房屋基础设计中的使用是通过水泥土搅拌法形成水泥加固体, 作为竖向承载的复合地基, 其使用范围主要是对地基土进行加强, 以满足基础对地基土强度的要求。从实际经验中可知, 水泥搅拌桩主要适用于城市填土和淤泥、淤泥质土, 当加固深度为3 m～6 m左右, 搅拌桩本身水泥掺入量为土重的10%～12%, 水泥强度为800 KPa～1 300 KPa, 桩端支承土层为一般粘性土或卵石层时, 为水泥搅拌桩复合地基经济合理的使用条件, 在此条件范围内的软土加固效果较好。由此, 我们可以找出水泥搅拌桩复合地基土的一般内在规律, 如复合地基土强度fspk, 桩的最小长度L, 桩身水泥土的强度fcu及面积置换率m的相互关系及内在规律。
1.1 复合地基设计计算
1.1.1 单桩承载力计算
Ra=μfcuAp (1)
fcu= (2kRa) /Ap (2)
Ra=Upundefined
先按式 (1) 和式 (2) 计算, 再与式 (3) 计算结果比较, 取较小值。
1.1.2 复合地基承载力特征值计算
fspk=mRa/Ap+β (1-m) fsk (4)
m= (fspk-βfsk) / (Ra/Ap-βfsk) (5)
上述各式中, 各符号主要参数取值为:
式中 μ—桩身强度折减系数0.2～0.33;
fcu—水泥土的抗压强度 (kPa) ;
α—桩端土承载力折减系数 (0.4～0.6) ;
qsi—桩周第i层土的侧阻力特征值 (淤泥4 kPa～7 kPa, 淤泥质土6 kPa～12 kPa, 软塑状态粘性土10 kPa～15 kPa, 可塑状态粘性土12 kPa～18 kPa) ;
k—水泥土安全系数;
qp—桩端土未经修正的承载力特征值;
fsk—处理后桩间土承载力特征值;
β—桩间土折减系数 (相应桩端为粘土时0.5～1, 相应桩端为卵石时0.1～0.5) 。
2施工前管理工作
2.1 施工机械和电脑记录仪的选配
目前用于水泥搅拌桩施工的机械主要有两种:一种是武汉生产的PH-5、PH-7粉浆两用型桩机, 此桩机最大施工深度一般为18m以下, 其施工转速与下钻的速度成正比例关系, 由于其施工底盘高度的限制, 当用于水泥搅拌桩施工时最多只能配置4个搅拌刀片, 其行走部分采用液压腿, 十分灵活, 工作效率相对较高, 适用于施工桩长较短, 土质为砂性土、亚粘土、淤泥质亚粘土的地基, 当土质为纯淤泥时, 建议不采用;另一种是上海和宜兴生产的STB-1型专用水泥搅拌桩桩机, 其行走部分采用轴管, 移动起来比较困难, 每次移动都需要枕木铺垫调平桩机, 垂直度控制起来也较麻烦。其下钻速度主要靠卷扬机的转速来控制, 当遇到局部硬层时只能靠加大动力头重量和增加竖向破土刀片来穿透它。为了增加水泥搅拌桩的均匀程度, 当遇到土质较差的段落时可视情况将钻杆上的刀片增加至6个～8个, 适用于所有土层水泥搅拌桩的施工。
从施工资料的规范化角度考虑, 电脑让每一根桩的施工资料清晰完整, 给人一种安全的寄托。但从现场施工控制的角度考虑, 电脑只不过是一个摆设罢了, 如果真要让电脑起到一部分的控制作用, 那就要注意选配电脑了。①首先要求电脑内的时间必须为北京时间, 由厂家统一设定, 不允许有自行调整的功能;②电脑必须取消存储功能, 施工过程中采用实时打印, 当下一根桩开始时上一根桩的资料自动消失;③深度计经检查必须准确无误;④电脑经检查符合要求后由项目部统一贴封条, 不可私动。此目的主要是控制单桩施工时间、假资料的出现和施工桩长的弄虚作假。
2.2 施工场地
(1) 施工场地一定要平整, 且在一侧要开挖排水沟, 保证雨季场地不积水, 给桩机组创造一个良好的施工环境。
(2) 在桩机的井架上准确画出每米的深度标示线, 在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置。
(3) 将桩机钻头上横向搅拌刀片增加至6个, 并在井架的正面和侧面挂上垂球, 用红油漆标示出垂球的中心位置。
3施工技术控制
(1) 施工工艺流程 (见下图1) 。
(2) 确定持力层必须准确, 桩体一般最多以进入持力层50 cm为宜, 不宜过深, 否则将会产生三个方面的危害:①由于底部压力过大, 水泥浆无法掺入, 底部无法成桩, 最终导致桩长不足;②由于底部一般多为粘土或亚粘土, 土质过硬, 带浆下钻困难或无法下钻, 土体无法拌制。当不带浆下钻时, 土体由于无法拌碎多会导致糊钻的情况, 土体与钻头形成一个圆柱体形状, 造成积压桩内土体发生掉桩头或桩内水泥浆外溢的情况;③水泥搅拌桩施工一般多为下钻喷浆, 如果进入持力层过深, 为防止下钻堵管只能一直喷浆, 但由于底部下钻速度非常缓慢, 导致底部水泥浆用量严重过多, 造成水泥浆顺着钻杆溢出地面, 且直接缩短了桩体的施工时间。
(3) 为保证桩体搅拌均匀, 桩机钻头应焊接至少6个横向搅拌刀片, 且在每个横向刀片上焊接1个～2个竖向搅拌刀片, 同时保证桩体的竖向搅拌效果。竖向搅拌刀片长度大于5 cm, 宽度不小于2 cm。
(4) 在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球, 垂球重量不小于2 kg, 防止施工时桩机倾斜, 最终导致检测时桩体无法检测到底, 成桩桩体质量固然再好也是惘然。
(5) 为了保证水泥浆的配合比满足要求, 每根桩所使用的水泥浆均匀充足, 且考虑方便现场施工人员的操作和旁站人员监督。若所施工的桩长皆为统一长度, 可将单根桩所需的水泥浆一次拌制或分两次拌制完成;当桩长较短时也可一次拌制2根～3根桩所需的水泥浆, 使用时可在水泥浆罐的罐壁上焊接出每根桩需用水泥浆的深度刻度线。
(6) 由于现场施工过程中, 施工工人素质相对较低, 拌制水泥浆时并不能严格按照规范要求操作, 势必造成施工过程中水泥浆拌制和使用的混淆, 对施工质量产生较大的隐患。为了防止此类现象的发生, 必须在水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的标准位置。因为每次拌制水泥浆所需的水泥是个定值, 这样就完全可以避免水泥浆配合比不准确的情况。
(7) 当施工过程中发现地层某个深度出现硬层时, 可根据地质情况进行相应的处理:①当此段硬层小于50 cm时, 若下钻相对比较容易, 可稍稍放大回浆量, 短时间内穿透此硬层;若下钻比较困难, 不得任其缓慢钻进, 一方面要及时增大回浆量, 另一方面要在动力头上加大配重, 并在最下面的两个横向搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片, 使其能够迅速穿透此段硬土层。效用分析:一是防止此段过多浪费水泥浆, 造成水泥浆冒出地面而流失, 且使整根桩体的喷浆量严重不均匀;二是提高施工效率, 防止窝工;三是避免当遇到硬土层时浪费时间过多, 造成整根桩的实际施工时间缩短, 将严重危害桩体的施工质量;②当此段硬层大于50 cm时, 可将此土层作为持力层, 无须继续深入。防止此段土层难以拌制, 水泥浆深入困难, 最终造成此处出现断桩或造成桩体整体不合格的情况。
(8) 为确保桩体喷浆和搅拌的均匀性, 针对上海和宜兴产的STB-1类型的桩机施工时必须限定每米的施工时间, 一般为每米不小于4 s, 当遇到复杂地质状况时, 应适当增加施工时间。
(9) 根据复合地基承载力计算及受力分析, 桩体6 m以上的部位基本承受了上部荷载的70%以上, 越往下部受力越小, 因此施工过程中应特别注意加强上部桩体施工控制。
4水泥管理
水泥管理的好坏是水泥搅拌桩施工管理成败与否的关键, 它决定了水泥搅拌桩施工质量的60%以上, 所以, 管好了水泥, 便象征着水泥搅拌桩的管理已成功了一半, 良好的水泥管理应做到以下几点:
(1) 建立一个可以控制现场, 可以进行相互对比, 现场可实时求证的水泥台帐, 它将水泥的消耗控制到每一天, 每天进行一次确认;
(2) 为了进一步准确控制每一天的水泥消耗量, 并方便领导检查, 可将以往的施工时段晚上12:00至次日晚上12∶00改为早上8∶00至次日早上8∶00, 每天早上8时由旁站人员清点所管辖桩机的水泥量, 并根据前一天的库存情况及当天的施工情况检查当天水泥消耗是否正常。使桩机组和管理人员每天皆能做到心中有数, 发现问题及时整改;
(3) 抓住源头, 如果源头出了问题, 其余一切管理皆为无用功。所以, 水泥进场时必须由桩机组和旁站人员共同清点并签字确认, 该记录将作为检查现场水泥台帐的依据之一;
(4) 水泥堆放必须整齐, 每10袋水泥为一堆, 并在水泥库中间留出一条通道, 以方便每天水泥使用及清点工作的顺利进行, 且起到区分原库存水泥和新进水泥的作用;
(5) 施工时水泥必须有规律的使用, 不得因图一时方便而胡乱从水泥库到处搬用水泥, 防止出现混乱而无法清点存在的情况, 或出现新进水泥与原库存水泥无法区分的情况;
(6) 出台详细的水泥管理制度, 管理任务主要交给桩机组和旁站人员, 制定详细的奖惩措施。比如:当发现水泥车进场时水泥数量比供货单上数量少时, 可奖励旁站人员及桩机组10元/袋～15元/袋, 同时和水泥厂签订一份补充协议;
(7) 专门针对现场水泥台帐制定一套管理办法, 确保能充分发挥其真正的效用。管理一定要严格, 真正做到有法必依、违法必究, 让项目部所有施工人员真正适应这种严格的管理模式, 对项目部的管理会大有裨益。
5人员管理
由于软基施工人员众多, 为了确保工地能够按照项目部的思路正常有序的施工, 必须加强对人员的管理。水泥搅拌桩项目经理部施工组织结构见图2。
(1) 开工前务必召开一次全体施工人员大会, 可露天进行, 参加的人越多效果越好。若条件不允许, 可只要求各施工队负责人、桩机组老板和机组组长必须到场。会议主题尽量避免一些大思想、大道理, 以免工人产生反感。首先以聊天的方式说一些推心置腹的话, 让工人进一步认识项目部, 了解项目部的想法, 吸引他们的注意力, 而后直接进入主题, 一是说明施工完成后结算办法及措施, 让他们觉得有依靠, 稳定军心;二要介绍当前检测评定办法, 检测频率及不合格桩的处理办法, 处理办法一定要严厉, 让所有人员产生畏惧, 不敢越雷池半步;三要进行技术交底, 对整个施工过程进行详细的分析, 对施工过程中可能出现的问题提出相应的解决办法, 让施工人员彻底打消投机取巧的想法。
(2) 每周召开一次工地会议, 了解工地的施工情况, 对存在的问题及时处理, 安排下一周的施工计划, 对本周检查过程中发现的问题拿出明确的处理意见, 不得含糊其词。关键部位处理一定要严格, 并提出预防措施, 杜绝同类错误出现。
(3) 针对现场施工管理、施工技术、水泥管理、旁站管理等方面制定详细明确的规章制度, 让整个施工现场和施工、管理人员做到施工、管理有依据, 有参考。使整个施工环节井然有序, 有法可依, 严格执行项目的规章制度。
6结束语
水泥搅拌桩复合地基工程施工、管理人员众多, 施工环节复杂, 不是哪一个人有多大能力就能够全面管理起来的, 其项目管理的成败与否取决于管理者对水泥搅拌桩的认识深度和管理方向, 且是否能够建立一个处于受控状态下系统的管理网络。
摘要：本文主要介绍了水泥搅拌桩的工艺原理、复合地基技术和应用范围, 并对现场管理、施工控制要点、控制方法进行了阐述。旨在与同行探讨。
关键词：水泥搅拌桩,复合地基,设计,施工管理
参考文献
[1]徐至均.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[2]陈孟芝.水泥深层搅拌法复合地基技术及使用条件分析[J].中外建筑, 2006, (4) .
水泥搅拌桩复合地基施工管理探析 篇8
关键词：水泥搅拌桩,复合地基,软基处理,实践
0 引言
近几十年来，随着经济建设的快速发展，我国的建设事业也取得了喜人的成就。作为一种有效的软基地基处理技术，水泥搅拌桩施工由于对周围环境影响小、设计灵活以及无附加沉降等优势而被广泛应用建筑工程领域。水泥搅拌桩复合地基施工工艺是适用于加固饱和粘性土和粉土等软土地基的一种方法，在我国建筑工程领域扮演者重要角色。
1 水泥搅拌桩复合地基技术
1.1 施工原理
水泥搅拌桩复合地基技术的施工原理为：选用水泥(或石灰)材料作为施工所用固化剂，在特定搅拌机械设备的强制搅拌作用下，将固化剂(浆液或粉体)与地基软土拌和成桩，加工成具有一定强度和性能，并且具有整体性和水稳性的水泥加固土，以此作为承载建筑设施的复合地基。通过搅拌作用，提高软土地基土强度和增大变模，实现软土地基的加固效果[1]。
1.2 施工优点
水泥搅拌桩复合地基技术的施工的优点包括如下几个方面：1)对软土地基的原土能够尽最大程度的利用;2)在进行搅拌过程中对地基侧向挤压作用较小，因此施工对周围建筑设施基本无影响;3)施工具有较大的灵活性，可以根据软土地基的施工情况科学选择固化剂及其配方;4)施工完成后土体重度变化较小，对软弱下卧层不致产生附加沉降;5)在整个施工过程中不产生振动和噪音，并且无污染作用，即使在居住区以及密集建筑群中也比较适用。
2 水泥搅拌桩符合地基施工管理
2.1 施工前期准备工作
水泥搅拌桩复合地基施工中主要使用PH-5、PH-7粉浆两用型桩机，这种桩机最大加固深度可达18m以上。桩机配置的搅拌刀片受底盘高度限制最多只能配置四个[2]。另一种桩机为STB-1型专用水泥搅拌桩桩机，采用的轴管行走部分施工受装机限制，不方便移动，在移动桩机时均需要通过枕木铺垫将水泥桩桩机调平。桩机配置的搅拌刀片可根据地基土质的实际情况增加到6～8个左右。为了确保水泥搅拌桩复合地基施工的施工资料规范化，在施工前需配置电脑，可以方便控制单桩施工时间、避免出现施工资料、施工桩长与实际不符的情况发生。在施工前应确保场地平整，如果工程项目所在地区雨水较多，则应在场地一侧开挖排水沟，保证桩机施工周围没有积水。在水泥搅拌桩桩机的井架上准确做出深度标示线，并在桩机钻头落地时做出“零”起点标记。在施工前还应配置好桩机的搅拌刀片[3]。
2.2 施工过程控制
水泥搅拌桩施工施工工艺流程如图1所示。
水泥搅拌桩施工技术控制工作包括以下几个方面：1)严格控制施工的持力层，将桩体侵入到持力层的深度控制在50以内，否则会使得底部压力过大，导致无法掺入水泥浆成桩而缩短桩长或者底部土层过硬造成带浆下钻困难，无法顺利完成土体拌制过程;2)为了使得桩体搅拌均匀，应保证桩机钻头在满足技术要求前提下尽量配置六个或以上的横向搅拌刀片，同时根据施工情况在每个横向刀片上布置一定数量的竖向搅拌刀片(长度和宽度分别大于5cm和2cm)，确保水泥桩竖向搅拌良好;3)在施工时确保每桩水泥浆均匀且量充足，若整个施工所需桩长皆相同，则可一次完成单根水泥浆所需水泥浆搅拌工作，如果桩长较短，也可一次完成2～3根桩所需的水泥浆拌制工作;4)水泥浆拌制工作应严格按照相关操作规范进行，在盛放水泥浆的罐壁上做好水面和水泥浆面的位置标志;5)针对地基某深度存在硬层的情况，若硬层深度小于50cm，下钻方便时可根据实际情况适当放大回浆量，难以下钻时则需要时增大回浆量并在动力头上加大配重，均使钻头在短时间内通过硬层。如果硬层厚度超过50cm，则可将此硬土层作为持力层;6)若采用STB-1类型桩机，则应合理限定每米的施工时间，以保证均匀搅拌水泥浆，地基地质状况复杂时可根据实际情况适当增加施工时间。
2.3 水泥管理工作
在施工中，做好水泥的管理工作对于水泥搅拌桩施工复合地基施工管理具有重要意义。良好的水泥管理工作应确保：建立水泥台帐，方便施工人员控制现场和进行相互对比;准确控制施工中每天的水泥消耗量，由施工管理人员每天清点每桩机的水泥量，检查水泥消耗是否正常;控制水泥进场，进场时应确保水泥性能满足施工要求，并由桩机组和旁站人员共同清点和签字确认水泥进场量;水泥堆放整齐，做到原库存水泥和新进水泥分开存放，杜绝胡乱堆放水泥现象;出台详细的水泥管理制度，针对施工现场水泥台帐制定合理的水泥管理方案。
2.4 施工人员管理
加强对施工人员的管理工作也是水泥搅拌桩复合地基施工管理工作的重要内容。施工人员管理应做好：对施工人员进行必要的技术培训，保证施工人员按照相关规范要求进行施工;开工前做好全体施工人员动员工作，让施工人员对工程项目有一个直观的认识，方便施工人员把握施工进度;定期召开工地会议，针对施工中出现的问题予以合理解决，并制定下一阶段的施工计划了;做好施工现场施工质量管理、施工技术控制、施工进度控制等相关工作，确保每个施工环节顺利进行。
3 结论
总之，水泥搅拌桩是一种有效的软基地基处理技术，由于施工对周围环境影响小、设计灵活、无附加沉降等优势而被广泛应用。做好水泥搅拌桩施工前期准备工作、施工过程控制、施工人员管理、水泥管理工作等相关方面的工作，对于水泥搅拌桩符合地基施工管理具有极为重要的现实意义，有利于推进我国建筑事业的发展。
参考文献
[1]李超雄.长短桩结合的水泥搅拌桩复合地基承载力理论研究与工程实践[J].广东水利水电,2010(9):22-24.
[2]殷爱国,刘明辉.水泥搅拌桩复合地基在郑焦城际铁路软基处理中的应用[J].路基工程,2010(4):62-66.
CFG桩复合地基的设计与施工 篇9
CFG桩是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和后制成具有一定强度的桩体,其骨料仍为碎石,用掺入石屑来改善颗粒级配,掺入粉煤灰改善混合料的和易性,加入水泥使桩具有强度。CFG桩是一种低强度混合料桩,可充分利用桩间土的承载力,共同作用并可传递荷载到深层地基中去,具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩可只在基础范围内布置,桩径宜取350 mm～600 mm,桩距应根据上部结构要求复合地基承载力、土性、施工工艺等确定,宜取3倍～5倍桩径。桩长应根据需挤密加固深度及桩端持力层而定,一般取6 m～12 m。桩顶与基础间应设置砂或砂石(粒径不大于20 mm)褥垫层,厚度取150 mm～300 mm,当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。基础下设置褥垫层,桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在好土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载。
CFG桩复合地基承载力特征值,应通过现场复合地基载荷确定,初步设计时可按下式估算:
fspk=m×Ra/Ap+β(1-m)fsk (1)
其中,fspk为复合地基承载力特征值,kPa;m为面积置换率;Ra为单桩竖向承载力特征值,kN;Ap为桩的截面积,m2;β为桩间土承载力折减系数,宜按地区经验取值,如无经验时可取0.75～0.95,天然地基承载力较高时取最大值;fsk为处理后桩间土承载力特征值,kPa,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。
单桩竖向承载力特征值Ra的取值,当无单桩载荷试验时,可按下式估算:
其中,Up为桩的周长,m;n为桩长范围内所划分的土层数;qsi,qp分别为桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值,kPa,可按现行GB 50007-2002建筑地基基础设计规范有关规定确定;li为第i层土的厚度,m。
从以上地基处理规范公式9.2.5可看出,CFG桩有如下特点:改变桩长、桩径、桩距等设计参数,可使承载力在较大范围内调整。处理后的复合地基有较高的承载力,承载力提高幅度在100%～150%,对软土地基,提高幅度更大。
CFG桩还有沉降量小,变形稳定快的特点。如将桩端置于较硬的土层上,可较严格地控制地基沉降量(对于18层以内的高层建筑,沉降量可控制在10 mm～30 mm之间)。
CFG桩具有工艺性好,可适量掺用粉煤灰,桩体材料具有良好的流动性与和易性,灌注方便,易于控制施工质量。桩体节约水泥,且不含钢筋,降低工程费用。与预制桩相比,可节省投资30%～40%。
以上简要地叙述了CFG桩地基处理的设计及其特点,下面讨论水泥粉煤灰碎石桩的施工问题。
CFG桩施工,应根据现场条件选用下列施工工艺:
1)长螺杆钻孔灌注成桩,适用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土;2)长螺杆钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,适用于黏性土、粉土、砂土,以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地;3)振动沉管灌注成桩,适用于黏性土、粉土及素填土地基。
以上施工方法中,长螺杆钻孔、管内泵压混合料成桩工艺是国内近年来使用比较广泛的一种新工艺,属非挤土成桩工艺,具有穿透能力强、低噪声、无振动、无泥浆污染、施工效率高、质量容易控制的特点。
CFG桩施工程序为:桩机就位→钻孔至设计深度→停钻→边提钻杆边泵送混合料→灌混合料至设计桩顶标高加500 mm→停灌。施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高500 mm。原因:1)成桩时桩顶不可能正好与设计标高一致;2)桩顶一般由于混合料自重压力较小或由于浮浆的影响,靠桩顶一段桩体强度较差;3)已打桩尚未结硬时,施打新桩可能导致已打桩受振动挤压,混合料上涌使桩径缩小。增大混合料表面的高度即增加了自重压力,可提高抵抗周围土挤压的能力。
长螺杆钻孔、管内泵压混合料成桩施工时每立方米混合料粉煤灰掺量宜为70 kg～90 kg,坍落度应控制在160 mm～200 mm,这主要是考虑保证施工中混合料的顺利输送。坍落度太大,易产生泌水、离析,泵压作用下,骨料与砂浆分离,导致堵管。坍落度太小,混合料流动性差,也容易造成堵管。振动沉管灌注成桩若混合料坍落度过大,桩顶浮浆过多,桩体强度会降低。
冬期施工时,应采取措施避免混合料在初凝前遭到冻结,保证混合料入孔温度大于5 ℃,根据材料加热难易程度,一般优先加热水,其次是砂和石。混合料温度不宜过高,以免造成混合料假凝无法正常泵送施工。泵头管线也应采取保温措施。施工清除保护土层和桩头后,应立即对桩间土和桩头采用草帘等保温材料进行覆盖,防止桩间土冻胀而造成桩体拉断。
钻孔过程中,如钻杆端部遇到地基土中大石块等坚硬固体,钻不下去,且未至设计桩底时,应将该不完整桩灌注至设计桩顶,并在该桩位附近补桩,且补桩必须达到设计要求。
桩体经过7 d达到一定强度方可进行基槽开挖。施工中存在钻孔弃土。对弃土和保护土层清运时如采用机械、人工联合清运,应避免机械设备超挖,并应预留至少500 mm用人工清除,避免造成桩头断裂和扰动桩间土层。
桩顶及桩间土清理完成后,用切割机削切超灌桩头,检查桩的完整性,对有缺陷的Ⅰ,Ⅱ级桩,用比混合料强度高一级的混凝土补桩至设计桩顶。如有Ⅲ,Ⅳ级桩,应重新补桩。然后进行褥垫层施工。褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石,碎石粒径宜为8mm～20 mm,不宜选用卵石。当基础底面桩间土含水量较大时,应进行试验确定是否采用动力夯实法,避免桩间土承载力降低。对较干的砂石材料,虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。砂石垫层的夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值)不得大于0.9。
施工中应对每根桩成桩时间、投料量、桩长、发生特殊情况等进行真实详细的记录。应检查混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。
CFG桩地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基载荷试验。试验所用载荷板的面积应与受检测桩所承担的处理面积相同。试验点选择应随机抽取。应在桩身强度满足试验荷载条件时,并宜在施工结束28 d后进行。试验数量宜为总桩数0.5%～1%,且每个单体工程的试验数量不应少于3点。应抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验,检测桩身完整性。
摘要：从CFG桩的材料组成、布桩原则、直径及持力层的选择等多方面阐述了CFG桩的设计要点,并介绍了其具有易于操作、处理后复合地基承载力高、造价低等特点,提出CFG桩施工及验收的要求,以使该地基处理方法在工程实践中更广泛的应用。
关键词：CFG桩,长螺杆钻孔机,褥垫层,复合地基承载力特征值
参考文献
[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[2]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].