天津软土（精选3篇）
天津软土 篇1
0引言
天津滨海地区分布有较厚的海相沉积软土层, 该层软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低、渗透性弱、灵敏度高等工程特性。这些特性使得软土的排水固结缓慢,再加上内部结构在外力作用下的长期调整,使得其蠕变特性更加显著。若忽略软土的变形时效特性,则在工程长期运营过程中,常常出现工后沉降过大,直接影响城市基础设施或建 ( 构) 筑物的长期安全性。如京津塘高速公路,通过对地基沉降的长期监测发现,在固结度接近100% 的情况下,软土地基仍然存在着平均每天0. 03 ~ 0. 05mm的沉降变形[1]。
宏观蠕变试验是研究软土蠕变特性的基本手段,有现场试验和室内试验两大类[2]。前者是通过对相应工程的长期原位变形监测,直接研究相应工程土体的蠕变特性。在室内试验研究方面,目前主要采用的是常规固结仪、应力控制式三轴仪和直剪仪。相对于现场试验,室内试验在研究软土蠕变特性及机理方面更具优势,谢宁等[3]、张先伟[4]等分别采用直剪蠕变试验和三轴蠕变试验对软土的蠕变特性进行了研究; 赖小玲等[5]对土体的非饱和蠕变特性进行了试验研究; 在软土蠕变机理研究方面, SEM技术的应用为从微观结构角度揭示蠕变机理提供了强有力的技术支持[6~9]。
本文以天津滨海软土为研究对象,开展软土一维蠕变试验,并结合扫描电镜 ( SEM) 下微观结构图像分析,通过宏微观结合的方法对滨海结构性软土的蠕变特性和微观结构变化特征 进行了研究探讨。
1软土试样基本物理性参数
软土试样取自于天津滨海新区中央大道轻纺经济区联络线工程现场。取样采用薄壁取土器获取原状土样,并置于钢质薄壁筒内密封保存。取土深度分别为4. 5 ~ 6m,为淤泥质粘土层,主要呈灰色, 流塑状,含有机质、贝壳碎片,土质较均匀。
2固结—蠕变试验
2.1试验方法
本次采用侧限固结仪开展一维蠕变试验研究, 并采用分别加载的方式。设计加荷 等级分别 为25k Pa、 50k Pa、 100k Pa、 200k Pa、 400k Pa、 800k Pa。 根据实际试验情况并参考相关研究情况[10],试验过程中每级荷载以24h内变形量小于0. 005mm作为稳定标准。
2.2试验结果分析
图1显示了试验得到的试验区淤泥质粘土原状试样在不同固结压力下的应变—时间关系曲线。各压力下,软土的变形趋势基本一致,在加压初期, 瞬时变形较大,且瞬时变形随压力的增大而增大, 前期以固结变形为主,在固结基本完成之后,变形逐步转为以蠕变变形为主,变形速率逐渐减小,变形进入衰减稳定阶段。
试验中应变—时间曲线的终点是按照24h变形小于0. 005mm的蠕变稳定标准而确定的,从图1可以看出,蠕变的稳定时间并不是单纯的随着压力的增大而增加。在压力≤100k Pa前,蠕变稳定时间随着压力的增大而增加,但当压力超过200k Pa后,蠕变稳定时间反而缩短。这是软土结构性的体现, 蠕变本质是土体内部结构在压力作用下的缓慢调整,在压力小于软土的结构性屈服压力之前,蠕变稳定时间随压力的增大而增加,一旦超过结构屈服压力,土体的结构破坏,没有了内部结构在压力下缓慢调整的过程,变形在较短时间内即达到稳定。 由此可得出软土试样的结构屈服压力大致在100 ~ 200k Pa之间。
图2显示了试 验得到的 不同时刻 ( 分别取1min、4min、60min、1440min、2880min、4320min ) 固结压力与轴向应变的关系。从图中可以看出,各时间节点下曲线形状基本一致: 随着时间的发展, 变形逐渐增大。此外,各时间节点的应力—应变等时曲线不是直线,表明试验软土具有非线性蠕变特征; 应力—应变曲线都存在较明显的拐点,这个拐点同样出现在结构屈服压力附近,与前述研究结果一致。
为了进一步研究软土的结构性对土体蠕变特性的影响,对淤泥质粘土重塑试样分别进行了50k Pa和100k Pa下的固结蠕变试验。图3为原状样和重塑样在不同压力条件下的应变—时间曲线,图4为原状样和重塑样在100k Pa压力条件下的s-lgt曲线。 从图3、图4中可以看出,原状试样蠕变达到稳定的时间要远远大于重塑试样。
3蠕变前后土体微观结构特征分析
为了研究软土蠕变过程中土体微观结构的变化情况,采用扫描电子显微镜 ( SEM) 获取了软土固结蠕变试验前后的试样在不同尺度下的微结构图像 ( 见图5、图6) 。从图中可以看出:
( 1) 在蠕变过程中,土体结构由絮状片架结构逐渐转变为团聚结构,颗粒间的接触形式由边—面接触为主转变为面—面接触为主,颗粒逐渐聚合成更大也更稳定的聚合体,颗粒排列不断趋于紧密, 结构由疏松变得紧密,整体结构密实程度逐渐提高,稳定性增强。
( 2) 试验前试样内部孔隙大小差别较大,主要以1μm左右的孔隙为主,也可见少量10μm左右的超大孔隙; 经过固结蠕变后,在结构调整和被压碎颗粒的充填下,颗粒间孔隙明显变小,蠕变稳定后几乎看不到原状样中的较大孔隙,绝大多数孔隙小于1μm,即蠕变过程中的孔隙逐渐趋于均匀化。
4结论
本文以天津滨海软土为例进行固结—蠕变试验和微观结构分析,得出如下基本结论:
( 1) 天津滨海软土存在明显的非线性蠕变特征,表现为土体的应力—应变等时曲线是一簇形状类似的曲线而非直线,应力—应变曲线的拐点对应的压力即为结构屈服压力; 土体蠕变稳定历时开始随压力的增大而增加,当达到结构屈服压力后蠕变稳定历时逐渐缩短。
( 2) 软土原状样和重塑样的固结—蠕变试验曲线表明,由于结构性破坏,重塑样在加压后瞬时变形剧烈,压力较大时甚至直接导致破坏; 因为软土结构性的存在,原状土的蠕变特性较重塑土显著得多。
( 3) 疏松的片架结构和孔隙发育是软土具有高压缩性和显著蠕变特性的内在结构原因。土体蠕变的过程就是其内部结构在外力作用下不断调整而趋于稳定的过程,在这一过程中土体结构由絮凝状片架结构逐渐转变为团聚结构,颗粒接触的主要方式由边—面转为面—面,孔隙分布逐渐均匀化。
摘要：本文以天津滨海软土为研究对象,运用室内试验、微观分析等手段,并采用宏微观结合的方法对结构性软土的蠕变特性进行了研究。试验结果表明:天津滨海软土蠕变特性显著,且蠕变有明显的非线性特征;通过对原状土和重塑土的蠕变试验结果曲线对比分析,表明软土的结构对其蠕变特性具有显著影响;原状土体疏松的片架结构、颗粒的边—面接触以及发育的孔隙是土体具有显著蠕变特性的内在原因,蠕变稳定后土体结构密实程度提高,稳定性增强,颗粒聚合,大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙逐渐均匀化。
关键词：软土,固结—蠕变,微观结构
天津软土 篇2
基坑工程是一种应力路径复杂的卸荷工程,主动区是侧向卸荷,被动区是侧向与轴向按一定比例同时卸荷,过渡区土体应力场更加复杂[2]。目前,基坑支护设计时土的力学参数一般取自勘察报告,由加荷状态室内力学试验得到。根据长期的研究与实践表明,软土在加荷路径和卸荷路径下其力学性状有着明显的差距。虽然不同地区对于土的强度参数取值有一定的工程经验,但进行卸荷路径下土的强度参数的研究才是解决这一问题的根本方法[3~5]。
随着天津滨海新区的建设发展,地下工程逐渐增多。为了合理地对基坑设计参数进行选择,采用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪,选取滨海新区地下工程涉及工程较多的9m~18m软土层,分别进行三轴固结不排水试验(CU)、三轴不固结不排水试验(UU)和模拟基坑开挖时主动区侧向卸荷的减p路径试验(DEP),对比分析卸荷状态下土的抗剪强度与常规加荷状态下土的抗剪强度之间的差异,以期对滨海新区基坑支护设计有一定的指导意义。
2 试验土样
试验土样取自天津滨海新区于家堡某一工程场地,为第I海相沉积的淤泥质粉质黏土,颜色以灰色为主,含少量贝壳等杂质,埋深在地下9m~18m,为滨海新区基坑工程涉及较多的主要土层,因此,研究该层土的强度参数有一定的针对性。土层的物理性质指标见表1。
3 试验方案的确定
本次试验试样采用真空饱和,再分别进行三轴固结不排水试验(CU)、三轴不固结不排水试验(UU)以及减p路径试验(DEP)。
3.1 固结方案
CU、UU试验采用等压固结,固结压力分别为50kPa、100kPa、200kPa。DEP试验采用K0固结,按0.4kPa/min速率定时增加围压的增量,通过控制径向变形,控制主应力差的增量。通过K0固结可以得到该层土的侧压力系数k0值。为测得排水量,各试验过程中均施加反压。
3.2 剪切方案
CU试验选用的应变控制剪切速率为0.05mm/min,UU试验选用的应变控制剪切速率为0.8mm/min。应力控制的剪切过程模拟基坑开挖时侧向卸荷的减p路径试验(DEP),加卸荷速率为0.4kPa/min,见式(1)。
式中,σ1为土样轴向应力,kPa;σ3为土样周围压力,kPa。
4 试验结果和分析
4.1 不同试验条件下土的强度包线
图1为不同围压,UU试验条件下土的强度包线。
据图1,UU试验条件下该土层的黏聚力c=20.00kPa,φ=1°,UU试验不测孔压,没有有效应力强度指标。
图2为不同围压,CU试验条件下土的强度包线。
注:实线表示总应力状态,虚线表示有效应力状态
据图2,CU试验条件下该土层的黏聚力c=23.93kPa,内摩擦角φ=13°,有效黏聚力c’=18.00kPa,有效内摩擦角φ’=23°。孔隙水压力为正,50kPa、100kPa、200kPa围压下,试样破坏时孔压依次分别为22kPa、53kPa、95kPa。随着围压的增大,孔压差值增加,土样破坏时孔压也增加,且孔压滞后的现象也更明显。
注:实线表示总应力状态,虚线表示有效应力状态
图3为不同围压,DEP试验条件下土的强度包线。
根据图3,减p路径下该土层的c=19.47kPa,φ=28°,c’=14.88kPa,φ’=26°。卸荷过程中,孔压为负,出项剪胀,表示试样成为超固结土。在50kPa、100kPa、200kPa围压下,试样破坏时孔压分别为-9kPa、-20kPa、-31kPa,随着围压的增大,孔压增加,孔压差值也增加,孔压滞后,但该现象没有CU试验明显。
4.2 静止侧压力系数k0
DEP试验在进行K0固结时得到k0,见表2;同时,该表也列出了由根据经验公式[2]和扁铲侧胀试验得到的k0值,其中,经验公式中φ’为CU试验有效值。
根据表2,室内试验得到的k0比由经验公式得到的值小,约为23%,比由原位扁铲侧胀试验得到的值更小,约为10%,总体上三种方法的到k0值相差不大,基本反映了接近实际的结果。
4.3 抗剪强度分析
表3为在不同围压下以及原位十字板剪切试验条件下土的抗剪强度,对比了解认识到:
1)在总应力状态下,同一围压时,CU试验的抗剪强度小于DEP试验的抗剪强度,分别为24.8%、37.2%、46.3%,幅度随着围压的增加而增加。因此,当围压较大时,CU试验所得的破坏应力值明显小于减p路径下的破坏应力值。说明减p路径对总应力状态的抗剪强度有影响,这是由土样开始剪切时相同围压下不同的固结方式导致的密实度不同引起的。
2)在有效应力状态下,同一围压时,CU试验的抗剪强度小于DEP试验的抗剪强度,但差距不大,依次为0.1%、5.0%、8.4%。说明减p路径对于抗剪强度的有效值的影响较小。这和有效应力强度指标的惟一性理论是一致的:根据有效应力原理,土的抗剪强度唯一地决定于破坏面上的法向有效应力,而与加荷方式、排水条件和应力路径等均无关。
3)对于UU试验,由于φ=1°,故不同围压下的抗剪强度相同,等于总应力状态黏聚力c。
4)对比室内和原位试验,同一围压下,总应力状态时UU试验抗剪强度更接近原位试验值;有效应力状态时,减p路径试验的抗剪强度较CU试验值更接近原位试验,但这种差距不大,可认为有效应力状态下CU试验抗剪强度与DEP路径试验值基本一致,也说明相同围压下不同的固结方式导致土样的密实度不同。
5 结论
根据以上的分析,可以得到以下的结论:
1)滨海新区软土在不同应力路径下抗剪强度与初期固结方式有关。CU试验的抗剪强度小于减p路径试验值不同。不同围压、不同应力路径条件下,试样破坏时抗剪强度值不同。
2)减p路径试验,对τ影响较大,试验值均大于CU试验值;对τ’的影响较小,且τ’值基本上与CU试验值一致,符合有效应力原理。故在基坑支护设计中,选用CU试验参数进行设计,偏于安全。
3)在总应力状态或有效应力状态下,随着围压的减小,室内试验抗剪强度值接近原位试验,DEP试验抗剪强度值比CU试验值更接近室外试验。说明围压、固结方式、应力路径对抗剪强度的影响较大。
参考文献
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[7]颜志雄.卸荷路径下软土力学性状的试验研究及基坑开挖对临近桩基影响的分析[D].天津大学,2006.
天津软土 篇3
1 工程概况及设计情况
1.1 工程概况
新跃进路与八号路立交工程为下沉通道, 穿越拟建的进港三线铁路、新港八号路, 呈互通立交。基坑采用明开挖施工方式, 基坑深度0~9.72m (泵房处挖深14.5m) 。本工程分三期实施, 目前一期工程已经完成。一期地道基坑长273m, 宽48.25~62.48m, 最大挖深9.72m。
1.2 现场地质情况
场地高程4.8m左右, 场地内软塑状淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土为主。
1.3 地下水情况
本工程临近海边, 地下水位较高 (见表1) , 地下水位随季节变化, 丰水季上升, 枯水季下降, 年变幅0.5m左右。主要为大气降水补给, 地下水类型为潜水。基坑周边必须进行止水设计才能开槽。
1.4 三轴搅拌桩设计应用
1.4.1 基坑围护方面
挡墙采用三轴搅拌桩交合20cm进行施工, 止水帷幕、工法桩中三轴搅拌桩均采用套打方式, 水泥掺量全部为20%。应用如下:
(1) 三轴搅拌桩挡墙:用于围护封水, 并作为小于4m的基坑支护。桩长7.6~9.7m。
(2) 工法桩:采用三轴搅拌桩套打, 起到止水作用, 另外, 在搅拌桩中隔一插一H型钢700×300×13×24, 作为4~7.45m深的基坑支护。桩长17~19.5m。
(3) 止水帷幕:基坑深度大于7.45m时, 围护结构采用钻孔灌注桩+三轴搅拌桩套打形式, 三轴搅拌桩起止水作用, 钻孔桩做基坑支护。桩长16.5~19.5m。
1.4.2 基坑加固方面
采用三轴搅拌桩交合20cm进行加固, 坑底以上水泥掺量为10%, 坑底以下掺量为20%。应用有三:
(1) 围护结构两侧被动区土体加固 (裙边加固) :主线基坑在两侧围护结构内侧各5m (匝道基坑各2m) 范围进行深层搅拌桩加固, 加固深度为基坑底面下4~9.5m, 桩长5~14.7m。
(2) 坑内加固:为满足施工机械施工要求以及防止由于地基承载力不足而导致的工后沉降过大, 设计在结构底板下进行格栅状深层三轴搅拌桩加固, 格栅按2排墙状布置, 排列间距:纵向与变形缝加固间隔布置, 间距约12m, 横向间距2.40~4.22m, 加固至 (2) 2淤泥质粘土底, 底标高控制在-7.0~-9.0m。桩长13.8m。
(3) 变形缝两侧加固:变形缝两侧如发生较大差异沉降, 可能会破坏变形缝处防、止水材料, 引起渗漏水。为控制变形缝两侧结构差异沉降, 在变形缝两侧各3m (匝道部分2m) 范围进行深层三轴搅拌桩加固, 加固至 (2) 2淤泥质粘土底, 底标高控制在-7.0~-9.0m。桩长13.8m。
1.4.3 三轴搅拌桩设计指标
加固后的土体, 要求具有良好的均匀性、自立性、止水性, 其28d无侧限抗压强度qu≥0.8MPa, 渗透系数≤1.0×10-8cm/s。一期搅拌桩一览表见表2。
2 施工准备及资源配备
2.1 场地准备
三轴搅拌机施工前, 必须先进行场地平整, 由于现场为淤泥质土, 采用垫钢板方法以便于桩架行走。
2.2 水电准备
每台三轴搅拌桩桩机需电量355k W (含搅拌设备) , 现场在基坑两侧的便道外设500k W变压器, 每个变压器供一台三轴搅拌机适用。如现场没有电源, 则500k W发电机才能带动一台三轴搅拌桩机。
现场打井供水, 井管为Φ300mm无砂管, 井深55m左右, 每口井供两台桩机使用。
水、电源接通综合考虑与钻孔灌注桩的协调共用;根据施工规模及设备配置情况, 计算和确定工地所需的供电量, 并考虑生活照明等, 设置变压器及配电系统, 全面设计施工供水的水源及给水管系统。一期共计投入三轴搅拌桩6台, 钻孔桩机9台。设置500k W变压器10台 (生活区、钢筋加工区各1台) 。打井6口。
2.3 主要机械设备配备
本工程采用直径D850的三轴大直径搅拌钻具。桩机由钻头、螺旋杆、钻杆、动力头 (2个, 每个钻头动力90k W) 、主塔、塔架液压调平油缸、电动空压机、水泥罐、灰浆搅拌缸、压浆泵、空压机、输送管 (2根输浆管、一根输气管) 等组成。其中钻头长2.5m (包括与螺旋杆连接的花轴50cm) , 螺旋杆长为8m, 连接后螺旋部分共计10m。钻杆的转速为18rad/min。最大搅拌深度达32m。在搅拌下沉过程中, 利用6m3空压机压缩空气使周围土体松散, 保证水泥浆液与周围土体充分接触, 提高成桩的强度和防水性能, 水泥浆液采用压浆泵注入。每台桩机配备一台挖掘机, 一是开挖导槽、铺设钢板, 二是由于三轴搅拌桩施工期间有近30%置换土, 需进行及时清理, 以保证桩机行走。一期施工共投入6台桩机, 所需主要机械设备配备如表3。
2.4 劳动力配备
每台桩机需配备2名司机, 2名灰浆工, 挖掘机司机2人, 其它人员可以共用。一期6台桩机投入人员如表4:
2.5 设备组装准备
清理障碍物, 然后铺设行走板, 在行走板上安装底盘 (底盘上下为钢板, 中间夹槽钢焊成) , 并临时固定, 在底盘上搭设塔架。塔架拼装完成后利用塔架进行深层搅拌桩机吊装, 同时安装灰浆制备系统, 包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站。做好管线连接工作, 最后进行机械调试。待桩机就位后进行垂直度校正, 保证垂直度误差不超过1/250。每台设备组装调试时间约7d。
2.6 绘制施工分段图
由于基坑加固深度随地道底高程进行变化, 为便于施工控制, 经与设计、监理、业主现场商议, 基坑按10m左右进行分段, 每段内搅拌桩长度按平均值进行统一控制。为此我们对围护桩、坑内纵横向格栅桩、裙边加固桩、变形缝两侧的桩分别画图布设, 并标注每组中桩顶高程、桩底高程、桩长、不同水泥掺量的长度、方量, 每组桩水泥用量、总水泥用量等。通过画图, 不仅便于现场施工控制, 对后期分包结算及工程结算控制都是一目了然。
2.7 绘制施工机械作业面图
由于现场基坑仅17000m2, 高峰时有6台三轴搅拌桩机、9台钻孔灌注桩机、2台吊车、6台挖掘机、4台自卸汽车, 为避免车辆相互干扰, 避免设备多次搬迁、移位, 减少搅拌和型钢插入的间隔时间, 保证施工的连续性, 施工前我们对三轴搅拌桩机、钻孔桩机占位进行了详细安排, 明确施工范围和施工顺序。
3 确定施工参数
施工前按照三轴搅拌桩经验参数进行试桩, 通过试验确定适合本地质情况下搅拌机各项指标, 最主要是确定10%、20%水不同水泥掺量钻机下沉、提升速度。因为坑内加固桩每根有10%和20%两种水泥掺量, 施工中最适宜的方法是根据搅拌机速度调整水泥用量。施工参数如表5。
4 三轴搅拌桩施工
4.1 测量放线
根据甲方提供的坐标基准点, 按照设计图进行放样定位及高程引测工作, 做好永久及临时标志。放线定位后填写《施工放样报验单》, 提请监理进行复核验收签证。确认无误后方可进行施工。为避免围护桩垂直度向内偏位侵占地道主体结构, 围护桩放线时向外平移10cm。
4.2 开挖沟槽
沟槽宽1.2m (桩中心线两侧各0.6m) , 深0.4m, 采用0.5m3挖机开挖。导沟槽的作用是防止桩头置换浆液向周边场地溢流。导槽内的置换土、废浆液在施工中要随打随挖随运, 以保证三轴搅拌桩机无障碍正常施工, 并达到文明工地要求。
4.3 桩机就位
(1) 由当班班长统一指挥, 桩机就位, 移动前看清上、下、左、右各方面的情况, 发现障碍物应及时清除, 桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。
(2) 桩机应平稳、平正, 并用线锤对钻杆垂直定位进行观测, 以确保桩机的垂直度。
(3) 搅拌桩桩位定位偏差不超过20mm, 搅拌桩机桩架开搅前垂直度偏差不得超过1/250。
4.4 制备水泥浆液及浆液注入
(1) 水泥浆液应严格按设计要求配合比制作。灰浆制备系统为电子自动配料系统, 包括工作平台、制浆设备及泵送设备、灰浆流动制备站。水泥罐设于搅拌桶附近。搅拌桶直径2.3m, 高1.2m, 每桶搅拌用水泥约900kg, 每桶水泥浆搅拌时间1~2min。搅拌桶旁设灰浆池, 配制好的水泥浆送入灰浆池内备用。为防止灰浆离析, 放浆前必须搅拌30s再倒入存浆池, 为防止离析和沉淀, 灰浆池也设有搅拌机。
(2) 水泥浆配制好后, 停滞时间不得超过2h。注浆泵放置于灰浆池中, 注浆时通过2台注浆泵同时向三轴搅拌桩两侧钻头注入。注浆压力为0.5~2.5MPa。中间钻头注高压空气。
4.5 钻进搅拌
(1) 三轴搅拌桩身采用一次搅拌工艺, 下沉和提升过程中均为注浆搅拌, 水泥和原状土须均匀搅拌。
(2) 桩长控制:利用钻杆和桩架相对位移原理, 在钻管上划出钻孔深度的标尺线, 控制钻孔下钻深度的达标。
(3) 不同水泥掺量控制:在桩机钻杆上栓彩色条绳作为每根桩不同水泥掺量的分界线。
(4) 下沉和提升速度控制:实际施工时在试桩速度基础上, 10%水泥掺量尽量取上限, 20%水泥掺量尽量取下限或中值, 桩底部分重复喷浆搅拌1min左右。由于现场地质条件复杂, 实际施工记录中下沉、提升速度也不尽相同, 遇到障碍物需反向重复搅拌, 从而增加了施工时间。下沉提升速度一览表见表6。
4.6 移位
(1) 水泥挡土墙和加固桩
采用搭接式连接, 组与组之间咬合20cm, 计算时每1.8m一组桩, 桩截面面积1.495m2。三轴搅拌桩施工完成后, 移位, 按图2施工顺序1→2→3→4→5……再进行下一根桩的施工。
(2) 止水帷幕及工法桩中搅拌桩施工
均采用套打形式, 如图3施工顺序1→2→3→4→5……进行施工, 其中阴影部分为重复套钻, 通过重复套钻来保证墙体的连续性和接头的施工质量, 以达到止水的作用。计算时, 每1.2m一组桩, 每组桩断面面积1.031m。通常情况下相邻两桩间的施工间隔不应超过24h, 以确保墙体的防渗效果。
4.7 冷缝处理
施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补桩。在围护桩达到一定强度后进行补桩, 以防偏钻, 保证补桩效果, 补桩与围护桩搭接厚度约10cm。
为了方便冷缝处理, 施工时要注意以下两点:一是每台三轴搅拌桩机的施工起始点应避开格栅部位;二是冷缝处理补桩应补在三轴搅拌桩外侧。
4.8 试块制作
每天每台桩机要求做一组7.07×7.07×7.07cm试块, 试样宜取自最后一次搅拌头提升出来的附于钻头边的土, 试块制作好后进行编号、记录、养护, 试块28d龄期无侧限抗压强度和抗渗性能必须达到设计要求。
4.9 填写施工记录表
施工过程中由专人负责记录, 记录要求详细、真实、准确。
5 三轴搅拌桩施工质量控制
6 三轴搅拌桩施工注意事项
(1) 设备由专人负责操作, 上岗前必须检查设备的性能, 对搅拌桩机进行维护保养, 尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。
(2) 搅拌桩施工时应及时清除地下障碍物, 避免因障碍物导致钻杆偏钻、桩体咬合不到位致使漏水, 所以在搅拌施工时发现地下有障碍物应立即移开桩机进行清障, 土方回填后再重新搅拌, 保证搅拌质量。
(3) 桩机就位:移动前, 看清上、下、左、右各方向的情况, 发现有障碍物应及时清除, 移动结束后检查定位情况并及时纠正, 桩机应平稳、平正。
(4) 观看桩架垂直度指示针调整桩架垂直度, 并用线锤进行校核。
(5) 严禁使用过期水泥、受潮水泥, 对每批水泥进行复试, 合格后方可使用。
(6) 水泥浆拌制:水泥浆液应严格按设计要求配合比制作, 浆液不得发生离析。
(6) 转进、提升:三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液, 同时严格控制下沉和提升速度。在桩底部适当持续搅拌注浆, 做好每次成桩的原始记录。
(8) 加强分段桩长和每根桩不同水泥掺量的控制。
(9) 场地布置综合考虑各方面因素, 避免设备多次搬迁、移位, 尽量保证施工的连续性。
7 施工安全注意事项
(1) 工程实施前, 对投入本工程施工的机电设备和施工设施进行全面的安全检查, 未经有关安全部门验收设备和设施不准使用, 不符合安全规定的地方立即整改完善。
(2) 加强现场施工管理, 桩机施工场地必须经处理并铺设钢板, 防止钻机倾倒。施工现场人员必须戴好安全帽及其它安全防护用品, 桩机操作时应安放平稳, 防止机具突然倾倒或钻具下落, 造成人员伤亡或设备损坏。
(3) 搅拌桩第一次下沉搅拌时, 必须密切注意钻杆和电动机的负荷情况, 遇到障碍物后, 不得强行下钻, 分析原因, 查明情况后再进行处理。
(4) 夜间施工在现场四周设置足够的照明灯具, 保证使任何一个操作和人行角度都有足够的亮度。
8 应用效果分析
8.1 技术性能比较分析
三轴搅拌桩较以往双轴或单轴搅拌桩施工在水泥计量、桩长、搅拌均匀度、施工效率、使用范围等方面有明显优势。
(1) 常规搅拌桩施工:在天津港, 以往都是采用双轴或单轴搅拌桩机进行地基加固, 加固桩径多采用0.5m、0.6m两种形式, 加固桩长最大16m左右, 且采用袋装水泥, 人工现场进行配浆, 人员劳动强度大, 施工效率低。另外由于双轴或单轴搅拌机搅拌叶片长度仅有0.9m, 钻头动力较小 (一般有37k W、45k W、55k W三种形式) , 多采用三喷六搅, 即必须经过多次搅拌、喷浆才能将土体加固均匀, 施工16m长桩, 24h成桩16根 (8组, 每组桩2根, 计16根) 左右, 在遇有真空预压地基处理的场地时, 由于地基加固时设有土工布、荆笆等, 钻机钻头由于动力较小很容易被杂物缠绕, 增加清理时间, 导致施工效率更低, 24h最多成桩12根。此外, 经抽芯检测多发现下部桩身强度较低, 搅拌不均匀。一般适合于淤泥与淤泥质土等软弱土层。
(2) 三轴搅拌施工:由于三轴搅拌桩机有配套的水泥储存罐、自动搅拌系统, 搅拌叶片长10m, 钻头动力大 (90k W) 等特点, 故供料配比准确, 水泥浆搅拌均匀, 且一次下沉、提升即可完成作业。施工Φ850mm, 桩长16~18m桩, 每台桩机24h打桩:三轴搅拌90根左右 (30组, 每组3根) , 止水套打42根 (14组) 左右。本地基也经过真空预压处理, 由于钻机动力大, 搅拌桩施工过程中未发生杂物缠绕钻头现象。
一期工程桩基检测由业主委托天津港湾研究院进行取芯抽样检测:止水3根, 工法桩3根, 挡墙2根, 裙边加固10根, 格栅桩21根, 共计39根, 桩体强度满足设计要求, 详细情况如表8。
一期地道开挖发现, 三轴搅拌桩止水效果良好, 地基加固搅拌均匀, 虽没有做地基承载力试验, 但从坑内碎石回填行车情况来看, 承载力明显提高。
8.2 经济效益比较分析
在设备单价租赁上略有增加, 三轴搅拌设备机械租赁单价比常规搅拌设备 (费用约47元/m3) 每方约增加12元, 费用偏高, 但其效率高, 速度快, 解决了长桩的问题, 质量好减少了不合格桩的产生。
8.3 社会、安全、环保等方面的效益
袋装水泥存放、拆放均对周围环境及现场施工人员身体造成影响。而本搅拌机由于自带有水泥罐, 自动搅拌系统, 在保证供料配比准确, 搅拌质量有保证的同时, 节约占地, 减少人工劳动强度, 无污染, 相对安全环保。
9 结束语