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文档简介
1、水泥搅拌桩在软土地基处理中的应用软基在我国的东部、南部沿海,普遍有分布;同时,该区域也是我国人口众多、经济发达、建造密集的区域。在该区域修建的道路工程,不行避开的会碰到软基处理的问题。软基一般具有高含水性、低密度、低强度、高压缩性、低透水性和中等敏捷度的特点,一般压缩沉降量大、排水固结慢、地基稳定性差。软土地基处理的方式比较多样,有换填法、预压法、强夯和强夯置换法、砂石桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆等。可按照不同的项目状况选用合适的地基处理方式。其中浓厚饱和粘土为主地基的处理方法主要是堆载预压和水泥搅拌(含粉喷)桩等方法。浓厚松散沙(粉)土为主地基的处理方法主要有强夯法、
2、挤密砂(石)桩法和水泥搅拌(含粉喷)桩等方法。1、项目状况简介广东省连州至怀集大路项目,位于广东省西北部山区,是国家高速大路网第7纵线的一段,也是广东省高速大路网计划中第7纵线的一段,是泛珠三角区合作大路、水路交通计划的一部分,是交流香港、澳门与湖南、广西的又一条重要通道。2、地质状况分析沿线软土主要由第四系沼泽相淤泥、淤泥质亚粘土(层号为3-0、3-1)组成,以淤泥质亚粘土为主,局部为软塑粉质粘土,层号为2-1r;总体呈点状或带状随机分布于山间凹地或谷地。本项目软土一般赋存较浅(谷地局部较深),沼泽相淤泥、淤泥质亚粘土约22.5米的实行换填法,厚度大的实行排水法结合预压处理。3、地基处理方式
3、确实定及加固机理3.1综合考虑项目的地质状况、造价、施工工艺等因素以及参考了周边项目的处理方法,两种方式比较合适:预压法、水泥土搅拌法。预压法:是通过堆载或真空预压,使地基土固结的地基处理方法。比较经济、历时较长。需先查清土层、水层、地下水类型等,并取得先期固结压力、空隙比与固结压力的关系、渗透系数、固结系数、三轴实验抗剪强度指标以及原位十字板抗剪强度等。并在预压过程中举行竖向变形、侧向位移、孔隙水压力、地下水位等项目的监测,并举行原位十字板剪切实验和室内土工实验。水泥土搅拌法:是以水泥为主要固化剂,通过特制的深层搅拌机械,将固化剂和地基土强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的桩
4、体的地基处理方法。优点比较显然:就地搅拌、最大限度利用原土,地基土不会侧向挤出、对四周建造干扰少,桩体布置形式灵巧。但是需要做一定的掺量的协作比。因为预压法的工期较长,需历时半年至一年,考虑到项目的施工工期要求,舍弃该方案,决定为水泥土搅拌法,按照该区域的地质特点,终于决定采用深层搅拌法(湿法)。3.2水泥土搅拌法加固机理3.2.1水泥的水解和水化反应水泥中的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙为反应物,与水反应,生成一系列的化合物。生成的化合物也会参加反应,连续增强土体强度。3.2.2粘土颗粒与水泥水化物的作用上述生成物连续发生离子交换和团粒化作用、硬凝反应、碳酸化作用。终于被粉
5、碎的越匀称的土体,水泥土的总体强度越高。3.2.3其他影响因素水泥土的强度随水泥用量增强而增强;随龄期增长,持续时光约三个月;随水泥标号增强而增强;随土样含水量增强而削减;随土中有机质含量增强而减小,有机质含量高的软土,单纯采用水泥的加固效果不好;部分种类的外掺剂可有效转变水泥土的强度、龄期强度增长等;较好的养护方法和养护条件,可以提高水泥土的早期强度。故,合理决定水泥掺量、削减龄期内扰动、适当选用外掺剂对水泥土强度有较好的协助。4、水泥搅拌桩参数决定项目的地基处理状况基本确定了项目的工程质量,特殊是囫囵项目的软土地基彻低由水泥搅拌桩控制。决定复合地基处理目标:承载力120KPa,沉降要求0.
6、3m,工后差异沉降控制在2%。4.1桩间距决定按照项目需要、规范要求,决定桩径0.5米。因为桩周土的力学性质很差,拟定采用桩间距1.2米的三角形布置。因为该处地基状况很差,地下状况复杂,桩端要求进入持力层最小深度0.8米。4.2复合地基计算根据最不利位置的桩基布置举行复核。4.2.1单桩承载力计算桩身强度计算:Rk1=qs*l*S+a*Ap*fk=131.51KN;Rk2=*quc*Ap=137.80KN;按照计算结果,单桩承载力取值采用较小值。4.2.2复合地基承载力计算面积置换率m=0.190512,复合地基承载力fk=m*Rk/Ap+*(1-m)*fs=137.83KPa。按照计算的结果
7、,单桩承载力满意设计要求,复合地基承载力也可以满意设计的要求。4.3桩顶褥垫层设计考虑到项目水泥搅拌桩和淤泥的性质差别较大,为保证复合地基的整体受力性能,故考虑在桩顶设置50cm砂垫层,并保证桩顶进入砂垫层10cm。4.4沉降分析竖向承载搅拌桩复合地基的变形包括两个部分:搅拌桩复合土层的平均压缩变形S1和桩端下未加固土层的压缩变形S2。4.4.1复合地基的沉降分析搅拌桩的压缩模量Ep=1.8X105kPa;桩长范围内的Es=2.68MPa;复合土层的压缩模量为Esp=m.Ep+(1-m).Es=34294Kpa搅拌桩复合土层顶面的附加应力Pz为120KPa。按照Esp/Es=12.78,z/b
8、=12/12=1查表得=300。搅拌桩复合土层底面的附加应力为Pzl=b(Pk-Pc)/(b+2Z*tan)=55.7KPa。搅拌桩复合土层的压缩变形S1=(Pz+Pzl)*l/(2*Esp)=30.7mm4.4.2桩端土的压缩变形复合地基底面的附加应力为55.7KPa,自重应力为140Kpa,土层的压缩模量为30MPa;6米下的附加应力为46.9KPa,自重应力为200kPa;对应的e值=e1-e2=0.015。经过计算并参考周边项目的e-P曲线,在桩端6米范围内,压缩量5cm。4.4.3经计算和分析,复合地基的沉降量10cm。满意规范的要求。4.5管基、井底等特别部位处理项目的污水管的管底
9、高程低于复合地基顶面标高,为保证污水管的管底有足够的承载力,在管底部位至少保证有三根桩形成复合地基来承载。并保证管底有50cm砂垫层。5、水泥搅拌桩施工方法5.1材料要求采用32.5级以上的硅酸盐或平凡硅酸盐水泥。采用饮用水,使用非饮用水需控制硫酸盐和含盐量。PH值4。5.2施工方法5.2.1清理平整施工场地施工前开挖排水沟准时排解地面积水,平整施工场地,回填50cm碎石并碾压密实作为施工面。搅拌桩停浆面高于设计桩顶面50cm,搅拌桩施工结束后,回填50cm砂垫层,碾压密实后作为路基垫层。5.2.2标出钻孔位置在整平后的场地上按设计要求标出搅拌桩位置(误差不得大于2cm),并测量场地的高程,决
10、定喷浆标高和停浆标高。5.2.3前台钻机定位、钻进及后台拌合水泥浆钻机就位,对正桩位(桩位误差不大于2cm),调平桩机机身,保证桩的垂直度(允许偏差1.5%),启动主电机钻进至设计深度(搅拌桩穿透淤泥层进入持力层约50cm)。在前台就位钻进的同时,后方应根据实验室供应的水泥浆协作比制浆,制备好的水泥砂浆不得离析,泵送务必继续,注浆压力控制在0.4MPa0.6MPa。水泥浆池宜设两个,一个用以控制配比,一个做泵送池。控制浆液的罐数、水泥及外掺剂的用量及泵送浆液的时光应由专人记录。针对施工现场施工班组操作人员作业水平不高的现象,可以在拌浆桶上用油漆标识水位线,然后交底给现场作业人员,在注水到该水位
11、线时,加多少包水泥搅拌就是设计的协作比。以容易明白的方式保证水泥搅拌桩浆液符合设计要求。5.2.4水泥搅拌桩采用四搅四喷成桩的施工步骤设备就位:搅拌机的钻杆须垂直并对准桩位,检查深度计转轴中心是否位于刻度盘中心,确保搅拌桩深度计量精确。第一次钻进:在确认浆液从搅拌叶的出浆口喷出后,方可启动搅拌机,以60r/min的转速和不大于1m/min的钻进速度,顺时针方向边钻边喷浆,直至设计桩长(在不变动档位的前提下,电流表电流突变后,再向下钻进50cm),再连续喷浆30s后,改逆时针方向搅拌喷浆提升至设计桩顶。其次次钻进:以同样方式再次顺时针方向钻进注浆,直至复搅喷浆到设计桩长后,改逆时针方向搅拌喷浆提
12、升到设计桩顶标高,再原地连续喷浆30s,停止喷浆。两次循环钻进成桩:经过上下两次循环钻进提升,使水泥浆液在桩孔内搅拌4次成桩。5.2.5桩机移位复搅完成后,将钻头提出地面,停止主电机、填写施工记录并将桩机移至下一孔位。5.3施工留意事项国内目前的水泥桩搅拌法多为中心管喷浆方式和叶片浆喷方式。后者是使水泥浆从叶片上若干小孔匀称喷出,对大直径叶片和继续搅拌比较合适,但喷孔易阻塞,且只能用纯水泥浆;前者是从搅拌轴中间另一中心管喷出,若叶片直径在1米以下,不影响搅拌匀称度,且适宜多种固化剂。按照本项目的特点,介绍使用前者。5.3.1施工前举行水泥加固土的室内实验,决定合理的水灰比,本项目按照计算结果以
13、及参考其他周边项目的胜利阅历,并满意设计和施工技术规范的要求,决定水泥用量为55kg/m,并介绍水灰比为0.450.55,终于以实验为准。5.3.2施工前,举行场地平整,并需举行不少于5根的实验工艺桩,以校核机具性能及施工参数。包括灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度参数。5.3.3施工时应控制喷浆速度,注浆泵出口压力应控制在0.40.6MPa。应尽量继续施工、继续供浆;如因故短时光停浆,应将搅拌头下沉到停浆点下0.5米重新喷浆搅拌。超40分钟,应清洗输浆管。搅拌桩顶部1米,应重复喷浆;桩底0.5米内,应减慢速度,保证有足够的喷浆量;为保证桩端施工质量,当浆液达到出浆口后,应喷浆座底30s,使浆
14、液彻低布满桩端,这个对保证工程质量尤其重要。5.3.4应控制施工机具的平整度,保证施工中的稳定性,不发生倾斜和移动,机架和钻杆的倾斜度应1.0%,施工中应采用吊锤观测钻杆的倾斜度,并对倾斜的钻杆举行调节。控制对中误差20mm。5.3.5制备好的泥浆应不得离析,并控制停置时光2h。5.3.6应控制搅拌机的下沉和提升速度1.0m/min。5.3.7定期检查桨叶的尺寸,钻头直径损耗1cm。5.3.8对桩长采用电流和长度双控的原则举行,保证工程质量,确保水泥搅拌桩进入持力层足够的深度。6、水泥搅拌桩施工观测、检测要求水泥搅拌桩施工完,应举行N10检测、抽芯实验、单桩载荷实验、复合地基载荷实验。并应举行沉降观测。6.1成桩龄期7d内用轻便触探器举行N10检测,监测频率为10%总桩数。6.2成桩28d后举行抽芯、单桩以及复合地基承载力监测,该实验需剔除桩头0.5米。6.2.1根据1%频率举行抽芯实验,对重点部位以及持疑惑的桩举行重点抽测。6.2.2举行单桩、复合地基承载力的检测。6.3道路每100米,举行道路断面的沉降观测。每断面设置三个沉降观测点。应控制推算的工后沉降量小于设计容许值,并继续两个月
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