水泥土攪拌樁應用論文

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摘要:結合工程實例,介紹了水泥土攪拌樁設計的樁位布置、水泥摻入量及其施工工藝,并對試驗結果進行了分析,以推廣水泥土攪拌樁在地鐵軟弱路基中的廣泛應用。

關鍵詞:水泥土攪拌樁,軟弱路基,回彈模量,施工工藝

1工法簡介

水泥土攪拌技術是以水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,將固化劑和地基土強制攪拌,使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度樁體的地基處理方法。適用于處理淤泥、淤泥質土和含水量較高的黏性土等地基。按固化劑和施工工藝的不同分深層攪拌法和粉體噴攪法。杭州地鐵1號線工程湘湖停車場采用水泥土深層攪拌法施工,取得了良好的加固施工效果。

2工程概況

湘湖停車場總長1254.41m,其中DK1+702.909~DK2+320.385段,設計縱坡0%,施工原地貌平坦,無明顯溝壑。設計樁長6m~8m,工程數量113775m(17823根)。根據地質勘查報告顯示場地未發現區域性深大斷裂,無明顯的新構造活動跡象,處于地質構造相對較穩定地質環境。

2.1工程地質條件

停車場場地平原區地層以第四系松散堆積層為主,總厚度為10m~50m,巖性主要為粉質黏土、淤泥、淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土,其中淤泥、淤泥質土最為發育,局部最厚近30m,軟塑~流塑,具低強度、高壓縮性、低滲透性等特點。

2.2水文地質條件

停車內淺部地下水屬潛水類型,主要賦存于上部填土層及粉土層中,補給來源主要為大氣降水及地表水,其靜止水位深0.30m~1.60m,相應高程3.28m~4.67m(黃海高程)。并隨季節性變化,地下潛水對混凝土結構無腐蝕性。

2.3幾種軟基處理方案的比較

需要進行加固處理的地基長度為617.476m,平均站場寬度為80m。湘湖車站南鄰禮帽山、西側及北側為湖頭陳村居民住宅,建筑群密布,且多為高層建筑。本地可用石材數量不多,采用拋填片石換填的施工工藝,一是城市交通不便利,二是可用石材數量不足,運距遠,造價高;采用振動樁基加固噪聲大、振動對附近建筑群影響大;采用水泥土深層攪拌樁施工法所需水泥量少施工便捷、造價低。經相關部門評議,決定采用水泥土深層攪拌樁法進行站場內路基加固。

3水泥土攪拌樁的設計

3.1樁位布置

水泥土攪拌樁樁徑設計為500mm,樁長分別為DK1+702.909~DK1+870.11段為6m;DK1+870.11~DK1+912.11段為7m;DK1+912.11~DK1+984.11段為8m,樁體要求深入硬土層中不少于50cm。設計樁間距120cm×120cm,正方形布置,樁頂鋪設50cm厚碎石墊層。

為取得施工中合理的技術參數,在DK1+710~DK1+720段20m范圍內施工6根試驗樁,成樁7d內對樁做輕型觸探。養護28d后進行復合地基承載力和復合地基回彈模量的測試,經檢驗合格后方可進行全段的施工。

3.2水泥摻入量

采用425號普通硅酸鹽水泥,由3根試驗樁確定水灰比為1∶0.5,樁身水泥摻入量50kg/m,以填筑中粗砂作為施工墊層,在壓實時避免對樁身的擾動和破壞。

3.3施工工藝流程

3.3.1工藝流程

原地表的清理→測量放樣、定出樁位線→鋪設50cm中粗砂工作墊層→攪拌機械就位并安放平穩、鉆桿保持垂直→預攪下沉同時拌制水泥漿→提升噴漿攪拌→重復上下攪拌→樁頂以下3.0m內復攪→清洗集料斗及噴漿管道→移位至下一樁位→進行3d,7d,28d試驗檢測。

3.3.2施工質量控制

為了保證樁體的質量,水泥漿的質量、數量都必須嚴格控制,漿液倒入集料斗時必須加篩過濾以免漿內結塊損壞泵體或堵塞管道。施工使用的固化劑和外摻劑必須通過室內試驗檢驗方法使用,固化劑漿液要嚴格按配比拌制。

1)根據地質條件,先按施工組織設計確定的攪拌樁施工工藝打設3根工藝性試樁,以取得漿液的泵送時間、攪拌機提升的速度、復攪深度和水灰比等各種參數和施工工藝。

2)攪拌機攪拌下沉時不宜沖水,當遇到硬土層時方可適量沖水,試驗表明,土層中的含水量增加10%,水泥土強度會下降10%~12%。但設計通常是按地基中最軟的土層來確定水泥用量的,所以當加水攪拌后的強度不低于下部的強度時,最終的水泥土強度還是可以滿足設計要求的,但應考慮沖水對樁身強度的影響。

3)成樁過程中,由于電壓過低或其他原因造成停機,使成樁工藝中斷時,應將攪拌機下沉至停漿點以下0.5m處,等恢復供漿時再噴漿提升繼續制樁;凡中途停止3h以上者,需先拆卸輸漿管路,并加以清洗。

4)攪拌機械通常采用定量泵送水泥漿,轉速基本是恒定的。因此,灌入的水泥漿量完全取決于攪拌機噴漿的提升速度和復噴次數,施工過程不得隨意改變,并保證水泥漿能定量不間斷供應。

5)由于鉆深過大,土質很粘,有時會造成管道堵塞,疏通管道后,應在上下各1.0m范圍內復噴復攪,防止斷樁。同時,在樁底部噴漿時間不少于30s,使漿液完全達到樁端,然后噴漿攪拌提升。

4試驗成樁的效果檢驗

1)圓錐動力輕便觸探。根據《杭州市地鐵軟基處理規范》的規定,用動力輕便觸探水泥土攪拌樁的7d強度,且貫入深度不小于1.0m。試驗擊數與水泥土攪拌樁的關系見表1。

2)用簡捷式鉆孔機具,在水泥攪拌樁樁體中心鉆孔取樣,顯示樁體顏色一致,無水泥集結成“結核”狀。

3)復合地基的回彈模量試驗。

在10m×30m試驗樁的范圍內,按3/100m2規定共完成測試點9個。復合地基回彈模量設計值為30MPa。由回彈模量公式計算:

其中,E為復合地基的回彈模量,MPa;Ρ為壓板荷載,取0.2MPa;d為壓板的直徑,取300mm;μ為泊松比,取0.34;L為復合地基變形系數,mm。

試驗結果見表2。

5結語

水泥土攪拌樁在本軟土路基試驗加固中取得了良好的效果,在施工中,最大限度地利用了原土,施工中無振動、無噪聲、污染小,有效地節約了資金。對于在華南地區軟弱土層中地鐵工程施工積累了關于水泥土深層攪拌樁的施工工藝、設計參數和施工經驗,特別適宜于在城市密集建筑群中進行施工,獲得了較好的經濟效益。

參考文獻:

[1]胡春偉.水泥土攪拌樁的基本原理及施工工藝淺談[J].山西建筑,2007,33(16):121-122.