中小型水利工程应用深层水泥搅拌桩加固地基施工技术总结

王海青

王海青海南第六建设工程有限公司海南海口570206

摘要:深层搅拌桩施工技术多用于软土层较厚的地基加固处理工程中。本文主要对中小型水利工程软土地基加固应用深层水泥搅拌桩技术的设计参数选取、适用条件、施工工序、检验及设计、施工中的注意事项进行总结分析。

关键词:水利工程；软基处理；深层水泥搅拌桩

Smallandmedium-sizedwaterconservancyengineeringapplicationofdeepcementmixingpilereinforcementfoundationconstructiontechnicalsummary

WangHaiQing

Hainansixthconstructionengineeringco.,LTD.,hainanhaikou570206

Pickto:deepmixingpileconstructiontechniqueforsoftsoillayerthickerfoundationreinforcementengineering.Thispapermainlytosmallandmedium-sizedwaterprojectsoftsoilfoundationreinforcementapplicationofdeepcementmixingpiletechnologydesignparameterselection,theapplicablecondition,theconstructionprocess,inspectionandmattersofattentionintheconstructiondesignandanalysis.

Keywords:waterconservancyengineering;Softfoundationtreatment;Deepcementmixingpile

1前言

对于中小型的水利工程,如水闸、泵站、涵洞基础可以采用深层搅拌水泥喷粉桩(简称水泥搅拌桩)进行软土地基处理,能有效地加固软弱地基,减少软土层沉降和整体工程工后沉降,提高软土层的承载力,而且技术简单可行,经济合理。下面就对水泥搅拌桩的设计及施工要求做一个简单介绍。

2水泥搅拌桩复合地基承载力计算

水泥搅拌桩是在钻机钻进到设计标高,通过钻机钻头反向旋转,边提升,边由压缩空气输送水泥,使水泥和土体进行充分拌和,水泥与软土内的水发生水化反应并固结的过程,后期形成具有一定强度的水泥土桩。

水泥加固软弱地基后,水泥搅拌与未加固部分地基土形成复合地基,复合地基的强度包括搅拌桩桩体的强度和桩周土粘聚力增加后的强度,水泥搅拌桩与周围地基相比具有更高的抗剪强度。

2.1设计参数

水泥搅拌桩复合地基的主要设计参数有:粉喷桩的临界桩长Lc、桩间天然地基土承载力折减系数β、桩与桩间土的应力比n,桩周土的平均摩阻力qs,桩间、桩底天然地基土的承载力fsk、qp等,可以按照实验结果或规范取值。

2.2设计指标

①桩径D,根据目前国内工程的钻机设备,一般多取500mm,此外也有取550mm或其他值;②面积置换率m,根据桩的排列方式(多为正方形或梅花形)及桩距(一般为0.9～1.5m)计算;③桩身水泥土的无侧限抗压强度fcu及变形模量E,根据计算并进行实验确定;④桩长L,可由粉喷桩地基承载力fspk、单桩竖向承载力Ra计算得到或根据土层情况拟定(软土层厚度不大时宜贯穿,软土层厚度较大时可考虑桩、土的工作性能及经济原则取接近Lc的长度,如考虑施工的可靠性则不超过18～20m,多取15m以内);⑤单桩竖向承载力Ra,由设计计算确定;⑥粉喷桩地基承载力fspk,根据荷载确定。

2.3水泥搅拌桩设计需要注意的问题

①水泥品种选择,应注意地下水酸碱性(SO32+,CL-等离子含量)。②置换率m一般控制在0.4以下较经济。

3粉喷桩的施工

3.1粉喷桩施工准备

1)场地清理:施工前,按照技术规范要求进行场地清理、整平。

2)布桩图:根据施工设计图画出布桩图。布桩图上应标明引堤中心、桩号、堤基底宽线,每个桩应编号并量出设计桩长。

3)测量放样:测量人员按施工设计图,进行粉喷桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作。

4)材料:粉喷桩施工采用加固料为水泥,其质量、规格应符合设计要求,并具有出厂质保单及出厂试验报告,确保在有效期内使用,严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。运到工地的加固料水(泥),施工单位应对水泥质量进行抽样检验,抽样试验频率根据相关施工规范要求进行,一般要求每批量100t做1组。

5)水泥土强度试验:施工前应详细了解各施工现场的地质情况,选取有代表性的土层位置,钻孔取出一定数量的试样土进行必要的软土物理性质、含水量、有机质含量试验和水泥土配合比强度试验,以验证软土的性质和设计的水泥土(粉喷桩)强度能否达到要求。具体操作办法按《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》(TB101131.396)附录A执行。水泥粉喷桩施工工艺流程图如图1所示。

（图1水泥粉喷桩施工工艺流程）

3.2施工工艺试桩

1)粉喷桩施工前必须分区段进行工艺试桩,以掌握适用该区段的成桩经验及各种操作技术参数,包括:①钻机钻进与提升速度,钻进持力层时孔底电流值,送灰时灰罐与管道压力、搅拌的叶片旋转速度、喷停灰时间等。②喷粉和搅拌的均匀性,钻进、提升阻力变化及特殊情况施工处理措施等。③喷粉和搅拌的均匀性。

2)成桩工艺试验桩不宜小于5根。根据工艺试桩结果,经甲方和监理工程师审查批准后,作为该区段喷粉桩施工的依据。

3)施工过程中若需要更换电流表、喷粉计量仪等影响施工技术参数的设备时,则应重新确定施工技术参数,指导下阶段施工。

3.3施工工艺

工程施工可采用“一喷两搅”,即第一次喷粉结束后,再一次下钻复搅,复搅深度必须满足设计及规范要求,使水泥和土体充分拌和均匀。具体施工工艺流程如下:①根据布桩图放出桩位,用小木桩标示。②调平桩机,保证钻杆垂直度偏差≤1%。③调整钻杆对准要施工的桩位,桩位偏差不得大于5cm。④启动搅拌钻机,钻进50cm后,开动空压机喷压缩空气,以防止钻进时堵塞喷灰口,同时可以借助压缩空气减少负载扭矩,使钻进顺利。⑤钻到接近设计深度后,启动送灰系统。⑥钻到设计加固深度且电流表读数达到孔底电流后,此时,水泥必须已送到桩底,进行粉喷、搅拌、提升到设计桩顶后,停止送灰、送气。⑦当钻头提升至离施工地面0.5m左右时,改为慢速提升、停止送灰。⑧复搅。

3.4粉喷桩质量检测

1)开挖检查:成桩7d后进行开挖检测,开挖深度0.5～2.0m,目测成桩情况及搅拌均匀程度、桩径、桩位偏差等,检测频率2%。

2)粉喷桩施工质量容许偏差见表1。

表1粉喷桩施工质量容许偏差

3)桩体强度试验:成桩15d后,对粉喷桩进行抽芯检测,检验桩身连续性和均匀程度。成桩28d的芯样可进行室内桩体无侧限抗压强度试验,验证桩体整体强度及桩体变形情况,经取芯的桩需用水泥砂浆填满。该试验由业主组织安排。检测频率2%。

4)复合地基静载试验:对填土较高的路段、大型箱涵、桥头路堤等重要工点,成桩28d后,在交付使用前,应适当地做部分静载试验,以验证粉喷桩的单桩承载力及复合地基的承载力,检验其是否满足设计要求。抽检数量、比例由监理工程师及甲方会同设计单位确定。每工点不小于3点。

5)严格执行《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》(TB101131.396)的规定。

4结语

水泥搅拌桩在水利行业的防洪堤和围垦等工程中,可以作为地基加固的一个推广性的方案,特别是那些不需要水平力或水平力要求小的工程,经过充分论证和综合比较确定可以采用。