湿喷桩在软基处理技术中的应用论文_张奋

华西工程建设设计有限公司海南分公司 海南省海口市 571100

摘要:近几年,地基处理技术不断发展复合地基处理技术被广泛运用于软土地基的处理土。深层搅拌桩(湿喷桩)加固效果明显,能有效地解决该路高填方路段带来的问题,保证路基的安全使用,可以充分满足基础承载力(≥100KPa)和不均匀沉降指标(0.1%)的要求,不会出现滑移或倾覆现象。深层搅拌桩(湿喷桩)技术成熟,施工速度快,工期短,特别是深层搅拌桩在该地区使用较为普遍,工程成功经验很多,被证明是一种适合该地区的,行之有效的地基加固方法。软基处理的最大深度一般不超过15m,桩处理深度在6-15m之间为最佳。

关键词:湿喷桩;软基处理技术;应用

1、软基处理技术的概括和项目的举例分析

在我国的道路修建过程中,受到地理位置的限制,相当多的路段不得不修建在有软基的路基上,在参于万宁市高速路龙滚立交至凤园旅游公路路基路面软基处理过程中,根据地勘报告桩孔报告龙滚立交至凤园段桩号K1+378.52~K1+681.48,处理长度302.96m,软基层最大厚度达到7.5m,对于深度较大的软基处理,对比常用的几种处理方式PTC管桩、粉喷桩、湿喷桩等。

龙滚立交至凤园公路项目全长4.080公里,跨越地域水系发达,仅桥梁就有3座,K1+378.52~K1+681.48段为水田,位于下朗沟河下游,水系路网分支成为了水田灌溉的支持,也使得道路路床土毛细水较多,桩孔样土多为湿度大的粘土,软土层深度达到平均8m,需要做路基处理后换填适宜做路基土的普通土。考虑到项目软基周围地形较为中间低俩边高,软基路基边缘为较为松散的可塑状的粉质粘土,且软基深度大,对比水泥土搅拌桩、水泥土搅拌桩的方案,再结合项目经济为政府出资,控制项目造价,最终选出一种能有效处理软土地基又能减少地质扰动和坏境破坏,产生较高经济效益比的处理方案,即为湿喷桩软基处理技术。下面列出了项目几种软基处理方法的比较成果

2、湿喷桩设计

(一)湿喷桩设计概况和参数

①本次工程采用湿喷桩具体处理范围详见“软基处理路段划分”表。湿喷桩处理总长度约为:166970m,总面积约为:26029.320 m2,处理深度详见本道路软基处理纵断图。主要用于软基处理深度不超过15m的地质范围。同样考虑到拆迁,气候等因素的干扰,本次湿喷桩预计施工期约3-5个月,具体工期安排需根据要求、施工队伍条件、施工管理等因素由甲方确定。

②水泥选用425号普通硅酸盐水泥,水泥的掺入比为15%。

③根据地质报告内容,本次工程地下水对混凝土具有弱或没有腐蚀性,因此本次软基处理不需要掺加外掺剂。

④湿喷桩设计桩径0.5m,桩间距1.2m,三角形布置。湿喷桩要打穿淤泥层进入粘土至少0.5m。

⑤湿喷桩的验收标准:28天复合地基承载力不小于100KPa,

⑥施工时要先挖除软基范围现况表层土至整平层标高处,然后施工湿喷桩,待湿喷桩复合地基承载力达到设计要求后方去掉多余桩头部分直至基础底标高处。

⑦湿喷桩处理长度为:自整平层标高至桩底要达到持力层下至少50cm处。

⑧湿喷桩处理宽度范围详见软基平面设计图,湿喷桩处理桩长和处理宽度详见软基平面设计图。整平层标高和桩顶停浆面详见“软基处理路段划分”表。

⑨为了给今后大面积施工提供可靠的工艺数据,保证工程质量,需要进行湿喷桩试桩,试桩频率为3根/100m。

⑩在湿喷桩桩顶范围再铺设一层20cm砂垫层然后在砂垫层上铺设一层土工格栅,其目的主要是为平衡桩土应力比,土工格栅的搭接宽度为20cm,土工格栅的规格如下:

3、湿喷桩软基处理技术的施工工艺

(1)工艺要求

①进行湿法水泥搅拌桩施工的场地,事先应整平,必须清除地面以下的一切障碍物(包括石块、树根和垃圾等),准确地进行桩位放样,场地低洼或水塘地段应先排水清淤后再回填素土(不得回填杂填土)至整平高程;

② 施工机械:深桩施工机械动力应大于45KW以上,钻头叶片三层,每层两片,上下层间距300mm,水平两片叶片夹角30度,每片叶片宽100mm。

(2)施工注意事项

a. 水泥浆液应严格预定的配比拌制。准备好的浆液不得离析,不得停置过长,超过2小时的浆液应降低标号使用;浆液倒入集料时应加过滤,以免浆内结块,损坏泵体。

b. 泵送浆液前,管路应保持潮湿,以利输浆。现场拌制浆液,应有专人记录水泥用量,并记录泵送浆开始、结束时间。

c. 供浆必须连续,拌和必须均匀。一旦因故停浆,为防止断桩和缺浆,应使浆搅拌机下沉至停浆面以下0.5m,待恢复供浆后,再喷浆提升。因故停机超过3小时,为防止浆液硬结堵管,应先拆卸输浆管路,清洗后备用。

d. 水泥浆液应添加生石膏2%(水泥重)。

e. 对深层搅拌桩招标施工应注重工程经验丰富的队伍。

⑦ 水泥搅拌桩施工参数建议

a. 钻进速度≤1.0m/min为宜,为保证桩体含灰均匀性,钻进时不宜带浆,在钻进的同时,按确定的水灰比拌制水泥浆(一般为0.4~0.5)。水泥浆制作预搅必须大于4分钟时间后才能进入喷浆池,喷浆池内必须随时搅拌以保证水浆不离析。

b. 喷浆搅拌提升,速度应<0.8m/min,边喷浆边搅拌提升,搅拌轴转动速度应尽量用快挡。

c. 全桩进行复搅,复搅及提升速度<0.8m/min,将剩余水泥浆喷完。

d. 检查浆桶中水泥浆是否喷完,如没喷完,重复以上步骤直至水泥浆喷完。

对于采用湿法水泥搅拌桩处理的小型构造物路段,施工前需将原地面整平至整平高程,整平高程应高于基础底标高50cm,然后沿构造物轴线方向布桩。待湿法水泥搅拌桩施工完毕后,需经检测达到良好以上或养生至设计强度的80%以上,才可挖至桩顶高程,然后施工通道基础。

在湿法水泥搅拌桩施工前需先安排试桩,试桩后安排质量检测,根据试桩和质量检测结果验证和调整施工工艺参数和设计。

(3)填土等载预压

① 路床顶面设计高程以下路基压实标准及路堤填料使用同一般路基。

② 填土预压高程=路床顶面设计高程。

③ 等载预压高程=路床顶面设计高程+等载高度。

④ 填土预压的等载土方均用素土填筑,压实度为≥85%。

(4)其他

① 特殊路基下沉后,路堤边坡坡率、路堤宽度、高度均会发生变化,设计时已予以考虑。填筑路堤时,应按设计边坡、侧坡加宽或现场实测推算值连同施工加宽值(单侧50cm),与路基填筑同步施工,确保其压实宽度大于路堤设计宽度,并保证削坡后有效的断面尺寸和路基宽度。

② 排水系统施工质量的好坏,直接影响到加固效果和预压时间的长短,因此排水工作必须贯穿于施工全过程。

③ 河塘段边沟外侧土堤与路基主体同时填筑。施工时必须避免高堆填快速施工。应薄层摊铺,分层充分碾压。填筑时加强观测,控制施工速率。

④ 施工中,如果发现地质条件与设计有出入时,经监理工程师研究同意后,可会同设计代表作适当调整。

(5)观测

为满足安全施工的要求,施工、监理部门应加强动态观测。一般软土路段的观测,主要是针对路中心处的地面总沉降和路堤坡脚外的地面高程和位移的变化情况。观测工作由施工单位负责,现场的测试设备和标志也由施工单位严加保护。

为了确保路堤填土的安全施工,防止软土地基失稳,要控制施工填土速率一般(按1m/月控制),水泥桩处理区可适当放大,设计要求按以下观测标准控制:

地面沉降:≤10mm/d,边桩水平位移:≤5mm/d。有条件时可在重点路段布置深层侧向位移观测。

参考文献:

[1]杨顺安.软土理论与工程[m].北京:地质出版社,2000

[2]黄新.水泥加固土硬化机理初探[j].岩土工程学报,1994

[3]龚晓南.地理处理手册[m].北京:中国建筑工业出版社,2008

论文作者:张奋

论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期

论文发表时间:2019/7/19

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