粉体喷搅法水泥土搅拌桩在河南省舞钢市新近粘性素填土地基中的应用.pdf

岩土工程界 第11卷 第9期地基基础工程 〔 收稿日期 〕 2008 - 03 - 05 粉体喷搅法水泥土搅拌桩在河南省舞钢市 新近粘性素填土地基中的应用 张金来 1 张银启 2 潘广灿 2 河南省有色金属地质矿产局第四地质大队 摘 要 结合舞钢工程实例,说明通过粉体喷搅法处理新近人工填土地基的可行性及施工工艺。 关键词 粉体喷搅法水泥土搅拌桩 新近人工填土 粉体喷搅法采用强度等级为32. 5级及以上的 普通硅酸盐水泥粉体形成的水泥土加固体作为复合 地基,属水泥土搅拌法中的干法施工,适用于处理正 常固结的淤泥与淤泥质土、 粉土、 饱和黄土、 素填土、 粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等软弱地 层地基加固。新近粘性素填土由于随机堆积、 没有 经过压实处理,松散多孔,未固结,工程地质性质严 重不均,采用粉体喷搅法复合地基处理少有先例。 1 工程简况 舞钢市政府办七层住宅楼含地下室位于舞 钢市湖滨大道北侧,东西长43. 2m,南北长13. 4m, 上部建筑由舞钢市建筑设计室设计。由于天然地基 不能满足上部建筑荷载要求,经多方案对比、 分析, 决定采用水泥粉体喷搅法搅拌桩进行处理。 第 ① 层新近粘性素填土黄褐色,稍湿,主要为 粘性土,顶部稍密实、 坚硬,下部多孔洞,结构松散, 可塑 软塑,为新近人工填土,含水量30. 5 ,尚未 自重固结。层厚1. 3～3. 8m。第 ②层淤泥及淤泥 土黄褐色,饱和,流塑状态,底部软塑,粉质含量高, 含少量豆状铁锰质结核,具小孔隙,为池塘底部淤积 物,工程地质性差,层厚0. 9～3. 20m。第 ③ 层粉土 浅灰褐色、 稍密 中密、 湿,具小孔隙,含豆状铁锰质 结核,摇振反应慢,干强度中等 低等,韧性低,断面 粗糙,无光泽,层厚2. 7～4. 0m。第 ④层圆砾稍 密 中密状态,粒径一般15～60mm,最大130mm。 磨圆度较好,砾石含量35左右,砾石间被灰红色 中砂及少量粘性土充填。本层未揭穿,最大揭露深 度12. 50m,最大揭露厚度5. 10m。 2 施工设计参数 共设计喷粉桩765根,桩距以800mm800mm, 800mm900mm为主,局部采用梅花形布桩,桩径 500mm,桩长保证进入第 ④ 层圆砾层 ≥500mm,以最 终慢速电流 ≥80A为终孔标准。固化剂采用32. 5 普通硅酸盐水泥,每米掺灰量为55kg,桩顶控制在 自然地坪最低点以下500mm,为保证桩头质量及第 ② 层淤泥及淤泥质土段水泥土的强度在桩顶标高以 下3m复搅。处理后的单桩承载力 ≥100kN,复合地 基承载力标准值 ≥150kPa。本工程上部第 ① 层新近 粘性素填土松散、 未固结,在设计时桩间土承载力不 再考虑,第 ② 层淤泥及淤泥质土桩侧阻力较小,且由 于设计桩长较短,喷粉桩单桩承载力中桩端承载力 占较大比重,施工时须特别注意桩端进入圆砾层至 小500mm,以保证单桩承载力。 3 施工工艺 施工工艺流程为平整场地 → 测放轴线 → 定桩 位 → 桩机就位调平 → 预搅下沉至设计加固深度 → 边 喷粉边搅拌提升至预定的停灰面桩顶标高以上 500mm→ 重复搅拌下沉至设计加固深度 → 重复搅拌 上升至桩顶下3. 0m后开始边喷粉边搅拌上升至停 灰面桩顶标高以上500mm→停止喷粉上升搅拌头 到地面 → 结束一根桩的施工 → 移机到下一根桩位。 施工工艺要求如下 1测定桩位及地面标高本工程的置换率高, 属基础下布桩,要求现场的轴线测放要准确,对每根 轴线的桩位要一次性布置完,反复校对检查。轴线 用木桩标识,桩位用竹筷标识,并撒上白灰,便于找 桩。报请甲方及监理验收结果所有轴线及桩位偏差 均在规范要求之内。对每一条基均测定3个地面标 高控制点,以便施工时控制桩顶标高,确定停灰面及 复搅深度。 2桩机就位设备必须平整稳固,采用垂线控 14 地基基础工程GEOTECHN I CAL ENGI NEER I NG WORLD VOL. 11 No. 9 制,使立轴钻杆垂直,垂直度 ≤1. 5 ,确保施工桩体 不发生倾斜,并使钻头准确地对准桩位,对中误差不 大于5cm。 3停灰面及复搅深度的确定停灰面要保证 高出桩顶设计标高500mm 要求误差小于100mm。 复搅深度3m。 4喷粉严格控制每根桩的喷灰量,并有每根 桩的灰量记录,检测电子称是否灵敏可靠,以便准确 地控制喷灰量及喷灰连续性、 均匀性,使其满足设计 要求。喷粉时,灰罐内的气压比管道内气压高0. 02 ～0. 05MPa,以确保正常送灰。水泥入小灰罐前必 要时过滤,以防杂物堵塞管道。施工中如遇到管道 不通,应迅速采取疏通措施,如果喷灰中断,应及时 停钻,记下断灰位置,排除故障恢复启动后,必须向 断灰面以下钻进0. 5m,然后再喷灰提钻,以防断桩。 5制桩成桩速度不能太快,提升速度严格控 制提升速度 0. 8 ～1m /min。每次上升或下沉,要 求成桩速度必须均匀。确保桩端进入圆砾层不小于 500mm,施工时我们特别注意钻到圆砾层时,换成最 慢速,发挥设备的最大能力,以最终慢速电流 ≥80A 为终孔标准,以保证桩端座在坚硬的圆砾层上,保证 单桩承载力。 4 施工效果评述 按照有关规范要求,对已完成的水泥土搅拌桩, 采用了4种质量检验方法,分述如下 1轻便动力触探试验主要检验7d龄期内桩 身强度,共检验了38根,轻型动力触探击数N10 较高,平均击数均天于36击。依据有关规范,确定 7d龄期内桩身强度均450kPa。 2开挖自检施工过程中,经常对施工桩开挖 自检。首先是外观检查成桩均匀,桩径均能满足设 计要求。其次是用钢杆检查桩头三天强度,比较坚 实,效果较好。 3桩身强度检验对每条建筑轴线利用钻机 采用二重管采取水泥土样2组,做抗压强度试验,试 验结果均符合设计要求表 1 。 4复合地基载荷试验经复合地基检测单位 检验。共做了4个试压点,检测结果均符合设计要 求表 2 。 表1 桩体抗压强度试验成果表 桩号234568 134 189 354 364 489 568 687 723 760 龄期/d8828282835353528282828 抗压强度/MPa 1. 9 2. 7 3. 0 4. 0 4. 6 7. 0 6. 4 5. 4 4. 1 5. 5 4. 0 6. 3 表2 复合地基承载试验结果表 试验点编号124185346645 复合地基承载 力基本值/kPa 189174169203 5基坑开挖检验经载荷试验合格后,基坑采 用人工方法进行了开挖,桩位偏差及桩身倾斜均在 规范允许范围内;桩身结构完整、 搅拌均匀,均符合 设计要求。 从轻便触探、 开挖自检、 桩身强度检验,还是基 坑开挖检验,粉体喷搅法水泥土桩桩身强度均超过 了设计所要求的桩身强度,复合地基承载力有了显 著的提高,均超过了设计要求的承载力。因此,通过 采用深层搅拌桩对该场地人工填土地基进行加固处 理后,大大地提高了地基的承载力,加固效果显著。 加固结果均满足设计要求,并被评为优质工程。 5 结论 粉体喷搅法水泥土桩应用于处理新近粘性素填 土地基技术上可行、 经济上合理,但在工程应用中, 应注意以下问题 1水泥用量每米的水泥用量符合设计要求。 喷粉时,应采用自动记录的仪器,避免人为操作的误 差,一定要控制好喷粉的均匀性和连续性,。 2桩长和桩身质量要确保桩长达到设计要 求,成桩过程严格按照规范进行控制,桩端进入持力 层应有足够深度。 3成桩速度严格按照设计要求的速度 0. 8 ～1m /min ,保证均匀搅拌。 4成桩的垂直度 ≤1. 5及桩位对中误差应 小于10mm。 5由于新近粘性填土未经压实,多孔,未固 结,工程地质性质差别大,其地基承载力不可靠,设 计时不计入桩间土承载力,仅作为一种安全储备。 当新近粘性素填土含水量小于30时不宜采用粉 体喷搅法水泥土桩复合地基加固。 参考文献 [1 ] 江正荣.地基与基础施工手册[M ].北京中国建筑工业出版, 1997. [2 ] 林宗元.岩土工程治理手册[M ].沈阳辽宁科学技术出版社, 1993. [3 ] 中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范JGJ79 - 2002 [ S].北京中国建筑工业出版, 2002. 第一作者通讯地址郑州市郑东新区16号河南有色金属地 质矿产局第四地质大队 邮编 450000 24