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工程师论文水泥土搅拌桩在软基中的应用

来源:职称论文咨询网时间:所属栏目:综合职称论文

  

  这是一篇发表在《中国水泥》的工程师论文。《中国水泥》(月刊)创刊于1986年,由中国水泥协会、中国建材技术装备总公司主办。《中国水泥》是建材装备行业唯一的专业技术期刊,内容充实,设计精美,主要面向全国建材企业,科研院所、大专院校、建材机械制造企业发行,本刊的宗旨是做机械制造企业的与建材企业的桥梁。获奖情况:全国优秀科技期刊。

中国水泥

  通过具体工程实例介绍了水泥土搅拌桩施工工艺的主要七个步骤,以及成桩后的均匀性、单桩承载力、复合地基承载力三个指标的质量检验方法与过程,最后通过具体试验数据进行分析,得出了各项指标满足设计要求的结果。由此可见,水泥土搅拌桩对软土地基加固技术是可行的,可以对地基起到良好加固的作用。

  关键词:水泥土搅拌桩;软土;承载力;质量检验

  水泥土搅拌桩是以水泥作为主要材料,通过机器在深层搅拌,将水泥与原地基的粉土、沙壤土等搅拌在一起,使软土凝结成具有整体性并具有一定强度的桩。水泥土搅拌桩适用于黏性土、淤泥质土、粉土和松散的沙土地基等。目前水泥土搅拌桩已经广泛应用于水利、建筑的地基处理中,现结合工程实例探讨水泥土搅拌桩在施工过程、检测过程中的应用。

  1工程概况及地质情况

  该水利工程为良村跌水工程,位于河北省南水北调工程石津干渠工程主干渠上,该跌水设计流量135 m2/s,上游设计水位5900 m,下游设计水位5760 m,宽度20 m,设计水位33 m。跌水工程是使上游渠道(或水库、排水区)水流自由跌落到下游渠道(或河、沟、库、塘)的连接建筑物。普遍用于落差集中处,也常作为渠道上的排洪、退水及泄水建筑物[1]。此跌水由进口连接段、控制段和出口防护段组成。该跌水设计水位33 m,采用重力式混凝土挡墙,挡墙高76 m,底板厚12 m,挡墙基础下为软弱土层,该基础整体稳定性和承载力不满足设计要求,故采用水泥土搅拌桩增加该基础的天然承载力。

  2水泥土搅拌桩的施工工艺

  2.1基本流程

  定位下沉切土搅拌—提升喷浆搅拌—下沉重复搅拌—提升重复搅拌—完毕移位。

  2.2施工工艺

  (1)准确定位。 搅拌机到达施工的桩位后应准确定位,孔位误差不得大于50 mm,并使钻机置平,使钻杆铅垂于地面,钻杆垂直度误差不大于1%[2]。(2)预搅拌。 将搅拌头一步步下沉,待搅拌机的冷却水循环正常后才能启动搅拌机,搅拌头运转正常后放松超重钢绳,搅拌杆沿导向架切土徐徐下沉,下沉速度应由电机的电流表监测,工作电流不得超过60A。如果下沉速度太慢,阻力太大,可通过输浆管送水稀释土体,以利钻进。(3)制备水泥浆。

  配制水泥浆的水泥应按批次进行检验,检验合格后方可使用。严格按照设计要求的配合比制备水泥浆,水泥浆各种配制材料的称量误差应控制在1% 内,将制好的水泥浆液存放在集料斗中。(4)提升喷浆搅拌。 当搅拌头抵达设计深度时,将搅拌头反转,同时喷浆提升搅拌,严格控制搅拌速度,边喷浆边搅拌边提升,将所喷浆液充分与黏土拌和均匀。(5)重复下沉,上升搅拌。进行第二次复搅,以达到[HJ1.75mm]充分搅拌的要求。(6)洗管。 向集料斗内注入清水,用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。(7) 移位。重复上述步骤,制作下一根桩。

  3水泥搅拌桩的质量检验

  工程采用轻型动力触探试验检验水泥土搅拌桩每米桩身的均匀性;采用单桩竖向抗压静载试验检验单桩承载力;采用单桩复合地基载荷试验检验复合地基承载力。以下详细介绍试验检测方法和标准。

  3.1检验数量

  轻型动力触探试验抽检比例1%且不少于3根,本次检验数量3根;单桩竖向抗压静载试验抽检比例1%且不少于3根,本次检验数量3根;单桩复合地基载荷试验抽检比例1%且不少于3根,本次检验数量3根[3]。

  3.2检测方法

  (1)轻型动力触探试验。

  动力触探试验可以用于检验土层的均匀程度,是利用一定的落锤能量,将与触探杆相连接的探头打入土中,根据打入的难易程度来判断土的工程性质的一种测试方法。触探指标表示每贯入一定深度所需要的锤击数,轻型动力触探以每贯入30 cm的锤击数以N10表示[3]。根据本工程地质条件主要为黏土,故采用轻型动力触探。本次试验采用的落锤重量10 kg,落距50 cm,探头直径40 mm,锤角60°,探杆直径25 mm。试验过程中触探杆最大偏斜度不应超过2%[4],锤击贯入应连续进行,保持锤击自由垂直向下,防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动。为保证锤击稳定进行,本次试验锤击速率每分钟20次;每贯入1 m,宜将探杆转动一圈半;当贯入超过10 m,每贯入20 cm宜转动探杆一次;当N10>100或贯入15 cm锤击数超过50次,可停止试验[4]。

  (2)单桩竖向抗压静载试验。

  试验采用油压千斤顶进行加载,荷载测量采用放置在千斤顶上的荷重传感器测定,沉降测量宜采用位移传感器测量。试验完毕后将试验数据进行分析,当单桩竖向抗压极限承载力统计值极差不超过平均值的30%时,取其平均值为单桩竖向抗压极限承载力;当极差超过平均值的30%时,应分析极差过大的原因,结合工程实际情况进行综合分析,采取相应措施,必要时可增加试桩数量[5]。

  (3)单桩复合地基载荷试验。

  单桩复合地基载荷试验对复合地基通过刚性承压板逐级施加竖向荷载,观测试验承压板随时间产生的沉降量,以确定复合地基承载力特征值。本次试验加载采用油压千斤顶分级加载,每级加载取最大加载量的1/8,每级加载前后各读一次沉降量,以后每隔30分钟测度一次,当每小时沉降量小于01 mm时,则认为已经达到相对稳定,可以加载下一级荷载。当出现以下3种情况时可终止加载。①沉降量急剧增大,土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;②承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%;③当达不到极限荷载,而最大加载压力已大于设计要求值的2倍[3]。

  3.3检验分析结果

  (1)轻型动力触探试验结果。

  试验对3根水泥土搅拌桩的均匀性进行了检测,从桩顶向下每30 cm检测一次,直到检测到设计桩长8 m处。试验过程中每贯入30 cm的锤击数N10均为满足试验规程。从3根试验桩试验结果分析,当检测到桩长81 m处时检测层仍为水泥土,证明水泥土搅拌桩无断桩现象,且检测桩长大于设计桩长,均匀性满足要求。

  (2)单桩竖向抗压静载试验。

  工程共完成单桩竖向抗压静载试验3个点,编号SD1,SD2,SD3。并对试验数据整理绘制压力-沉降曲线,其中SD1最大荷载14136 kPa,最大沉降866 mm,特征值对应沉降量292 mm,单桩地基承载力7068 kPa;SD2最大荷载14136 kPa,最大沉降816 mm,特征值对应沉降量246 mm,单桩地基承载力7068 kPa;SD3最大荷载14136 kPa,最大沉降872mm,特征值对应沉降量294 mm,单桩地基承载力7068 kPa,满足设计要求(见表1)。

  4结论

  从试验结果来看,水泥土搅拌桩对软土地基加固技术是可行的,可以对地基起到加固的作用。同时水泥搅拌桩具有能够充分利用原有地基土,节约资源,降低施工成本;施工时噪声少、对周边干扰少的优点,且适用地质条件范围较广,可以大力推广应用。但由于其施工工艺要求较高,深层搅拌属于隐蔽性施工,不宜监控,因此现场施工人员应严格按照规范施工,层层把关,确保施工质量达到规范及设计要求。

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