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釘形水泥土雙向攪拌樁在深層軟土基礎處理中的應用

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1、項目概況 本項目所處區(qū)域為天津市東部，基本為南北走向，位于渤海灣西岸的大清河水系沖積平原，地形平坦，大部為鹽田、蝦池，和去土坑。在地貌上因平原沉降帶和渤海沉降區(qū)而主要表現(xiàn)為大清河、子牙河水系的沖積平原及海漫、海浪造成的沖積平原。 2、地質(zhì)條件分析    根據(jù)本工程的地質(zhì)詳堪資料，在鉆孔所揭示的深度范圍內(nèi)，場地地層均屬第四紀沉積層。對其地基土層時代、成因和工程地質(zhì)性質(zhì)進行了綜合分析表明，擬建工程場區(qū)范圍多為蝦池及魚塘，存在大量溝渠，地基土層工程地質(zhì)性質(zhì)多數(shù)為差～較差，存在厚度較大的軟土和軟弱土，特別是在第I海相層(Q42m)中③-2層及③-3層存在天然含水量大、壓縮性大的高壓縮性軟弱土，呈可塑～軟塑狀態(tài)，局部流塑狀態(tài)，壓縮性高，力學強度低。這種地基土承載力較低，含水量高、壓縮性大、土層性質(zhì)復雜多變，不能滿足工程建設的要求，甚至導致建筑物在建成后很久仍在沉降，造成不穩(wěn)定隱患。 3、基礎處理方案的選擇 目前，國內(nèi)在對深層軟土基礎的處理中，樁基工程設計存在很多問題，主要在于對“土”性的認識不夠，獲取“土”性的手段不夠，大多僅局限于室內(nèi)試驗和原位測試實驗，導致獲取的土質(zhì)參數(shù)不符合實際。而且在施工過程當中，設計不斷變更，對樁基沉降計算可靠性低，對樁基設計隨意性大。 常見的深層軟土處理方法主要分為排水固結(jié)和復合地基處理。排水固結(jié)效果好，造價低，但需要施工工期長，路基要有一定的時間進行預壓，鑒于本次工期緊張，設計推薦采用復合地基處理軟土。本項目軟土深度較深，對于這種大規(guī)模軟土地基深層處理，在滿足規(guī)范要求和完工后沉降和穩(wěn)定性的前提下，還應充分考慮工程造價和工期要求。針對這種情況，設計采用了先進的雙向釘形水泥土攪拌樁 (以下簡稱釘形攪拌樁)來處理軟基。 釘形攪拌樁是通過對現(xiàn)有的常規(guī)水泥土攪拌樁成樁機械進行簡單改造（圖1），配上專用的動力設備及多功能鉆頭，采用同心雙軸鉆桿，在內(nèi)鉆桿上設置正向旋轉(zhuǎn)葉片并設置噴漿口，外鉆桿上安裝反向旋轉(zhuǎn)葉片。通過外桿上葉片反向旋轉(zhuǎn)過程中的壓漿作用和正反向旋轉(zhuǎn)葉片同時雙向攪拌水泥土的作用，阻斷水泥漿上冒途徑，保證水泥漿在樁體中均勻分布和攪拌均勻，確保成樁質(zhì)量。 1—外鉆桿上的反向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片； 2—內(nèi)鉆桿上的正向旋轉(zhuǎn)攪拌葉片； 3—內(nèi)鉆桿； 4—外鉆桿   圖1雙向攪拌樁機械示圖 4、本項目釘形攪拌樁的應用 4.1 施工準備 （1）施工前應根據(jù)被加固土的性質(zhì)及單樁承載力要求，確定攪拌樁水泥摻入比。 （2）每個工點施工前必須先打不少于3根的工藝試驗樁（位置選擇在橋頭的密集段的邊坡范圍），以檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術(shù)參數(shù)。 （3）掌握滿足設計單樁噴漿量（由水泥摻入量、水灰比計算）的各種技術(shù)參數(shù)； 檢驗樁身的無側(cè)限抗壓強度是否滿足設計要求；檢驗復合地基承載力是否滿足設計要求。 （4）根據(jù)設計要求和試樁資料選取專門的施工機械；應核實場地地基承載力是否滿足機械施工要求，如不滿足應采取相應的工程措施； （5）按照設計圖表的要求進行施工放線、確定樁位，并對場地進行大致平整； （6）構(gòu)造物基底額樁頂高程應根據(jù)構(gòu)造物的底高程進行計算確定，同時應考慮鑿除50cm樁頭的影響； （7）攪拌機具運至現(xiàn)場后進行安裝調(diào)試，待轉(zhuǎn)速、壓力及計量設備正常后就位； （8）根據(jù)試樁得到的最佳灰漿稠度、工作壓力、鉆進及提升速度等技術(shù)參數(shù)，制定質(zhì)量控制措施及施工組織設計（包括打樁順序）。 4.2 釘形攪拌樁的施工工藝 （1）釘形攪拌樁的施工工藝流程如下： a）攪拌樁定位：攪拌機到制定樁位并對中； b）噴漿下沉：啟動攪拌機，是攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)（外鉆桿逆時針旋轉(zhuǎn)，內(nèi)鉆桿順時針旋轉(zhuǎn)）切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉，直到擴大頭設計深度； c）施工下部樁體：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將攪拌葉片收縮到下部樁體直徑；噴樁切土下沉，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉，直到設計深度，在樁端應就地持續(xù)噴漿攪拌10秒以上； d）提升攪拌：攪拌機提升、關(guān)閉送漿泵，兩組葉片同時正反向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直至擴大頭底面標高； e）伸展葉片：改變內(nèi)外鉆桿的旋轉(zhuǎn)方向，將攪拌葉片伸展至擴大頭徑；提升攪拌，提升鉆桿，兩組葉片同時正反方向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直到地表設計或樁頂標高以上50cm； f）切土下沉：攪拌機沿導向架向下切土，同時開啟送漿泵，向土體噴水泥漿，兩組葉片同時正、反向旋轉(zhuǎn)切割、攪拌土體，攪拌機持續(xù)下沉，直到擴大頭設計深度； g）提升攪拌：關(guān)閉送漿泵，兩組葉片同時正反方向旋轉(zhuǎn)攪拌水泥土，直到地表或設計樁頂標高以上50cm。 （2）成樁要求  a）釘形攪拌樁屬于非擠土樁，一般情況下對施工順序無特殊要求；若施工場地一側(cè)靠近建（構(gòu)）筑物，應從靠近建（構(gòu)）筑物一側(cè)由近向遠施工；若施工現(xiàn)場一側(cè)靠近邊坡，應從靠近邊坡一側(cè)由近向遠施工，在邊坡施工時應采取可靠的防護措施，防止邊坡失穩(wěn)和機械安全。 b）樁位偏差不大于50cm，樁徑和擴大頭高度不小于設計值。 c）樁長由設計和施工工藝參數(shù)控制，施工至設計樁底附近應注意最后30s電流和進尺參數(shù)，其值由工藝性試樁確定。 d）成樁過程中應控制水泥漿的比重，并符合有關(guān)技術(shù)要求。 （3）水泥漿應連續(xù)供應，如發(fā)生斷漿現(xiàn)象，必須復打，復打重疊長度必須大于1.0m。漿液拌和均勻，不得有結(jié)塊；漿液不得離析或停滯時間過長，超過2小時應停止使用。 5、質(zhì)量檢驗    釘形攪拌樁必須由專門的檢測單位進行質(zhì)量檢測 （1）    成樁質(zhì)量檢查 釘形攪拌樁質(zhì)量控制應貫穿施工全過程，應堅持全程的施工監(jiān)理。在施工過程中隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。檢查重點是：水泥用量、樁長、內(nèi)外鉆桿轉(zhuǎn)速、攪拌機提升和下沉速度、停漿處理方法和單樁施工時間等。 （2）    樁身質(zhì)量檢測 a）釘形攪拌樁成樁7天后采用淺部開挖觀察樁體成型情況和攪拌均勻程度，并可檢驗樁身直徑，檢查頻率為1‰，且不少于3根。 b）釘形攪拌樁成形28天后應進行標準貫入試驗和取芯進行室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗，鉆孔直徑應不小于108mm，以保證試塊尺寸；檢驗樁數(shù)應隨機抽取總樁的5‰，且不少于3根。 c）釘形攪拌樁擴大頭部分宜在小直徑樁外取芯，通過芯樣對樁長、擴大頭長度、強度、均勻性等綜合評價； d）鑿除軟樁頭后長度不小于設計樁長，擴大頭高度為3m。樁芯28d無側(cè)限抗壓強度應滿足表1     樁芯28d無側(cè)限抗壓強度         表1

樁身上部（樁頂～2/3L） 樁身下部（2/3L～樁尖） ≥1.0MPa ≥0.8MPa

（3）    釘形攪拌樁質(zhì)量檢測標準詳見表2                   釘形水泥雙向攪拌樁質(zhì)量檢測標準                 表2

項目 序號 檢查項目 容許偏差值 檢查方法 檢查頻率 單位 偏差值 保證 項目 1 樁徑 不小于設計值 鋼卷尺量測 ≥2% 2 樁長 不小于設計值或電流、鉆進速度控制值 鉆芯取樣結(jié)合施工記錄 100% 3 擴大頭高度 不小于設計值 鉆芯取樣結(jié) 合施工記錄 ≥0.5% 4 水泥摻入量 不小于設計值 查施工記錄 100% 5 樁身強度 不小于設計值 標貫試驗和強度試驗 ≥0.5% 6 承載力 不小于設計值 荷載試驗 ≥0.1% 7 水泥質(zhì)量 符合國家標準 送檢 2000m3且每單項工程不少于一次 一般項目 1 提升和下沉速度 m/s ±0.05 測單樁下沉 和提升時間 10% 2 水灰比 g/cm3 ±0.05 水泥漿比重 每臺泵不少于一次 3 外加劑 ±1% 按水泥重量比計量 每臺泵不少于一次 4 噴漿量 ±1% 標定 每臺泵一次 允許偏差項目 1 樁位 mm ±50 鋼卷尺量測 2% 2 垂直度 1% 測機架垂直度 5% 3 樁頂標高 mm +30，-50 扣除樁頂松散體 2%

（4）承載力的檢測 釘形攪拌樁復合地基承載力檢驗應采用復合地基靜載試驗和單樁載荷試驗。載荷試驗必須在樁身強度滿足載荷試驗條件，并宜在成樁28d后進行。檢驗數(shù)量為總樁載的2‰，且每個單項工程不少于3點。 6、結(jié)束語 釘形水泥土雙向攪拌樁由于樁身強度的大幅度提高及樁身結(jié)構(gòu)的更趨合理，它能攪拌均勻，上層葉片的同時反向旋轉(zhuǎn)，阻斷了水泥漿上冒途徑，強制對水泥漿就地攪拌，冒漿現(xiàn)象徹底解決；對樁周土體擾動小，受力合理，能將上部荷載傳到地基深處，減小復合地基沉降，與常規(guī)水泥土攪拌樁相比復合效果更佳，從現(xiàn)有的工程實例看，其綜合經(jīng)濟效益比常規(guī)水泥土攪拌樁節(jié)省投資約25%，并且隨著處理軟土深度的增加，其經(jīng)濟效益和社會效益越發(fā)明顯。
發(fā)布：2007-07-25 11:54    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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