综合辅导:水泥喷粉深层搅拌桩沉桩问题分析及处理
来源:优易学  2011-3-24 13:16:22   【优易学:中国教育考试门户网】   资料下载   建筑书店

 

  2)施工工艺方面
  在施工工艺方面,针对沉桩问题,结合地质情况较差的实际,在施工工艺上找沉桩的原因。试桩时各施工参数(钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等)作了有效控制。在第二次试桩52根桩中,采用不同钻进速度、不同钻头转速、不同提升速度、不同喷粉压、不同水泥用量进行严格控制。试桩中虽然采用加大喷粉量至75kg/m,仍未解决沉桩问题。
  察看试桩现场,试桩桩位砂垫层表面存在大量淤泥,据分析软塑~流塑状淤泥是在喷粉施工时风压气流的作用下,搅拌过程中因受扰动发生液化,液化的淤泥上涌至地表面,造成桩体范围内淤泥质的减少而沉桩。
增加喷粉量解决不了沉桩问题的原因在于:
  (1)增加喷粉量即增加桩体自重力;
  (2)增加喷粉量导致喷粉在桩体内吸水量增加,引起桩体周围土体孔隙压力消散加快、产生下沉,短时间对桩体的负摩阻力增大,因增加喷粉量水泥加固土的强度提高不显著,在喷粉初期,水泥加固土的强度仍承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。
  3、处理方法
  通过以上分析,沉桩是由于在喷粉初期,土体受扰动,水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩。改用在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工可以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力发生沉桩问题。主要原因:
  (1)早强剂可以使水泥加固土的强度迅速提高,而早强剂在水泥浆中搅拌可以较均匀;
  (2)水泥浆液注入土体发生水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体时,浆液本身存在足够水,不需吸收天然地基的水,并未引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生对桩体的负摩阻力。
  因此,改用喷浆法施工并在水泥浆液中加入适量的早强剂,以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力的作用而发生沉桩的问题。
  喷浆施工参数:
  成桩直径:   50㎝   
  钻进速度: 控制在2~3档(30~50cm/min)
  电流表读数: 进入持力层I≥60A 
  桩底持续喷浆搅拌时间:   ≥30s   
  提升喷浆速度:  ≤30cm/min  
  喷浆压力:  0.6~1.0Mpa  
  水泥浆水灰比:  0.5  
  早强剂掺量(水泥掺比):  0.8%  
  水泥浆搅拌时间:   ≥30min(每拌)  
  喷浆搅拌桩施工工艺按中华人民共和国交通部发布《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96关于加固土桩技术规范进行。全部穿过淤泥进入持力层50㎝。以上施工参数进行现场试桩,试桩七天后进行桩体抽芯检测,从桩体抽芯结果来看,成桩连续性与完整性均较好,无沉桩问题。由业主组织设计单位、监理单位和施工单位召开软基处理技术专题会议,决定K9+753~K10+836桥头186m原采用喷粉法施工搅拌桩改为喷浆法施工,原合同单价不变。该段在改用喷浆法施工后,无出现沉桩问题,证明采用喷浆法施工的搅拌桩解决沉桩问题是有效的。工程造价变化不大,经济上是可行的。
  三、结语
  在高含水量软基中采用深层搅拌桩处理,从降低地基含水量考虑,常常选用喷粉法施工。而当采用喷粉法出现沉桩问题时,改用在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工来解决沉桩问题。经实践证明采用喷浆法施工的搅拌桩解决沉桩问题是有效的、经济上是可行的。
   一、前言: 
  深层搅拌桩经过近二十年的发展,由于施工技术和施工机械的成熟已经被广泛地用于软土地基加固、边坡支护、基坑及堤坝防渗等方面。深层搅拌桩可以增加软土地基的承载力,减少沉降量,提高边坡的稳定性,以及具有快速、经济、有效等特点,而被应用在公路桥头软土地基上,以加快公路的施工进度,消除或缓解桥头跳车等问题。其施工方法分为喷粉和喷浆两种方法。设计人员在地基天然含水量大于60%的情况下,从降低地基含水量考虑,常常选用喷粉法。由于地质条件千变万化,其中若存在淤泥含水量过大,采用喷粉法则可能出现沉桩问题。以下通过对采用喷粉法出现沉桩工程问题分析及提出处理方法与同行探讨。
  二、工程实例
  1、工程简况
  某高等级公路在K9+753~K10+836桥头186m采用水泥喷粉桩处理,水泥喷粉桩按正三角形布置,桩径采用50cm,桩距1.5m,平均桩长10m,水泥掺入比15%,即每延米50kg水泥,标号425#。施工单位在施工配套设备进行标定、试桩方案经过监理单位和业主单位同意的情况下采用喷粉法进行试桩试验,共试59根,其中的21根桩发生沉桩,沉桩深度一般为1.1m~4.5m不等。
  2、沉桩原因分析
  水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体。因此,可从地质、施工工艺两方面来分析沉桩原因。
  地质方面,由于各地质层土质的差异而产生水泥加固土的效果不同,一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(PH值)较低的粘性土加固效果较差。各地质层的含水量的不同,也是引起水泥和土一系列化学反应而形成强度的速度不同的原因。
施工工艺方面,水泥与土搅拌不均匀,甚至水泥与土无法混合。这与施工机械的各施工参数有关,如钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等有关。必须通过试验桩根据不同地质层、不同土质、不同土压力找到合适的施工参数,加以严格控制,使桩体均匀,防止缩颈、断颈等现象。

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责任编辑:xiaohan

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