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摘要:結(jié)合工程實例,介紹了水泥土攪拌樁設計的樁位布置、水泥摻入量及其施工工藝,并對試驗結(jié)果進行了分析,以推廣水泥土攪拌樁在地鐵軟弱路基中的廣泛應用。

關鍵詞:水泥土攪拌樁,軟弱路基,回彈模量,施工工藝

1工法簡介

水泥土攪拌技術是以水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,將固化劑和地基土強制攪拌,使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度樁體的地基處理方法。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高的黏性土等地基。按固化劑和施工工藝的不同分深層攪拌法和粉體噴攪法。杭州地鐵1號線工程湘湖停車場采用水泥土深層攪拌法施工,取得了良好的加固施工效果。

2工程概況

湘湖停車場總長1254.41m,其中DK1+702.909~DK2+320.385段,設計縱坡0%,施工原地貌平坦,無明顯溝壑。設計樁長6m~8m,工程數(shù)量113775m(17823根)。根據(jù)地質(zhì)勘查報告顯示場地未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性深大斷裂,無明顯的新構造活動跡象,處于地質(zhì)構造相對較穩(wěn)定地質(zhì)環(huán)境。

2.1工程地質(zhì)條件

停車場場地平原區(qū)地層以第四系松散堆積層為主,總厚度為10m~50m,巖性主要為粉質(zhì)黏土、淤泥、淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,其中淤泥、淤泥質(zhì)土最為發(fā)育,局部最厚近30m,軟塑~流塑,具低強度、高壓縮性、低滲透性等特點。

2.2水文地質(zhì)條件

停車內(nèi)淺部地下水屬潛水類型,主要賦存于上部填土層及粉土層中,補給來源主要為大氣降水及地表水,其靜止水位深0.30m~1.60m,相應高程3.28m~4.67m(黃海高程)。并隨季節(jié)性變化,地下潛水對混凝土結(jié)構無腐蝕性。

2.3幾種軟基處理方案的比較

需要進行加固處理的地基長度為617.476m,平均站場寬度為80m。湘湖車站南鄰禮帽山、西側(cè)及北側(cè)為湖頭陳村居民住宅,建筑群密布,且多為高層建筑。本地可用石材數(shù)量不多,采用拋填片石換填的施工工藝,一是城市交通不便利,二是可用石材數(shù)量不足,運距遠,造價高;采用振動樁基加固噪聲大、振動對附近建筑群影響大;采用水泥土深層攪拌樁施工法所需水泥量少施工便捷、造價低。經(jīng)相關部門評議,決定采用水泥土深層攪拌樁法進行站場內(nèi)路基加固。

3水泥土攪拌樁的設計

3.1樁位布置

水泥土攪拌樁樁徑設計為500mm,樁長分別為DK1+702.909~DK1+870.11段為6m;DK1+870.11~DK1+912.11段為7m;DK1+912.11~DK1+984.11段為8m,樁體要求深入硬土層中不少于50cm。設計樁間距120cm×120cm,正方形布置,樁頂鋪設50cm厚碎石墊層。

為取得施工中合理的技術參數(shù),在DK1+710~DK1+720段20m范圍內(nèi)施工6根試驗樁,成樁7d內(nèi)對樁做輕型觸探。養(yǎng)護28d后進行復合地基承載力和復合地基回彈模量的測試,經(jīng)檢驗合格后方可進行全段的施工。

3.2水泥摻入量

采用425號普通硅酸鹽水泥,由3根試驗樁確定水灰比為1∶0.5,樁身水泥摻入量50kg/m,以填筑中粗砂作為施工墊層,在壓實時避免對樁身的擾動和破壞。

3.3施工工藝流程

3.3.1工藝流程

原地表的清理→測量放樣、定出樁位線→鋪設50cm中粗砂工作墊層→攪拌機械就位并安放平穩(wěn)、鉆桿保持垂直→預攪下沉同時拌制水泥漿→提升噴漿攪拌→重復上下攪拌→樁頂以下3.0m內(nèi)復攪→清洗集料斗及噴漿管道→移位至下一樁位→進行3d,7d,28d試驗檢測。

3.3.2施工質(zhì)量控制

為了保證樁體的質(zhì)量,水泥漿的質(zhì)量、數(shù)量都必須嚴格控制,漿液倒入集料斗時必須加篩過濾以免漿內(nèi)結(jié)塊損壞泵體或堵塞管道。施工使用的固化劑和外摻劑必須通過室內(nèi)試驗檢驗方法使用,固化劑漿液要嚴格按配比拌制。

1)根據(jù)地質(zhì)條件,先按施工組織設計確定的攪拌樁施工工藝打設3根工藝性試樁,以取得漿液的泵送時間、攪拌機提升的速度、復攪深度和水灰比等各種參數(shù)和施工工藝。

2)攪拌機攪拌下沉時不宜沖水,當遇到硬土層時方可適量沖水,試驗表明,土層中的含水量增加10%,水泥土強度會下降10%~12%。但設計通常是按地基中最軟的土層來確定水泥用量的,所以當加水攪拌后的強度不低于下部的強度時,最終的水泥土強度還是可以滿足設計要求的,但應考慮沖水對樁身強度的影響。

3)成樁過程中,由于電壓過低或其他原因造成停機,使成樁工藝中斷時,應將攪拌機下沉至停漿點以下0.5m處,等恢復供漿時再噴漿提升繼續(xù)制樁;凡中途停止3h以上者,需先拆卸輸漿管路,并加以清洗。

4)攪拌機械通常采用定量泵送水泥漿,轉(zhuǎn)速基本是恒定的。因此,灌入的水泥漿量完全取決于攪拌機噴漿的提升速度和復噴次數(shù),施工過程不得隨意改變,并保證水泥漿能定量不間斷供應。

5)由于鉆深過大,土質(zhì)很粘,有時會造成管道堵塞,疏通管道后,應在上下各1.0m范圍內(nèi)復噴復攪,防止斷樁。同時,在樁底部噴漿時間不少于30s,使?jié){液完全達到樁端,然后噴漿攪拌提升。

4試驗成樁的效果檢驗

1)圓錐動力輕便觸探。根據(jù)《杭州市地鐵軟基處理規(guī)范》的規(guī)定,用動力輕便觸探水泥土攪拌樁的7d強度,且貫入深度不小于1.0m。試驗擊數(shù)與水泥土攪拌樁的關系見表1。

2)用簡捷式鉆孔機具,在水泥攪拌樁樁體中心鉆孔取樣,顯示樁體顏色一致,無水泥集結(jié)成“結(jié)核”狀。

3)復合地基的回彈模量試驗。

在10m×30m試驗樁的范圍內(nèi),按3/100m2規(guī)定共完成測試點9個。復合地基回彈模量設計值為30MPa。由回彈模量公式計算:

其中,E為復合地基的回彈模量,MPa;Ρ為壓板荷載,取0.2MPa;d為壓板的直徑,取300mm;μ為泊松比,取0.34;L為復合地基變形系數(shù),mm。

試驗結(jié)果見表2。

5結(jié)語

水泥土攪拌樁在本軟土路基試驗加固中取得了良好的效果,在施工中,最大限度地利用了原土,施工中無振動、無噪聲、污染小,有效地節(jié)約了資金。對于在華南地區(qū)軟弱土層中地鐵工程施工積累了關于水泥土深層攪拌樁的施工工藝、設計參數(shù)和施工經(jīng)驗,特別適宜于在城市密集建筑群中進行施工,獲得了較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻:

[1]胡春偉.水泥土攪拌樁的基本原理及施工工藝淺談[J].山西建筑,2007,33(16):121-122.