时间:2022-04-17 01:33:15
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇搅拌桩技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:水泥搅拌桩;地基处理
上世纪六十年代,瑞典岩土工程研究所(SwedishGeotechnicalInstitute)和日本运输省港湾技术研究所(PortandHarborResearchInstitute)分别研究出了一种采用石灰、水泥作为固化剂,通过专用的搅拌机械形成搅拌桩加固软土地基的一种深层搅拌方法。水泥搅拌桩技术经常被运用于地基处理中,对水泥搅拌桩技术的研究探索和不断更新改进很有实用价值。
我国于1978年开始对这种技术进行研究,20世纪80年代,开始将水泥搅拌桩技术应用于处理软土地基工程中,20世纪90年代水泥搅拌桩技术在我国迅速发展起来。本文就水泥搅拌桩技术在地基处理中的参数设计,施工流程,质量检测、及注意事项等四个方面进行了探索。
1水泥搅拌桩在地基基础处理中的参数设计
水泥搅拌桩复合地基主要由桩身、桩间土和褥垫层共同组成。水泥搅拌桩技术在运用之前主要要先确定水泥掺入量,桩径、桩长、加固范围、褥垫层、桩的承载力以及桩的布置形式等内容。
水泥掺入量:水泥掺入量为拟加固土体重量的15%。水泥搅拌桩固化剂建议采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。
桩径:根据《建筑地基处理技术法规》JGJ79-2002以及成桩施工机械等因素确定,工程水泥搅拌桩直径采用500mm为宜。
桩长:同样根据《法规》,水泥搅拌桩的长度宜穿透软弱土层道道承载力相对较高的土层。工程水泥搅拌桩有效桩长不小于9m,桩体必须进入第5层粉细沙层,不得少于0.5m。
加固范围:根据《法规》,水泥搅拌桩可只在基础平面范围内布桩。工程基础采用钢筋混凝土条形基础,水泥搅拌桩在条形基础宽度范围内布桩。
褥垫层:根据《法规》,水泥搅拌桩复合地基应用在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度取300mm,其材料选用中粗砂。
桩土承载力:桩身材料强度确定的单桩承载力应大于或等于由桩土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。一般单桩承载力应大于或等于80KN,复合地基承载力应大于或等于150KN.
桩的布置形式:根据需要用小木桩定好制桩点。
2水泥搅拌桩在地基基础处理中的施工流程
2.1施工场地的选择和平整
水泥搅拌桩技术主要适合处理正常固结的淤泥与淤泥质土,素填土、泥性土,泥炭土,有机质土和含水较高地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土、粉土等软土地基。
2.2对搅拌机械在施工前的检验
水泥搅拌机施工机械在所有钻机开机之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻,特别注意水泥搅拌桩管道是否有堵塞现象;水泥搅拌机施工机械必须保持好良好的稳定性能;检查水泥搅拌机施工前配电脑记录仪器和打印设备是否安装就序,以免不能随时了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度,从而引起地基质量不合要求。
2.3试桩
根据施工现场的实际情况,在现场需要进行软基处理的范围内,在地表,中间和桩底位置各取出若干土质,进行比较。选取土质最差材料用作施工配合材料,一般选取3-5组用作配合比的试验,在配合比试验时用各种土质与几种分量的水泥制成水泥、土混合料,制作成圆柱型试件后进行室内标准养护。
选用的水泥要经过检验合格才可使用,水泥用P032.5级及以上的普通硅酸盐水泥为好,严禁使用矿渣水泥或火山灰水泥,水灰比宜采用0.45~0.50,另可加少量的石膏粉和减水剂,用量分别为水泥用量0.5%~1%为合适,以保证搅拌桩的质量。在施工比配合完成后进行工艺性试桩,工艺性试桩可以采用二喷四搅的搅拌施工工艺,即第一次正循环钻进至设计深度后打开高压注浆泵,接着反循环提钻井喷水泥浆液,直至提升到工作基准面以下0.5米,第二次重复搅拌下钻井喷水泥浆至设计深度,最后反循环提钻至地表面。复搅的目的是使水泥浆和土体充分搅拌均匀。
2.4制浆打桩
用小木桩定好制桩点,调平钻机,保持钻杆垂直度小于或等于1%。启动搅拌钻机,控制好钻进速度,钻进速度不应大于1.2m/min;穿越粘土层时,钻进速度不应大于0.8m/min,在钻进50m后,开动空压机喷压缩空气,以防止钻进时堵塞喷浆口,同时可以借助压缩空气减少负载扭矩,使钻进顺利。制浆时,应按每根桩的需要,一次配足浆液,以保证每根桩的掺合比的稳定性和浆量充足,每根桩的正常成桩时间不应少于40min.喷浆压力不小于0.5mpa。
3在水泥搅拌桩施工过程中的注意事项
(1)派专人负责水泥搅拌桩的施工,对水泥搅拌桩实施全程监控。
(2)相关负责人重点检查水泥用量、水泥搅拌机压浆过程中是否有断浆现象,注意喷浆搅拌时间以及复搅次数是否正常。
(3)施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间,每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。
(4)施工过程中如果发现喷浆量不足,应按照监理工程师要求整桩复搅。复喷的浆量不小于设计用量。
(5)现场施工处应配备施工记录人员,对施工桩日期,天气、喷浆深度、停浆标高、钻机转速,浆液流量、复搅深度等进行详细记录。
4水泥搅拌桩在地基基础处理中的质量检测
(1)施工完成后3d内的N10轻便触探试验,主要是目的是检验水泥搅拌桩桩身水泥浆液的分布均匀性,轻便触探深度一般不大于4m,检测频率为施工总桩数的1%,且不少于三根。
(2)施工完成28d后进行的水泥搅拌桩承载力(静载)试验,可采用复合地基承载力试验和单桩承载力试验。主要目的是检验水泥搅拌桩完成后地基的承载力是否得到提高,检验桩身否达到设计和规范要求,检验数量为施工总桩数的0.5%~1.0%。且每项单体工程不应少于3根。
(3)经轻便触探和静载试验后对桩身质量有怀疑时,在成桩28d后,用抽芯机对桩体进行抽取芯杨,主要目的是检验桩身的强度、完整性桩土搅拌均匀度及桩身长度。检验桩身强度是要求抽取芯样送检测机构进行28d和90d的无侧限抗压强度试验。检验数量为施工总桩数的0.5%,且不少于3根。
对于深层搅拌法施工的水泥搅拌桩现场质量检测,除了根据国家规范JGJ790-2002建筑地基处理技术规范应在现场进行轻型动力触探,钻孔取芯,吊桩载荷试验,还可以建立现场强度与桩内混合强度的数据库,改进检测方法。例如,发明专利:基于混合均匀度的深层搅拌混合土的现场检测方法。
随着我国高速公路飞速发展,一、二级公路的扩建,基础设施的不断新增和改进,村、乡公路迫在眉睫;随着城区的交通道路网不断扩大和完善,城市道路网络逐渐辐射到了城市周边以前是耕地、鱼塘随和淤泥等地区。这些工程的地基处理都需要用水泥搅拌桩技术对泥土进行加固。水泥搅拌桩以其独在工程应用时采取特殊机械将水泥粉或水泥浆喷入软土中,并进行强制搅拌而形成复合地基或挡水结构,在高速公路软土地基处理、高层建筑坑支护、污染场地隔离等工程中得到了广泛应用。目前该技术还广泛地运用于我国铁路、公路、市政工程、港口码头和工业与民用建筑等行业的软基处理加固工程。水泥搅拌桩技术将在实践运用与科学研究中发挥越来越重大的作用。
关键词:公路工程;软土路基;施工技术
中图分类号: X734文献标识码:A 文章编号:
近年来我国公路建设事业发展迅速,道路桥梁建设投资规模越来越大。在修路的同时,对路基条件的坚固稳定性提出了很高的要求,尤其施工之前,对地质勘察技术的深度和精确度要求很高,既要求路基的稳定,也要很好的处理工后均匀沉降的问题,如果这一环节处理不好,会导致路面质量下降,影响行车速度,造成对车辆慢性损坏,严重的会导致交通事故的发生,甚至人员伤亡。所以有必要进一步加强路桥施工中软土路基处理。
一、软土地基工程的特点
1、不均匀性。软土是由高分散的土与微细的土颗粒组成的,这样的组成结构使得软土的土质性能特别不均匀,软土的受力情况也会随着土质的不同而变得不同,在软土地基上建造的房屋建筑物就会因为地基的承载力不同而产生不均匀的沉降,最终使得房屋建筑物因为受力不均衡而产生裂缝。
2、沉降速度快。软土地基的沉降速度是随着在软土地基上增加的荷载和随之增加的,作用在软土地基上的荷载越大,地基的沉降速度也就越快。
3、触变性。触变性指的是当软土地基没有受到外界干扰的时候,软土地基呈现的是固态的特性,可是一旦软土地基在房屋建筑工程过程中遭到扰动的时候,软土地基就会呈现稀释流动的状态。 2、高压缩性。因为软土地基的天然空隙比很大,所以软土地基的压缩系数很大,当在软土地基上建造房屋的时候,在软土地基上当垂直压力达到0.1MPa的时候,软土地基就会发生很大的变形,使得在软土地基上建造的房屋产生很大的 沉降量,这是由于软土地基的高压缩性导致的。
4、低透水性。由于软土的天然含水量很高,所以软土的透水能力很差,要想通过排水方法使得软土固结是需要很长时间的,甚至有些房屋建筑工程的通过排水固结达到沉降需要十年左右的时间。
二、公路施工过程中软土地基的处理技术
1、砂垫层和砂石垫层换填。
在进行软地基施工过程中,由于软土地基是非常不稳固的一种地基,这给我们的公路施工过程带来了极大的难度,因此,我们可以采用铺设砂砾层的方式来避免这一过程,铺设完成后再夯实,就可以做到稳固作用。采用这种施工技术的好处是既可以满足承载方面的要求,也可以优化地基表层的排水效果,不至于积水,使地基进一步软化。我们可以根据设计方案选取颗粒比较大的沙砾石,必要时可以掺入鹅卵石,可以依据施工地点的具体情况而定。当选用的沙砾石确定以后,就要对地基的沟槽进行处理,如果沟槽中有积水,应该采取必要的排水措施,然后再将事先配好的沙砾石填入。填入时,要逐层进行夯实,控制好填充料中的含水量,一般控制在10%~20%之间。
2、深层石灰搅拌桩的施工
深层次的石灰搅拌桩的施工是整个公路工程施工软地基施工过程中的中重要的环节。在公路施工过程中有一样不可缺少的材料就是石灰,而在软土地基的施工中,就更该注意石灰的利用,并且要极其注重石灰搅拌桩的施工问题。在软地基中,针对于粘度较高的软粘土,可以采用深层石灰搅拌桩,实际上就是根据土壤的特性,强行将地基土和石灰按照一定的比例进行搅拌,让他们进行化学反应,这样处理以后,就会使地基达到设计中要求的承载力和耐压强度。在特殊的地基土条件下,这样处理的效果甚至要比水泥好得多。(1)严格控制石灰原料的质量。我们所用的石灰是要经过处理的, 并且石灰的成分方面也有特殊的要求。石灰要磨碎到最大颗粒小于2 mm,氧化钙、氧化镁含量分别达到80%和8.5%以上。石灰中不能有太多的杂质,液性指标控制在70%左右。(2)关键技术控制。在进行施工过程中,首先应当对地面进行处理, 使表层地基有一定的硬度和承载力, 确保机械的进入和移动, 配备合格的粉尘发射器、空气压缩机等设备,并认真检查,是否符合施工要求。尤其是要取地基土进行化验,根据地表土的物理和化学特性,确定石灰的配比,并设计确定桩长度、密度和粗细等。施工过程中的技术要点,施工过程中,应该控制好风力的大小,注意不要让石灰粉尘过多散失,桩基的排列上也要按照一定的模式。最常见的两种排列是等边三角形和正方形,因为从力学角度来讲这样的排列是最佳的。
3、深层水泥搅拌桩的施工技术。
在公路工程中为了起到加固的效果,水泥的利用是必不可少的,也是极为重要的,尤其是在软土地基的施工过程中,就更该注意水泥的利用,并且要加深其深度。深层水泥搅拌桩主要使用于非常松软的淤积土质和粉尘土质等的地基,在公路施工过程中出现这样的地质状况时,我们应该运用深层钻探灌注水泥的办法来进行处理。(1)精心筹划,做好施工前的准备工作。施工前的准备工作是非常重要的,主要应该做好施工地点的平整工作,以保障机械的进入和正常施工。如果施工地点有障碍物,应该及时清除;如果施工地点是一片洼地,应该用合适的土质进行回填,一般采用粘土,直至场地平整均匀。其次是要采购合适的水泥,我们一般采用的是42.5 级的硅酸盐水泥。再次就是要检查施工过程中所用的机械,是否性能良好,是否能够确保顺利施工,应该指派专业的人员进行检修。(2)及时试桩,获取必要的参数。我们在施工以前,一定要进行试桩,其主要目的是了解施工地点的具体地质情况,获取施工过程中用以参考的必要参数。我们在试桩施工的过程中,可以了解到泵送速度、时间以及水泥的配比、搅拌的程度等方面具体的数据,可以为接下来的施工提供必要的依据。(3)做好深层水泥搅拌桩的施工工艺控制。笔者结合多年的施工经验,主要表现在以下几个方面。检验堵塞,在水泥搅拌桩开钻前期,施工人员需要对整个管道用水清洗.检查管道中有无堵塞现象,待确定水排尽后继续下钻。悬挂吊锤,为了使水泥搅拌桩桩体的垂直度能够达到施工的要求,可将吊锤悬挂在主机上,按照吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等这一原则实施控制。(4)检查堵塞、悬挂吊锤为了确保桩基的质量,我们首先要检查管道中有无堵塞现象,及时排放钻探过程中的溢出物。为了确保整体达到施工设计方面垂直的要求,可以在主机上悬挂吊锤,依据吊锤的位置来判断垂直度,进而达到质量控制的目的。
总之;随着我国经济的快速发展,公路工程施工的规模逐渐扩大,在公路工程施工过程中,软土地基在公路工程中是十分常见的施工问题,若在施工时出现软弱地基,需要及时采取相关的措施进行处理解决,严格的施工标准,采取具有针对性的解决措施,将会使得公路工程施工过程中的软土地基得到较好的处理。
参考文献:
[1]-昂剑锋 关于公路施工中软土地基处理技术的探讨[期刊论文] 《中国水运(下半月)》 -2008年6期
[2]-黄奎 公路施工中软土地基处理技术的应用[期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2012年7期
[3]-吴金权 关于公路施工中软土地基处理技术的分析[期刊论文] 《科技促进发展》 -2011年2期
【关键字】基坑,支护技术,现状,发展趋势
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
前言 随着我国经济的发展,城市中的用地越来越紧张,这突出表现在密集型的大城市,所以改造开发大型的地下空间来解决用地紧张的问题在这几年已经逐渐成为一种趋势,随着这种趋势的愈演愈烈,地下空间的开发愈来愈大,开挖深度也逐年加深,对深基坑支护技术的需求日益旺盛,要求也越来越高。同时,高楼越盖越高,高楼的稳固与深基坑技术也密不可分。现在,在全国的不同地区,在不相同的地质条件下,深基坑支护技术已经取得不少的成功经验,但是仍存在一些问题需进一步改进或提高,以适应现代化经济建设的需要。
我国目前采用的深基坑支护技术到底是什么
深基坑支护之所以存在的目的就是为了保护高层建筑的稳固性,具体的作用就是通过为高层建筑的地底承担挡土、截水的任务从而保证坑底稳定,能够承担必要的施工荷载,保证地下结构工程的顺利全面施工。深基坑支护结构是为了保证施工顺利,所以在施工期间搭建的临时支挡结构,但是并不能因为它是临时结构而小瞧它,它的型号的选择、工程的计算和施工正确与否,对施工的安全、工期、经济效益有巨大的影响,是保证高层建筑施工顺利的关键技术之一。同时基坑支护水平的好坏也决定着工程建设周围环境的好坏,包括地表建筑的安全性和地下管道和工程设施的安全。
深基坑支护的类型。目前在我国由于各种建筑物的修建和各种底下管线的铺设都离不开挖基坑,基坑支护的水平可谓良莠不齐。有一些基坑可以直接开挖或放坡开挖,但当需要挖的基坑深度较大,面积较广而周围可供利用的场地有不足够宽的时候,就需要较高的基坑支护水平了,在过去工程建设的基坑支护很简单,
也就是钢板桩加井点降水,一般能满足基坑安全施工,而对于深基坑已不能满足要求,最近这几年,由于基坑的挖掘深度不断增加,对支护技术的要求越来越高,支护技术的发展也是突飞猛进的,现在把几个常用的技术按其功能来分可分为:
(1)挡土系统:主要是用于基坑内对土壤土层的阻挡。建设中我们常用的工具有钢板桩、钻孔灌注桩、深层水泥搅拌桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙。其功能是通过这些工具的协同作用形成支护排桩或支护挡土墙来阻挡坑外土压力。
(2)挡水系统:主要用于基坑能对地下水的防护。建设中我们常用的工具有深层水泥搅拌桩、地下连续墙、压密注浆、锁口钢板桩、旋喷桩。其功能是阻挡抗外渗水。
(3)支撑系统:主要用于基坑的机构支持。建设中我们常用的工具有有钢管与型钢内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑、钢筋混凝土内支撑。具体我们可以通过基坑支护的一副剖面图进行一些了解。如图一:
图一:基坑支护剖面示意图
深基坑支护一般采用的传统的施工方法是板桩支撑系统或者板桩锚拉系统,它的主要特点就在于,吃撑是在基坑开挖之后才施加的,在拔出板桩时会有可能引起土体的变形,导致基坑的不稳定,引起地表的塌陷,不过正因为如此,施工的材料才可以回收,从而减少建设施工过程中材料的投入成本。我国目前的工程建设所采用的支护结构类型多种多样,如果按照它的受力性可以简单的分成四类,即悬臂式支护结构、单(多)支点混合结构、重力式挡土结构及拱式支护结构,其主要型式如图二所示。
图二 深基坑支护形式分类图
深基坑工程的主要内容包括(一)测定坑底处的岩土,从而进行工程勘察与工程调查。具体来说就是确定坑底岩土的参数与地下水参数; 测定坑底周围的建筑物,周围地下埋设物的具体情况,了解建筑物周围道路等工程的建设和工作情况,并依据测定的信息对它们随着地层能够进行位移的限制做出估算分析,为建筑物的建设提供可靠的参考消息。
支护结构设计。包括挡土墙围护结构(如连续墙、柱列式灌注桩挡墙)、支承体系(如内支撑、锚杆)以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合,需要考虑的主要依据有:当地经验,土体和地下水状况,台坝四周环境安全所允许的地层变形限值,可提供的施工设施与施工场地,工期与造价等。
基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化,也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值,应修改支护结构设计与施工方案,必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
(五)施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息,必要时进行反馈设计,用先进的信息化来指导下面的施工。
深基坑技术目前在我国应用的现状
在我国的工程建设中基坑被分作两类,分别是放坡开挖和支护开挖。在我国,受城市周围环境的制约,在工程建设时,一般采用支护开挖这种形式,支护开挖主要是由土坑开挖、土坑加固、围护结构、地下水控制、支撑系统、环境保护和工程检测这几部分组成。那么基坑主要被用来干什么呢,一是用于保证在进行地下工程施工的时候有足够的空间用于施工,同时保证施工的安全。二是保证我们地面上建设的主体工程的安全,简单讲,就是通过基坑来保证地基和桩基的安全,从而达到间接保证主体工程安全的目的。三是为了保证主体工程周围的环境的安全。
那么,我国工程建设中的深基坑具有什么的不同于其他国家的特点?首先,我国各地地质条件的不同,要求基坑能适应不同的地质环境,这使得我国的深基坑支护具有十多种的的形式,具有多样性。其次,用地的紧张使得我们的工程建设越来越高,这使得基坑的挖掘不得不在宽度上和长度上有所增加,这对我们工程建设的支撑系统带来了考验。然后,在一些不是很硬的土层上开挖基坑,会引起地表的位移和沉降,对地表建筑和地下管线造成威胁。最后,长时间,多工程的同步建设,使得各个工程的建设都面临着相互的制约和影响。
我国未来深基坑支护技术的发展趋势
通过前面的研究和对未来环境的预测思考,我国未来深基坑支护技术的发展将会有以下的趋势:
一是,用地的紧张,会使基坑的建设不得不越深越广,这对基坑支护技术的要求也会越来越高,对支护技术的研究和探讨会是接下来必须加快思索和研究的课题,不然基坑的建设堪忧。
二是,就目前人工开挖基坑的情况来看,未来的高速发展必然淘汰低效率的人力挖掘,而出现全新的、有技术含量的、灵活方便的专门用于基坑挖掘的机器。从而,可以改变目前的上部工程建设受基坑建设的限制的局面,使整个工程建设的速度有大的提高,以减少工期,节约成本。
三是,支护方案会有大的飞跃,不再仅仅局限于目前存在的两种单调的支护方式,会有更多更好的更多样化的支护方式出现。从而适应不同地质条件,不同天气环境等等的情况。
四是,为了不在出现地表塌陷,从而威胁地表建筑和地下管道的情况,未来的支护结构水平也会有所改善,可能会采用深层搅拌或注浆技术来对工程建设的基坑底部进行土体的加固和强化,从而提高基坑的承受能力,不在威胁周边建筑物的安全。
五是,为了减少基坑变形,通过施加预应力的方法控制变形将逐步被推广,另外采用深层搅拌或注浆技术对基坑底部或被动区土体进行加固,也将成为控制变形的有效手段被推广。
六是为了尽量减小因为基坑工程带来的环境效应或出于保护地下水资源的需要,在进行基坑建设时有时会采用帷幕型式进行支护。也就是说工程建设时除了建造地下连续墙外,一般还会采用旋喷桩或深层搅拌桩等工法构筑成止水帷幕。目前,有将水利工程中防渗墙的工法引入到基坑工程中的趋势。
五.结语
深基坑支护技术在中国的岩土工程中一个古老而又年轻的领域,我国环境的复杂性和多样性,对基坑技术的发展是一个挑战也是一个契机,说是挑战,在面对这些复杂的地质环境时只有不断地想办法才有可能把工程建设成,说是契机,在这一次次的想法子中,我们的技术不断的得到了进步。就目前我国基坑支护技术发展的现状,再综合其未来发展的趋势,摆在我们面前的问题还有很多很多,相信在各界共同努力,不断追求的精神下,深基坑支护技术在未来一定会得到新的发展和质的突破。
参考文献
[1]赵鑫 深基坑支护技术的现状与发展 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年15期
[2]姚志国 李丽诗 浅谈国内外深基坑支护技术的现状及进展 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2011年10期
[3]高峰 浅谈深基坑支护技术特殊方式现状及趋势 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2012年1期
[4]陈建国 胡文发 深基坑支护技术的现状及其应用前景 [期刊论文] 《城市道桥与防洪》 -2011年1期
[5]廖晓坤 深基坑支护工程的分析与研究 [学位论文] 2008 合肥工业大学:建筑与土木工程
[6]黄健伟 浅论深基坑支护技术的现状和发展 [期刊论文] 《科技风》 -2009年16期
【关键词】高层建筑,工程施工,深基坑,支护施工,技术探讨
中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:
一.前言
深基坑支护之所以存在的目的就是为了保护高层建筑的稳固性,具体的作用就是通过为高层建筑的地底承担挡土、截水的任务从而保证坑底稳定,能够承担必要的施工荷载,保证地下结构工程的顺利全面施工。深基坑支护结构是为了保证施工顺利,所以在施工期间搭建的临时支挡结构,但是并不能因为它是临时结构而小瞧它,它的型号的选择、工程的计算和施工正确与否,对施工的安全、工期、经济效益有巨大的影响,是保证高层建筑施工顺利的关键技术之一。同时基坑支护水平的好坏也决定着工程建设周围环境的好坏,包括地表建筑的安全性和地下管道和工程设施的安全。
二.深基坑工程的主要内容分析
1.测定坑底处的岩土,从而进行工程勘察与工程调查。具体来说就是确定坑底岩土的参数与地下水参数; 测定坑底周围的建筑物,周围地下埋设物的具体情况,了解建筑物周围道路等工程的建设和工作情况,并依据测定的信息对它们随着地层能够进行位移的限制做出估算分析,为建筑物的建设提供可靠的参考消息。
2.支护结构设计。包括挡土墙围护结构(如连续墙、柱列式灌注桩挡墙)、支承体系(如内支撑、锚杆)以及土体加固等。支护结构的设计必须与基坑工程的施工方案紧密结合,需要考虑的主要依据有:当地经验,土体和地下水状况,台坝四周环境安全所允许的地层变形限值,可提供的施工设施与施工场地,工期与造价等。
3.基坑开挖与支护的施工。包括土方工程、工程降水和工程的施工组织设计与实施。
4.地层位移预测与周边工程保护。地层位移既取决于土体和支护结构的性能与地下水的变化,也取决于施工工序和施工过程。如预测的变形超过允许值,应修改支护结构设计与施工方案,必要时对周边的重要工程设施采取专门的保护或加固措施。
5.施工现场量测与监控。根据监测的数据和信息,必要时进行反馈设计,用先进的信息化来指导下面的施工。
三.高层建筑工程深基坑支护施工中存在的问题分析
1.土体物理力参数难以选择和确定
深基坑支护结构的安全性能的好坏很大程度是受所能承受的土体压力大小影响的,但是在实际工程中由于地质情况变化无穷,存在很多的不确定性,这使得要选择一个适宜的土体物理力参数来精确计算实际土体压力,以目前的技术来看还是一个大难题,尤其内摩擦角、含水率和粘聚力这三个重要参数在深基坑开挖后更是一个可变值,这样就提高了准确计算支护结构实际受力的难度。除此之外,土体物理力学参数的选择还受支护结构形式及施工工艺等因素的影响。
2.对基坑土体取样不够完全
设计前对地基土层进行取样分析是深基坑支护结构设计的必要步骤。由于地质情况变化无穷,随机取得的土层样本不可能准确地反映土层的真实情况。故支护结构的设计并不能完全符合基坑的实际地质情况。
3.基坑开挖后的空间效应考虑不够周密
大量的深基坑开挖实例表明:基坑的四周朝内侧发生水平位移,且常常是中间比两边大,这种情况使得深基坑边坡失稳,故深基坑开挖还存在一个空间的问题。
4.理论计算受力与实际受力不符
在很多实际工程中,设计人员按极限平衡理论来确定安全系数及设计计算支护结构,这从理论上讲是绝对安全的,但这样会加大支护结构的建设成本,且不一定就完全适应工程;而有的工程虽然选择规范中较小的安全系数来设计支护结构,但却能满足实际工程的要求。
四.高层建筑施工过程中深基坑支护的设计与选择
一个基坑支护工程的能否成功,设计是很关键的。在深基坑所发生的事故中,由于设计原因造成的大约占了近一半的比例,由此可见设计的重要性了。具体要求如下。
1.主持设计的人员必须具备较高的专业知识,还要有丰富的支护设计的实际经验,对所要施工的地点的水文地质的特点要把握准确,对周边环境要熟悉。综合以上情况设计出科学合理的支护施工方案。
2.在设计选用深基坑支护结构时,应优先选择与工程基础桩相同类型桩作为基坑支护结构,若是本工程的基础桩采用的是钢筋混凝土灌注桩,那么基坑支扩结构也要最好采用这种桩型,不过它的尺寸可适当选用较小一点的,目的是为了节约进场成本。
(一)如果基坑比较深而围护桩布置允许的情况下,就要使用两排支护桩,因为用这样的方式,它的力学性最好并使两排桩和桩顶部的圈梁组成钢架结构,而桩间的砂石也与支护桩一起受力,这样就可使基桩的配筋量有所减少,从而降低了成本。
(二)如果围护桩必须达到防渗的需要时,而基坑的深度又小于七米,且回填土中又多是较碎的砖瓦时,就不适合使用水泥搅拌桩,而应该选用水泥注浆。北方地区,如果基坑较深,又有粘土,则可使用钢筋混凝土桩加锚杆支护形式,而其他地区一般采用大直径钢筋混凝土灌注桩,桩顶加钢筋混凝土圈粱,转角处加斜支撑。
(三)如果建筑的地基土是淤泥,而基坑又比较深时,则一般采用钢筋混凝土地下连续墙。如果工程造价较高,则可选用大直径两排钢筋棍凝土灌桩,中间加水泥搅拌桩,这各支护方式可防渗,又具有很好的力学性。总之,在选用围护桩时应设计多种方案,结合现场实际,考虑施工条件和土质水文情况,来选择最切实际的支护方式。
3. 在对高层建筑工程深基坑开挖时要遵循以下原则:自上而下,分层开挖、先撑后挖以及严禁超挖,在此基础上也要确保施工的连续性,确保基坑支护的暴露时间最少
4.相关人员在平整场地、修整坡面或者清理坑底需要使用机械设备时,要保持处于机械的回转半径之外,如果是在其内,必须停止机械工作,待调整好确认安全之后再进行施工。施工时如果离电缆线的距离是1m 之内必须严禁土方机械设备的运作。在机械设备使用过程中坚决不能对其检修,修整时,确保停机在最低位置,悬空的部位垫土。
5.挖掘机施工时,要在机械设备的性能的规定条件下工作,对开挖的深度以及高度都不能超过机械设备本身。
五.结束语
深基坑支护技术在中国的岩土工程中一个古老而又年轻的领域,我国环境的复杂性和多样性,对基坑技术的发展是一个挑战也是一个契机,说是挑战,在面对这些复杂的地质环境时只有不断地想办法才有可能把工程建设成,说是契机,在这一次次的想法子中,我们的技术不断的得到了进步。未来,只要把握好了方向,找到了突破点,再结合我国岩土的特性,基坑支护技术在中国将会得到突破性的发展,就目前我国基坑支护技术发展的现状,再综合其未来发展的趋势,摆在我们面前的问题还有很多很多,相信在各界共同努力,不断追求的精神下,深基坑支护技术在未来一定会得到新的发展和质的突破。
参考文献:
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[4]张伟 有关高层建筑工程深基坑支护施工技术研究 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年9期
[5]钱中华 高层建筑深基坑支护施工技术研究 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年12期
[6]裴翔宇 论现代建筑工程深基坑支护施工技术控制 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2012年9期
关键词:水泥土桩;类刚性强度;大直径
Abstract: as a kind of "the earth" with "the soil squeeze" the special characteristics of pile type-cement pile (including jet grouting pile and mixing pile), in our country all the "code adopted the" suitable for "in mud strata in the provisions of application express, but, to restrict its own development bottleneck was" strength is too low "" discrete too big" "engineering quality is not controlled" a history of problems. Through more than ten years of research and development from (in mud strata) cement pile "kind of rigid" strength (28 qu d quartile 1.5 ~ 2.0 MPa) results, as well as, in "the big diameter" condition "radial" and "axis" stir well results (" core samples "get rate 95%) is the science and technology innovation is the meaning for the sustainable development of the cement-soil pile, guide a hope and development way.
Keywords: cement pile; Kind of strength rigid; Large diameter
中图分类号:TQ172.7文献标识码:A 文章编号:
一、前 言
在20世纪70年代后期泊来的“搅拌桩”-深层搅拌法(deep mixing method)和“旋喷桩”-高压喷射注浆法(jet grouting)同属“水泥土桩”,在我国应用的30余年历史中,得到了大规模的快速发展。但是,回顾历史可以发现,有关水泥土桩的“设计理论”、“施工工法”、“造桩设备”等多个必须连接的应用课题,均还停留在当年的起步状态,并无实质性的进步,甚至还有退步的趋势……。
例如:在所有各种地基处理《规范》中唯一被冠以“适宜于”在淤泥地层中应用的“搅拌桩”却因为“桩身强度太低且离散性极大”,“施工质量难以监控”等问题而经常发生“变形控制失败”的工程事故。而且,更严重的问题还在于与变形控制课题直接有关的桩身强度《规范》值,也不得不迁就各种“退步”的事实而修改——按《国标》相对于室内试块强度fcu的“桩身强度折减系数η值”已从上世纪90年代(JGJ 79-91)的“η=0.35~0.5”降为(JGJ 79-2002)R “η=0.25~0.33”;按广东《省标》(DBJ 15-38-2005)统计的“芯样”强度为0.53~0.77Mpa;“试块”强度为1.34~1.47Mpa;并且认为即使“η=0.2~0.3”也“仍然存在着水泥土的安全储备远小于混凝土灌注桩的问题”。
因此,可以预见在多种桩型同步快速发展的今天,水泥土桩的传统工法如无实质性的改革和进步,其发展的前景确已渺茫。
据《中国建筑工业出版社》出版(龚晓南主编 高有潮副主编)的《深基坑工程设计施工手册》2001年1月第三次印刷版p233介绍:“日本搅拌桩的最大直径为1.8m,……,最大加固深度已达60m以上。……。近年来又将深层搅拌法和高压喷射注浆法结合起来,同时发挥机械搅拌和射流搅拌两者的优点,形成深层喷射搅拌混合法”。
在遍及国内外的水泥土桩“工法合一”的改革潮流中,在我国的广东地区有一种已被暂称为《类刚性-大直径水泥土(旋搅)桩》的水泥土“新”桩型,在十余年来“实践-理论-在实践”的历史过程中,以最简单的“新工法”——可体现低碳经济意义的“唯一可变量”工法(包括“有效功电流控制技术”),突破了“四喷四搅”、“高压喷射”等传统工法的既有模式,达到了众目所望的“深层喷射搅拌混合法”之改革目标,获得了“类刚性-大直径-强穿透能力”等多项综合性的改革成果。
在上述多项改革成果中,最具科技创新意义的核心,则是“不论桩径”的“类刚性”强度成果——在(含水量ω≈80%)淤泥地层中,(无添加剂)水泥含量为15%~18%的水泥土“芯样”强度,达到qu(28d)≥1.5~2.0MPa的可能性为95%,并且,可代表成桩质量(轴向均匀度)的“芯样”获得率可达95%(图一)(图二)。
(图一) (图二)
二、“类刚性”强度成果的工程意义
如上在淤泥地层中的“类刚性”强度成果,在现代岩土工程的“变形控制”领域,具有相当重要的工程意义;
(1)对于永久性竖向承载工程,类刚性-水泥土桩的(单桩)设计承载力在0.66MPa以内时,其“安全度”(1.5MPa×0.8×0.55)已可达到与传统混凝土材料桩相当(甚至更高的)国际通用水平——此时,桩身的压塑变形可达到S≈0的水平,并且,在桩端地层可靠时,可使建筑沉降量S≈0。
这个成果,对于现代建(构)筑物的荷载极不均匀的客观状态,由于沉降量可控并绝对值较小而有效的回避了产生不均匀沉降的可能性(图三)。
(图三)
对于非永久性侧向承载工程,提供了按极限强度进行高等级(一~二级安全度)变形控制的“可能”和“必须”条件(图四)。
(图四)
柔性桩:从“强度-变形”相关曲线可知,变形量对于强度的离散性过于敏感——变形不可控。
类刚性桩:“强度-变形”相关曲线开始显得平缓而稳定——对变形控制的结果,能够进行有效的预期,因而,可进行高等级(一~二级)安全度设计,如(图五)最大的开挖深度已达8500㎜。
(图五)
三、“类刚性”强度的定义值和理论分析
以水泥土材料极限强度(qu)进行“柔”-“刚”有别的“类刚性”定义的理论基础是“塑”“脆”有别的应力-应变理论(图六)。
(图六)
“……当外力达到极限强度时,对于强度大于2000KPa的水泥土很快出现脆性破坏,破坏后残余强度很小,此时的轴向应变约为0.8~1.2%……”
注:本图及引文均摘引自中国建筑工业出版社出版(曾国熙等主编)的《地基处理手册》1988年8月第一版,p407。
按以上(图六)并结合工程实际的可能条件,将水泥土极限强度“qu(28d)=2.0MPa以及下限值为1.5MPa”,作为“类刚性”定义的界定指标是可行并可《规范》的——可以建立一个按“芯样强度”进行“柔”“刚”有别的如“柔性桩”“类刚性桩”的分类体系。
在淤泥地层中的水泥土桩,“类刚性”强度作为一种“创新”,还必须对一些“有违”传统结论的理论问题需要检讨和需要释疑:
(1)水泥土“类刚性”强度定义与传统(混凝土材料)“刚性桩”定义之间,因为变形模量(E)差距极大而无“半”或其他各种“量”的连接——《规范》的水泥土变形模量E=100~120qu;而混泥土的E≥1000~1200q。也就是说,即使“强度”相同时,模量差依旧的二种不同材料构成的桩体,也是互不混“属”的,“类刚性”定义的提出仅仅是对水泥土材料“脆性破坏”特性的一种“定量”表达而已,其中的“创新”意义并不是该定义“量值”的本身,而是在于“淤泥地层中”达到该“类刚性”定义值;
(2)在以上关于“类刚性”强度成果的说明中,强调了“无添加剂”的原因是按我国的国情“添加剂必须定量操作”的难度较大或者说经济代价太大;而且,各种仅以“早强”为目标的添加剂,因其对于强度的增量“较小”,所以其“增量”成果往往被隐蔽于“芯样”强度的离散性“较大”之中而难以鉴别其“有无”。而且,即使添加剂有效,对于传统工法使“芯样”强度较低的状态,并没有实质性的帮助——仍然是一种qu≤1MPa的“柔性桩”。
(3)虽然对于“芯样”强度值可以等于甚至大于传统已《规范》的“试块”强度fcu的既有事实并无疑义,但是,因为缺乏对于传统“试块”强度的同步对比研究,所以,二者之间尚无定量连接。
如需进一步的研究,则其基本思路应该是可以明确的:
①制作方法:饱和软土的“类刚性”强度成果是通过“匀速-缓慢-长时间”的边加(液态)料、边(四刀片)搅拌、边(竖向)移动的“新工法”获取的——据“新工法”不论桩径每米桩长的“造桩时间”约6~8分钟。该“新工法”可能获得“类刚性”强度的理论依据[注一],应该是被搅拌“扰动”以后的“饱和土体”的“残余空隙水压力”的完全(或部分)释放即实施“脱水固结”的基本条件,不是“冲击力”的大小而是缓慢的“时间”效应——如克服“强夯”方法可能形成“橡皮土”的方法是“延时”机理雷同。也就是说,该“新工法”的特点就是其搅拌均匀度的“时间”控制机理,优于传统“试块”的制作方法——传统“试块”的制作一般是在“水泥掺和量(可能为粉料)一次性加入”以后,进行“快速混合”再制模成型的;
[注一]:本处引用的“残余空压消散后土体强度的提高”课题,可详见《中国水利水电出版社》出版,由白冰 肖红彬编著的“软土工程 若干理论与应用”2002年第一版。
②养护条件:有利于保温和缓慢降温的大直径桩在14天龄期以内的“芯样”(或抽芯孔内),均可能有“冒热气”甚至高于体温的现象发生,可以说明其“芯样强度”是在“高温”养护条件下形成的——“水泥土的无侧限抗压强度随养护温度的提高而增长”(图七)。
(图七)从本图中可以发现,养护温度从30°提高至50°时,强度可提高1MPa,甚至可能成倍的提高。
本图及“论文”均摘自《中国建筑工业出版社》出版,由龚晓南主编 高有潮副主编的《深基坑工程设计施工手册》2001年1月第三次印刷p242所引用的(日本)资料。
四、结 语
如上所述,已经过十余年发展考验的既有事实——“不论桩径”的“类刚性”强度成果,具有现实可行的科技发展意义,已经受到了我国工程界的普遍肯定。但是,在经过关于“可能性”的理论探讨以后,可以发现传统“柔性桩”之所以没有进步,只有倒退的主要原因并不是技术或理论问题而是经济问题,因为“新工法”在排除其他条件以后的重点是“时间定额”,即必须坚持每米桩长6~8分钟的“均匀”搅拌——“孔压”释放时间,使传统搅拌桩在进行“类刚性”桩的施工中,至少必须为此付出2~4倍的“人工和设备”的投入(传统搅拌桩在“合《规》”施工中,每米桩长的造桩时间一般仅为约2~3分钟)。
在“类刚性”强度成果的发展和应用过程中,还可以发现“大直径”条件是贯穿于其中的一个不可忽视的技经指标,因为“大直径”成果不但可以大幅度的提高置换率,还可以使水泥土桩与其他各种(钢筋混凝土)灌注桩一样,建立一套以“抽芯”检测为核心的最可靠的工程质量监控体系(可同步进行强度-均匀度-桩端地层性状等指标的鉴定)——大直径条件有效的排除了“抽芯”检测(在施工桩径太小时)的技术难点;有效的提高了“抽芯”检测的统计意义,如桩径Φ1800mm时,同样(代价)的抽芯检测其工程质量的鉴定统计意义可提高13倍。
“大直径”成果的同步发展还有利于在“搭接”施工时,实施有效的“垂度控制”——据理论研究,搭接施工时按0.5~0.7%进行垂度控制的“搭接宽度”最优直径是1/5桩径;当桩长较大(18m)时的最大值应不超过1/4桩径;(Φ1000@850~750)优质的“搭接”效果配合“强穿透能力”成果,不但能构成优质的“止水帷幕”;还可以由“止水帷幕”与“排桩”共同构成“功能合一”的各种新型支护体系(图八);
关键词:深基坑工程;复合支护;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A 文章编号:
经济发展速度如此迅猛,引发建筑行业的高速发展,在内,国家对于深基坑工程复合支护施工的技术已经熟知一二,并且在建筑的底层构建施工当中已经大量的使用,取得了一定的成效。但是,由于深基坑工程复合支护施工的结构较为特殊,因此,对于深基坑工程复合支护施工的技术施工需要一定的探索和深入研究,才能够确施工技术的提升和结构的完好。
一、深基坑复合支护的类型与特征
深基坑工程复合支护的类型多样,其中大致可以分为以下几类:
桩排性结构
桩排性结构又可以分为:稀疏桩排、连续桩排、双排桩以及组合式桩排,它主要的功能就是建立其共同受力的结构形式。这样的桩排机构有较为良好的防渗透的效果,并且在建立起的时候较为的方面,更适合用于比较深的基坑当中,此外,不仅有防渗透的效果,还有防止泥土的效果,这样在一些土质较好的基坑中就可以利用泥土来进行土供的修筑,这样就能够达到基坑支护的目的。
(二)构筑地下连续墙结构
地下连续墙对地层要求极低,能够适用于任何的基坑的深度,此外,还能够连接支护和主体从而增大其作用力,减少成本的投资,另外还能够减少对环境的影响和交通带来的不便。它的主要功能优点是具有极强的抗弯能力和防渗透性以及整体效果优良等作用,已经成为深基坑和高边坡主要的建构方式。在连续墙中放置钢筋等材料能够加强支挡力度,最大限度地提高地下连续墙的使用。
(三)加固型的结构
加固型的结构也可分为四种类型,浆加固法、注水泥搅拌桩加固法、高压旋喷桩加固法以及插筋补强法。一是浆加固法是利用水泥浆和化学溶剂加入到泥土当中,使其中改变化学的物理方式,让泥土增强凝聚度和硬度;二是注水泥搅拌桩加固法,主要是利用水泥的硬度使滑坡的松质土质进行强化加固,让其保持平衡稳定性,它的功能是能够在施工的过程当中不污染环境质量,并且在投资方面极低且防渗透能力较强;三是高压旋喷桩加固法,由于这样的要求对水泥的要求较高,且强度比单纯的水泥搅拌厉害的多,因此需要用高压对泥土施加压力,这样能够提高土地的粘性度,就能够获得较强的土质,达到加固地基的目的和构建防渗透墙;四是插筋补强法,主要是通过土体排插入一定的钢筋,这样就能够形成一个复合的共体进行加固,这样的方法可以提高结构的强度和刚硬程度,并且减少变形的发生,增强整体的稳定性的效果。
二、主要施工方法
探析深基坑工程中的复合支护施工技术的施工方法也可以分为以下几大类:
(一)钉子钉入法
这个方法主要是依靠钉子钉入土地并将周边的空隙进行全密的焊死,这样就能够防止土层泥土进入锚管当中,并在焊接的过程当中对土层空隙进行全方位的焊死,这样就能够防止钉子因为振动而导致脱落。
(二)打孔定位
主要在前期的施工过程当中将已经挖好的每层标高用空设置竹签插入,并用线连接起来,标注出土层的标高位置,在设计好三脚架并对孔进行土钉打入,这样就能够正确的定位打孔的位置了。
(三)钢筋铺设
运用钢筋网片进行与墙壁间的固定,这样就可以不会让网片随之的晃动,此外加强对钢筋的捆绑并与下一层钢筋进行紧密的连接,这样就能够加强钢筋压在钢筋网片上而达到固定的效果。
(四)摄入注浆填充
对注浆的浆进行搅拌均匀并随时进行填充,在注浆的开始或者是中途停止以及注浆完毕之后应该及时对于管路的清洗,这样能够有效地在泥土墙上改变其物理的结构性质,增强墙壁的粘合度和坚硬程度。
三、现场管理施工技术的控制措施
在深基坑工程复合支护施工的过程当中,一定要对现场管理进行一定的监管和检查,才能够有效的保障的深基坑工程复合支护施工技术的正常运行。
加强管理和控制体系制定。
在进行对的深基坑工程复合支护施工的技术的实施过程当中,对于建筑工程师来说是个相对严重复杂且严密的工作,在现在,很少的施工现场会专门安装观测等专业的仪器设备,大部分都是采用双控法来进行施工的控制,因此,这样的现场施工存在明显的不足之处,假如发现重大的疏漏,那么就会造成重大的建筑事故,甚至导致更加严重的质量性事故的发生,因此,现场的管理和控制对于施工现场来说是特别的重要,这也成为建筑的保质保量的重要手段之一。因此,的深基坑工程复合支护施工的现场管理当中必须建立一个较为完善的管理控制制度,将整个几方面来进行控制面分布,如第一是控制材料设备;第二是张拉设备;第三是控制操作;第四是控制双向回复等等;这样才能够保证的深基坑工程复合支护施工的技术在现场实施的过程中完好实行。
加强对原材料的控制
如今在的深基坑工程复合支护施工技术的实施工程当中,避免不了对于原材料的购买和控制,因此对于那些诸如线、钢筋、水泥等等一系列必要的原材料进行管理用途控制之外,还得对其进行质量的分析和掌握,要求按其标准化的原材料进行购买和检查,必要时应该安排一定的时间对原材料做定期的抽查,这样能够排除质量的低下,加大的深基坑工程复合支护施工的技术实施的可行力度。
加强对张拉应力的控制
在现场的施工工程当中,应该以千斤顶油压表读数进行标准的衡量,这样对张拉的设备有着一定的关系,能够在实际的运用当中测出张拉力与压力的实际比值,从而测量出实际应力的损失量,这样就能够更加精确的减少误差,得出更正确的测量结果。
四、结束语
在我国的发展过程当中,基坑工程技术越来越成为建筑行业当中的重要组成部分,特别是深基坑工程复合支护施工的技术的开发研究,已经成为建筑工程较为重要的施工探索。因为,如今的基坑的安全与质量上的保障已经影响着高层建筑的结构性与安全性以及持久性,因此,基坑的复合支护工程要确保其质量的提高,才是整个技术上的保障,才能够成为深基坑工程复合支护施工的技术的核心力量,因此总结基坑的复合支付的类型与作用,从而达到其运用的一般方法,继而深入对现场管理制度的完善和控制,才是本文研究探讨的意义所在。
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关键词:桩基础;问题;承载力
一 桩基础施工中的几个常见问题
在当前的工民建桩处理中,最为常见的梁总工艺为钻孔灌注桩和预制桩,本文就这两种工艺在施工中常见的问题进行分析,最为常见的有如下几种:
(1)单桩存在着承载力不足的问题
对于这个问题主要是预制桩处理工艺的问题表现形式,大量的工程实践经验表明,引发单桩的承载力不足其原因是多元化的,总结下来有桩端未能按照设计的规定进入相应的持力层,桩的弯曲度超过了设计范围过多,桩存在断裂现象等等。
(2)桩位偏移的问题
对于这个问题,从实践经验来看,问题的成因虽然是多方面的,不过对于预制桩施工而言,最为主要的原因是由于桩位放线的不准确和打桩顺序存在差错导致的。
(3)吊脚桩的问题
从吊脚桩问题表象来看,这是在桩的底部混凝土隔空,又或是进入了泥沙引起桩基出现了松软层,从该问题的成因来看,主要可以归结为如下几个方面:
1)从预制桩的质量来看,桩尖质量不符合要求,引起沉管时破坏率比较高,泥沙水很轻松地被挤入桩管之中;有时桩尖破坏后也有被挤入桩管内的可能,一旦被挤入管内,会导致拔管需要到达一定距离之后混凝土才会落下,吊脚桩就此形成。2)从施工材料的选择上来看,混凝土材料的选择存在着一定的问题,比如说混凝土的塌落度较小、易性较差等等原因,导致吊脚桩形成。3)从工程的具体实施上来看,混凝土浇灌施工还未能做到严格按照标准和规范操作,比如说,中间存在过长的时间间隔,超过了混凝土初凝的时间,如此一来,前后两次浇灌的混凝土会因为时间差导致不能很好地结合在一起,导致吊脚桩形成。
(4)塌孔的问题
该问题是施工中比较常见的问题,主要存在于泥浆护壁成孔的施工过程之中,从工程实践经验来看,出现该问题的成因主要是因为桩孔内水压不足或者是孔内的泥浆比重与设计相比不合格要求所造成的。
(5)颈缩的问题
从工程实践来看,颈缩现象的外在表象为,在桩身的某处出现了桩径缩小问题,主要存在于套管成孔灌注桩和导管水下灌注混凝土桩的实际施工过程中。从工程实践经验来看,该问题的成因大多是由于施工操作不到位例如抽管速度过快而导致的,当然土质也是另一个主要原因。
二 施工质量控制的具体措施分析
从上文提到的两种桩基础钻孔灌注桩与预制桩来看,对比而言,前者的造价低、工期短有着较好的经济效应,同时从桩基的功能性来看,前者也有着比后者更多的优势,可以做成的尺寸相对而言较大,可以深入到更大的土层深度,有着更好的承载力等优点,所以在进行桩基础处理时,应尽量使用灌注桩,在此基础上,本文对灌注桩施工过程中具体的质量控制措施进行如下分析:
(1)控制钻孔过程的质量
1)实践经验表明,钻机的安放对钻孔质量也有影响,引发桩孔偏移或倾斜。因此,我们在具体的工程实施前,应格外重视钻机的选取,同时严格按照要求和标准进行设备的安装,确保稳固性好,使用钻铤加压,对于软硬互层的土质应该采用轻压慢转技术工艺。2)考虑到土质松散的因素,一旦缺乏很好的泥浆护壁,及其容易导致钻孔壁的坍塌。针对于该问题的处理,施工中应选用优质的泥浆,同时在终孔后应及时的进行泥浆补给操作,保证水头高度能很好地满足标准要求。3)实践经验来看,一旦泥浆性能的缺失,失水率偏离了标准的范围,极其容易引发桩孔的局部缩径问题。针对该问题的处理,施工中应选用优质的泥浆,同时严格地把握泥浆的比重和黏稠度,确保失水率得以控制在一定的范围内。4)从实际的施工经验来看,泥浆过稀和泥浆比重过小,清孔的干净度不够或者清孔之后等待混凝土灌注的时间过长,这些因素都极其容易引发过多的孔底沉渣。为此,在具体的施工过程中,一旦结束了终孔环节,应保持低转速,同时选用优质的泥浆继续地进行循环清孔工序,清孔工序一结束立刻借助于导管进行混凝土灌注。
(2)控制成桩过程的质量
1)在具体的施工过程中,应严格控制原材料质量,把好混凝土配合比这一关,均匀地搅拌混凝土,同时应保证导管连接部位密封严实。2)在钢筋笼的制作质量进行控制,加强钢筋龙的制作工艺,安放钢筋笼时应确保位置应准确,有效防止钢筋笼的上浮。3)控制串桩问题,从具体工程实施来看,应采用隔孔钻探的方式,在土层松软部位应使用保护圈护筒,填充混凝土,使用优质泥浆重新钻探。
(3)应用桩端后注浆钻孔灌注桩这一新技术,后注浆技术是国内外把地基处理灌浆技术引用到桩基,采取对桩端和桩侧实施压力注浆措施的技术。桩端后注浆是钻孔灌注桩的辅助工法,是从解决普通灌注桩出现的困难应运而生的新技术,实验研究表明,该技术显著提高了桩基的竖向承载力,离散性得到了有效的减小,应用范围比普通灌注桩更为广泛,特别适用于桩端进入密实粉土和粉细砂层较深的施工实际。大量的理论研究和实验表明,其单桩极限承载力比普通灌注桩要大很多。
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论文摘要:水工建筑物加固工程的施工方法很多,如组合钻开槽法、深层搅拌桩、液压开槽机开槽法、射水开槽法、人工洛阳铲开槽法等,这些技术有其各自的适用条件,可根据工程的实际情况和这些技术的特点,选择适宜的施工技术方能达到预期的效果。
1 组合钻机开槽法的工作原理
1.1 组合钻机
组合钻机是开槽成墙的主要机械,它由多头钻头、支架、悬吊钢丝绳、卷扬机、反循环系统、配电盘、砂石泵、控制台、底盘等组成。它的工作原理是通过主机上的传动装置,带动主机上并排组合在一起的8台GZQ-800型潜水钻机同时运转,带动各自的钻头旋转,钻头向土层切削土体。两个钻头间余下的土体由侧刀靠组合钻机自重切削。切削掉的泥沙由反循环砂石泵通过反循环软管强行排出槽孔。连续不断的钻进切削,直到设计深度,即形成一定长度、宽度、深度的槽孔。
1.2 成墙工艺流程
测量放线导槽砌筑钢轨铺设安置调试组合钻机钻机架定位开槽清槽成孔成槽安置隔离体橡胶囊安置导管浇筑拔除橡胶囊隔离体转入下一个循环工序。
2 深层搅拌桩连续造墙施工技术
深层搅拌水泥土防渗墙采用单轴、多轴深搅桩机施工。其原理是用深搅桩机钻孔至预定深度,向孔中注入水泥浆液,用螺旋型钻头进行搅拌,尽量使土体和水泥浆强制拌合均匀而凝结,形成水泥土柱,互相搭接成墙,起到防渗作用。
2.1 双动力三头深层搅拌桩机的施工方法
搅拌桩机按防渗墙轴线定位,依据桩机上的连通管调平机座,偏斜率应小于5‰。桩位对中偏差不大于50mm。
安装水泥浆液制备系统,水泥浆液严格过滤,在灰浆搅拌机和集料斗前各设一过滤网。
管线连接:用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌机的送浆管进口。
试运转。调整搅拌速度,不得超过设计规定值的10%;调整提升速度,一般控制在1m/min左右;送浆管路和供水管路通畅;各种仪表应能正确显示,检测数据准确。
喷浆搅拌下沉。先启动浆泵至钻头出浆,再启动主机,使其正向转动,并选钻头向下推进挡,直至设计深度。
喷浆搅拌提升。当钻进至设计深度时,停钻灌注水泥浆30s,直至孔口返浆,反向旋转提升钻杆,继续注浆,保持孔口微微返浆。当搅拌头提至设计桩顶时,停止提升,搅拌、喷浆数秒,以保证桩头均匀密实。
复搅。搅拌、喷浆数秒后搅拌头正向转动向下推进至设计深度,再反向转动提至桩顶。此时灌注水泥浆量适当控制(以不堵塞管路为准)。
清洗管路。向集料斗中注入清水,开启灰浆泵清洗管路中残留的水泥浆,直到搅拌头出浆孔喷出清水,并用人工清除粘附在搅拌头上的软土。然后,移机进行下一个桩的施工。
2.2 单头深层搅拌桩机施工方法
单头机与多头机施工步骤一样,桩机成墙时,单头机比多头机多一个循环,而且不分序。每次移机44.4cm,最终成墙厚32.5cm。
2.3 深层搅拌法防渗墙的适用范围
深搅法在软土基础加固和防渗处理中具有较强的适用性,处理后其承载能力和防渗性能可以满足常规要求。在当前的施工条件下,考虑经济、质量的保证,其适用范围应为松散砂土,粉砂土、粉质粘土及含少量砾石的土层,甚至有土体架空或洞穴也可施工。但在砂砾石层、有机质含量较高的淤泥土及含水量较少粘土层中慎用。
2.4 深层搅拌法防渗墙的技术特点
施工工效高:施工工效平均可达13.2m/台时,是各种防渗技术造墙较快的一种方法;成墙造价低:成墙造价是高喷的1/5,是混凝土防渗墙的1/3;施工工艺简单:不需开槽,无塌孔、护壁、回填、夯实等问题,更重要的是不破坏堤坝;成墙效果好:墙体厚度均匀连续,接头少,墙体厚度满足防渗要求(桩机机头直径为400~500mm),墙体深度可达22m;无污染、噪音低等。
3 液压开槽机开槽法连续造墙施工技术
3.1YK160-3-40型开槽机工作原理
开槽机也称锯槽机,行驶在两条轨道上,它由底盘、液压系统、工作装置、排渣系统、起重设施和电器系统组成。由液压缸产生动力,带动装有切削刀排的刀杆作上下往复运动,被切削掉的土体沉渣落入槽底后,由反循环排渣系统排出槽孔,施工中使用一定浓度的泥浆固壁,开槽机连续不断地沿墙体轴线作业前移,直到墙体末端,从而形成一个规则连续的长形槽孔。根据工程设计与要求,使用不同长度、宽度的刀排,即可开出不同长度、宽度的槽孔。在槽内充填不同的墙体材料,即形成不同抗压强度、抗渗系数的薄壁连续防渗墙,以达到防渗、封堵空洞、裂缝等隐患险点消除的目的。
3.2 成墙工艺流程
测量放线场地平整钢轨铺设钻导槽井孔开挖槽孔与支护槽板安装调试开槽机、清槽机开槽(泥浆固壁)清槽安置隔离体浇筑隔离体浇筑墙体至完工。
4 射水法连续造墙施工技术
射水法连续造墙技术是利用射水法造墙机组进行砼地下连续墙的施工,此法在我国堤防工程中得到了广泛的应用。该机组由在同一轨道上电动行走的造孔机、砼浇筑机、砼拌和机组成,设备总功率约150~180KW。其工作原理是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速水流来切割破坏土层结构,水土混合回流,泥砂溢出地面(正循环)或者用砂砾泵抽吸出槽孔(反循环),同时利用卷扬机带动成型器上下往返运动进一步破坏土层并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定规格尺寸的槽孔;槽孔由一定浓度的泥浆固壁。溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池,土、砂、卵石沉淀,泥浆水循环使用。槽孔成型后提起成型器,造孔机电动行走到隔一槽孔位置继续造孔,砼浇筑机就位,采用导管法水下砼浇筑建成砼单槽板或钢筋砼单槽板,并在施工中采用平接技术建成地下砼连续墙。墙体厚度按设计要求进行调节。
射水法造墙施工主要技术要点:射水法造墙技术上由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成,而导管法水下砼浇筑是成熟的一种施工工艺,因此,射水法造墙技术主要研究对象就是造孔。造孔的关键技术要素有四个--破土、固壁(保持孔壁稳定)、出碴和槽孔的连接;四个要素相互关联,相互制约。
5 人工洛阳铲挖槽连续造墙技术
5.1 开槽施工设备
半径R110mm的大型洛阳铲、机械成孔器(即卷扬机带动自由下落的筒状器械)、修槽成型器(即220mm宽的两面平行平面铲)。
5.2 人工洛阳铲挖槽施工流程
测量放线洛阳铲开槽修孔夯实孔底安置模袋隔离体模袋内下导管浇筑隔离体安置相邻隔离体下导管浇筑隔离体下导管浇筑混凝土墙体。
6 防渗墙施工关键技术
6.1 垂直度
组合钻机开槽法、射水法、深层搅拌桩等三者共同的关键技术是垂直度。垂直度是关系到建造的防渗墙是否在同一墙体轴线上。因此,在施工期间的左右偏差、轴线偏差、孔斜率数据应按操作规程与规定,认真观察记录。发现偏斜,立即采取措施纠偏,确保防渗墙体在同一轴线上。否则,易出现断墙或墙体底部衔接不严,施工缝隙过大造成集中渗漏现象。
6.2 墙体接缝衔接处理
混凝土墙体与混凝土墙体之间相接应上下反复清洗原浇筑的墙体接头处,确保衔接处无夹泥。墙体与墙体平行相接,搭接长度应按1~2m为宜。若相接后发现封闭不严,产生渗漏通道时,可采用钻机钻孔现浇混凝土的办法将渗漏处封闭,达到截渗的目的。
6.3 塌孔
在施工期间依靠泥浆护壁工艺容易出现扩孔与塌孔现象。扩孔与塌孔造成的主要原因是土层中含有秸料层、粉砂层、空洞、裂缝等。要解决以上问题,可采用的措施主要有:一是严格控制护壁泥浆浓度,必要时造浆可按比例适当添加膨润土。二是加密安置隔离体,增加支撑力。三是缩短墙体浇筑长度,减少水浸时间。
关键词:施工工艺;质量;控制
中图分类号:U215.14 文献标识码:A
[绪论]:
目前的杭州市地基基础施工单位很多,且施工单位的力量都很强大,但随着工程量清单的实施留给施工单位的利用越来越小。施工单位在这种情况下只能以质量求生存,为了企业能够发展下去;为了让用户放心;也为了今后能够避免建设、承建单位和购房者之间的纠纷,施工单位应该下大力气抓好质量的管理工作。具体如何抓如何对施工的工程进行质量的管理和监督,不同的施工单位有不同的施工方法。本人也对以上问题进行仔细的思考。在这里发表以下个人的观点,供各位友人参考。
目前施工的工程体积庞大,要确保地基基础的承载力、满足工程设计要求必须重视桩底注压浆质量。贯彻“百年大计,质量第一。”和预防为主的方针。
工程概况
城厢街道湖头陈社区城中村改造安置房——湖头陈花苑(暂名)一期项目桩基工程位于位于杭州市萧山区,拟建本工程位于萧山区湖头陈社区,北临浙赣铁路线,东靠风情大道,南临规划彩虹快速路。建筑用地面积约172297㎡,总建筑面积约56万㎡。项目分三期建设,本次为一期,总建筑面积约138417㎡,其中地下室筑面积约35475㎡。
设计总桩数1573根,桩身混凝土强度等级:高层部分水下混凝土C35,多层部分水下混凝土C30,桩身通长配筋,钢筋笼下部的主筋减半(要求不减半部分的桩长2/3且要求全配筋笼体穿越7-2软土层并进入下伏地层9土层1m)。设计桩底注浆桩数为692根,桩型为ZJ-1,单桩注浆水泥用量为1.26t,其他桩型均不注浆。
二、施工工艺流程
根据设计图纸要求以及参考周边类似工程的施工经验,桩底注浆施工工艺流程如下:
三、注浆管选择与布置
四、施工方法
1、注浆管加工、制作:
①注浆管采用Φ38×3.5套管连接,套管长度100㎜,套管与注浆管焊接密封。为防止漏浆,焊缝必须饱满、无气孔、无毛刺。注浆管顶用封头堵牢。
②注浆管尾部长度为20㎝左右,底部压扁处理,侧部钻3排¢8钻孔,每排2个错落分布,外面包裹数层防水胶带并用铁丝捆扎固定,固定避免水泥浆进入管内。
2、注浆管预埋:
①先下入钢筋笼,在下导管后在笼内导管外侧的环形空间中下入注浆管,注浆管用12#铁丝捆扎或采用点焊与钢筋笼固定,每隔1~2米固定一道;
②注浆管长度控制,注浆管顶部高于地面20~30㎝;注浆管底部超出钢筋笼底部10~15㎝;
3、注浆管冲孔开塞:
一般成桩3天后,即可用一台SGB6/10型灌浆泵(最大达10Mpa,排浆量大于6m3/h)采用清水开孔,以防砼包裹注浆管。
4、桩底注浆施工
①水泥浆液配置及搅拌:
配比:根据设计参数,浆液水灰比为0.5:1。
每一盘浆的拌制:在搅拌机内加足200kg水,然后边搅拌边加入水泥400kg,搅拌好的水泥浆液经滤网过滤后送到储浆桶。
②设计桩底注浆浆参数:
a.注浆总量控制:注浆水泥量为1.26T/根。
b.注浆流量:不超过75L/min。
c.注浆压力: 34 Mpa。
③桩底后注浆施工操作:
a.先清理好管头并安装好注浆管密封装置。
b.连接高压管,使浆液通过高压泵高压管密封接头注浆管注入地层。
c.先送清水开通,清洗通道待压力稳定在12 Mpa时,把配置好的水泥浆注入桩底持力层12-4圆砾层。
d.注浆量满足设计要求时,关闭管口阀门进行迸浆。
e.拆除注浆管道,在注浆管不冒浆后拆除密封装置。
5、质量控制方法:
a.两根注浆管尽量一根注满注足(80%的桩注浆量),以防一根堵塞或注不下或冒浆。
b.用清水开塞,使管道畅通后在注浆,如开塞压力在28 Mpa波动,应多压几分钟,使其慢慢开通;同时要检查管头的密封情况,确保管子的开通率。
c.桩位较密集区注浆,易出现冒浆,应跳位注,跳位距离不得小于3米或暂停46小时后再注。
d.当一根注浆管注浆量不足或冒浆,可采用第2根注浆管进行注浆。如单桩注浆不足,应考虑周边桩多注,确保整体强度。
e.尽可能用小水灰比、小压力注浆,使桩端桩身浆液饱和。
6、注浆顺序:
同一承台上或附近的桩宜同时注浆,为保证注浆效果,宜四周桩先注,再注中间桩,以防止水泥浆向加固区外溢,确保每根桩的注浆效果。由于圆砾层注浆可灌性强、扩散影响范围大;相临桩在施工时(一般控制在10m范围内)不可注浆。
7、终止压浆条件:
单桩注浆水泥总量和注浆压力均达到设计要求;注浆总量已达到设计者的75%,且注浆压力超过设计者。
五、质量保证措施
1、下注浆管前,应认真检查管内是否有异物,安装管口密封装置前清除管口杂物,以防堵塞或进入泥浆。
2、下注浆管时,要严格遵守操作规程,严防跑管。
3、注浆前应对注浆、灰浆搅拌机进行检查,使其处在良好的工作状态,确保能连续注浆。
4、为保证浆液质量,对水泥、水、添加剂采取计量投料,确保水灰比的正确性。严禁使用受潮过期及质量不稳定的水泥。
5、注浆要连续,如因故中断要立即处理,尽快恢复以确保注浆效果。
6、做好记录,对注浆量、注浆压力、时间及异常情况要记录,发现问题及时分析处理。若注浆流量小,可适当增加压力,扩展通道;若注浆流量很大,而压力不高,则应降低水灰比注浆。
7、应及时掌握注浆量和注浆压力,综合考虑二者关系,以确定结束注浆依据。
8、做好迸浆工作,避免因承压水压力过高导致浆液倒流。
六、异常情况补救措施
出现异常情况首先分析原因,并采取相应补救措施,常见的有如下情况:
1、压力骤然下降:宜采用间隔注浆的方法来处理,即停注一段时间后再注。
2、压力骤然上升:当注浆量相差较大时,宜提高压力维持一段时间“开塞”,如仍无法进行,应采取洗管法清洗注浆管。注浆量相对较少时可停止注浆。
3、大量冒浆:采用间隔注浆法施工。
七、计量控制方法
1、每盘水泥浆按体积计量法放自来水200kg,放4小车P.C 32.5#水泥,每车水泥100kg。
2、每盘水泥浆配P.C 32.5#水泥400kg,每桩灌注3盘水泥浆+。
3、注浆水泥量按设计要求全部注入,如发现个别桩因注浆压力过高注浆量不足,及时记录,并采取相应补救措施。
注浆管安放长度:
(图二)
九、结语
大量的桩基工程实践表明,通过桩后压注浆工艺对桩与孔壁间隙注浆改变了桩侧、桩端及其附近土体的物理性质,使桩侧阻力和桩端阻力得到不同程度的提高,桩的沉降减少,桩的承载性能得较大改善。该技术可以在桩基工程中广泛应用,大大提高桩基础承载力的结构可靠性能。
参考文献:
[1]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50300-2001
[3]《建筑工程施工质量评价标准》GB/T50375-2006
[4]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
关键词:路桥施工 软土路基 处理
中图分类号: TU471 文献标识码: A 文章编号:
我国地质构造复杂多变:有处于青藏高原的常年冻土;有位于滨海平原的软土等等。针对不同的土质在道路施工上也就有着不同的要求,这是对我国土木工程的一项巨大的考验。本文针对软土路基的处理,做出如下分析:
一 软土与软土路基的概念
(一)软土的概念
软土,即淤泥和淤泥质土的总称,主要是由天然含水量高,承载力低,压缩性高的淤泥沉积物与腐殖质组成。这类土质主要分布于沿海城市,珠江三角洲等含水量较大的地区。这种土质孔隙大,压缩性强,土里往往沉积大量天然水。这类土质如不好好治理,会严重影响路基的坚固。
(二)什么是软土路基?
软土路基是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质。这类地基每层之间的物理力学性质差别较大,土层层状分布也相对复杂。对于这种路基的处理,需要针对每层土壤的不同特性找出合理化的解决方案。
二 软土路基处理的一般原则
软土路基的处理通常有两种办法:一种自然沉降;另一种是采用相应的技术方式对地基进行处理。自然沉降在这两种方式中是比较经济的一种,但是其本身的实施度要困难得多。自然沉降的方法仅限用于工程量较大的、工期较长的项目。然而采用相应的技术这种处理方法可以在工程有限制时确保工程的质量与安全性,从而被更广泛的应用。
三 路桥施工中软土路基的处理
(一)填换法
填换法是针对浅层土壤而言的,首先要将土层较浅位置的土挖出去,继而用一些强度较高的、抗腐蚀性的、质地坚硬的石头、砂砾等重新分层填充。再用人工或者机械等手段去夯实、压实,将材料充分混合,从而达到道路路基坚实的要求。
(二)垫层法
垫层法有两种,一种是在地基表面铺设一定厚度的垫层使路基达到应有的强度。另一种是把表面部分软弱土层挖去,置换成强度较大的砂石素土等。垫层的最终目的是:提高路基的承载力;加速土质的固结;防止路基冻胀;使路基的刚度均匀化。垫层的材料一般有砂垫层材料,粉质粘土垫层材料等。在垫层施工中常用的为砂石垫层材料,即用各种砂石混合良好,且不能含有垃圾或者植物残体等影响稳固的物质存在,铺设的厚度一定要适中,不要影响上层的排水效果,从而确保路基的稳定性与强度。
(三)压实法
压实法是通过挤压或夯实将土壤的孔隙变小,多半是通过物理方法或者化学原理将其实现。孔隙变小了,路基的强度也就相对变高。
1 灰土挤密桩对路基的处理
灰土挤密桩对于黄土路基的处理还是比较奏效的。其原理在于生石灰吸水后膨胀,使桩间的土脱水,膨胀后的生石灰挤压路基上的土壤,从而使土壤间的密实度增大,继而增强了路基的强度,这种方法试用与路基中含水较多的土壤,如:湿陷性黄土、素填土、杂填土等。这种处理方式的好处在于:生石灰可以就地取材,材料不难找到;工程的难度不是很大,可以在时间上缩短工期。
2 强夯法
顾名思义,强夯法就是利用重锤提升到一定高度并使其自由下落,达到夯实路基的效果。这种夯实是为了提高路基的强度,降低压缩性。夯实法被广泛使用在我国沿海城市。当然,夯实法也有不适用的土质,它不适用于较厚的淤泥质与淤泥土壤。因为强夯法的加固效果取决于路基的渗透程度,所以必须要有良好的排水通道。
(四)排水固结法
排水固结法是针对天然地基,或先在地基中设置砂井等竖向排水体,然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地上先行加载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐步提高的方法。排水固结法分为堆载预压法、真空预压法、降水预压法、电渗排水法。需要针对不同的软土土质选用不同的排水固结法。
(五)化学固结法
1搅拌桩法
是指利用特质的搅拌机械,用水泥或其他材料作为固化剂,在深层进行搅拌。将软土与固化剂进行强制的搅拌,通过一系列的物理化学性质的变化,形成坚实的桩体并与原来的地基融为一体。从而起到复合地基的作用。
2灌浆法
灌浆法是将某些固化的浆液注入土壤路基的孔隙中。这些浆液通常是利用液压、气压等因素被注入的。从而改善路基的物理性质,增强路基的抗压性等。
(六)土工合成材料加固法
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。这种材料是人工合成的,放置在路基上能使各种材料良好的融合在一起,不论是从表层还是深层,都起着加固的作用。具备防渗,排水,加固,过滤等多种特性,是一种新型的岩土工程材料。
四 对软土路基处理的一些意见与建议
综上所述,我国对软土路基的处理与研究已经达到一定的水平并初具规模。但是从现状来看,仍有一些不足的地方需要关注,根据软土路基的现状,提出以下几点意见与建议。
深入研究路桥软土的基本特点
根据我国不同地区的不同地质,分析出该段路基软土的具体特性:并以此作为模板,找到加强路基稳固的最适宜的方式方法;并从工程角度出发,分析着重研究影响工程进度的因素,从而更好的应付突发事件。
深入开展软土路基沉降计算方法的研究
路基沉降的计算方法是处理路基沉降的核心内容之一,开展软土路基沉降计算方法的研究就刻不容缓。
加强路桥软土路基处理的系统化研究
近年来,针对软土路基处理的系统化的研究的论文并不少见,我们所要做的就是对这些论文进行具体的、系统化的分析与研究,这对软土路基的处理不论是理论上还是实际施工上都有很好的帮助。
提高路桥软土路基处理的智能化研究
在工程领域,很难找到一个最好的答案,那么,换一种思路,“退而求其次”不失为一种明智的选择。人工智能方法是解决软土路基处理智能化的最好的办法之一,也是最有效的方式之一。
我国路桥软土路基处理的研究还会继续不断深化,这就需要我们土木人将全部的热忱投入其中,尽力弥补路基处理的不足,争取完善路桥软土路基的处理。
总结:
在路桥施工中,不注重软土路基的处理是很危险的。作为技术人员,一定要充分的掌握其特性与相应的应对措施,还要加强技术理论的学习,从理论与实际两方面共同保障软土路基的安全问题。从而让我国公路建设更有保障性与安全性。
参考文献:
[1]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑.2007 (4).
[2]袁得富,史建党.公路工程软土地基处理[J].河南科技.2006 (10).
[3]李阳.高等级公路软土地基处理技术[J].四川建材.2007 (1).
[4]赵金健.郭建军.软土地基处理技术[J].中国高新技术企业.2008 (6).
关键词:粉喷桩;施工工艺;注意事项
Abstract: This paper analyzes the advantages of long appeared and the construction process of powder spraying pile in strengthening soft soil foundation in question, and from construction preparation, construction process, construction precautions described the construction process of powder spraying pile the three points to, control of several factors affecting the quality of the construction explained the.
Key words: DJM pile; construction technology; note
中图分类号:S275
前言
采用粉喷桩处理软土地基,具有造价低、工艺简单、施工周期短、无振动等优点,近几年已被广泛应用于铁路、公路、市政工程、港口、码头以及工业与民用建筑等土建工程地基加固中,取得了较好的经济效益及社会效益。粉喷桩是以水泥为固化剂,利用深层搅拌机械对原状软土进行强制搅拌,经水泥与软弱土之间的离子交换作用、凝结作用、化学作用等一系列作用,而生成一种特殊的具有较高强度、较好特性和水稳定性的混合柱状体。它与原位软土层组合成复合地基,对提高软土地基承载力,减少地基沉降具有明显效果。
1、粉喷桩加固软土地基的优点
1.1于搅拌法将水泥固化剂和原地基软土就地搅拌混合,因而最大限度地利用了原土;
1.2搅拌时较少使地基侧挤出,所以对周围原建筑物的影响较小;
1.3施工时无振动、无噪音、无污染,可在市区和密集建筑群中进行施工;
1.4土体加固后重度基本不变,对软土下卧层不致产生附加沉降;
1.5与钢筋混凝土桩相比,节省了材料,降低了造价;
1.6可根据工程结构的实际需要,可灵合地采用柱状、壁状、格栅状等加固形式。
2、粉喷桩施工现状分析
由于粉喷桩作为一种刚塑性桩,与桩间土一起构成复合地基。为此,如何准确地进行粉喷桩单桩和复合地基设计至关重要,目前,粉喷桩设计中常出现如下问题:岩土工程勘察资料不准,导致粉喷桩设计出现问题:设计人员没能准确把握地质资料,设计参数取值不合理,使得复合地基承载力及单桩承载力与实际不符;未能认真进行粉喷桩复合地基的沉降变形验算,导致建筑物差异变形过大,墙体开裂,影响建筑物的正常使用。施工影响粉喷桩工程效果的主要因素是土的性质、水泥掺入量、搅拌的均匀程度、有效桩长、养护时间等。为此,粉喷桩常出现下列施工质量问题:粉喷桩的施工桩长没有按设计要求进行,造成桩长不足;每米水泥喷粉量不能满足设计要求,影响粉喷桩的桩身强度;施工中喷粉不均匀,出现断粉现象,导致桩的完整性较差。
3、粉喷桩施工流程
3.1施工准备
3.1.1粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
3.1.2场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。
3.1.3施工机具准备,进行机械组装和试运转。
3.1.4粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
3.1.5粉喷桩所用的水泥(425#普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。
3.2施工工艺流程
流程顺序:放线定桩位就位钻桩孔至设计深度边搅拌、喷粉边提升钻杆至桩顶以上50cm停止搅拌喷粉全程或局部复搅复喷一次提杆至地面移至下一桩位继续施工。
成桩时,先用喷粉桩机在桩位钻孔,至设计要求深度后(钻速为0.570.97m/min,一般钻一根10m长桩约1525min),将钻头以0.97m/min速度边搅拌、边提升,同时边通过喷粉系统将水泥或石灰粉通过钻杆端喷嘴定时定量向搅动的土体喷粉,使土体和水泥或石灰进行充分搅拌,混合形成水泥、水、土或石灰粉混合体。作业时,机械操作要熟练,喷粉要均匀,水泥剂量及复搅深度应满足要求。喷粉时最好一次性喷足喷粉量,不得中断,每根桩宜装一次灰,搅拌完一根桩。喷粉深度在钻杆上标线控制,喷粉压力控制在0.50.8MPa。对于桩长较长的桩,应采取措施,保证桩身下端每米的水泥剂量达标。同时,格控制钻孔下钻深度,喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩深度和喷粉量达到设计要求。深度误差不大于5cm,水泥喷入量的误差应小于1%。
钻进提升时的管道压力不宜过大,以防止钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。为确保粉喷桩的施工质量,当钻头提升至地面高程下25cm时,应停止喷灰只搅拌,同时采取复搅措施。第二次搅拌时不喷粉,复搅深度以电流表达到100A为准。复搅时钻头的下钻、提升速度同第一次。粉喷桩每次下钻和提升的时间有专人记录,时间误差不得大于5s,提升前要有等待粉到达桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况。对出现的意外情况应在备注栏内注明。严格控制喷粉时的钻杆提升速度,确保每根桩的喷粉均匀性。如发生意外影响桩身质量时,应在12h内采取补喷措施,补喷重叠长度不小于1m,特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设,新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%,并填在施工记录中备查。
对输灰管要经常检查,不得泄露及堵塞,输灰管道的长度以60m左右为宜,不得超过70m。对使用的钻头要定期检查,其直径磨耗量不大于1cm,但也不宜采用直径过大的钻头(以小于53cm为宜)。
3.3施工注意事项
3.3.1控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度。
3.3.2为准确计量灰剂量,喷粉机改造加设粉体流量装置。
3.3.3定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查,其直径磨耗量不得大于2cm。
3.3.4当钻头提升至地面以下0.5m时,喷粉机应停止喷粉。
3.3.5当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉,在第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
3.3.6粉喷桩施工时,泵送水泥必须连续,固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录,其用量误差不得大于±1%。
3.3.7为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%。
3.3.8搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
3.3.9储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
3.3.10粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,技术人员应随时检查记录情况。
3.3.11粉喷桩属地下隐蔽工程,施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响,因而其质量控制要贯穿于施工的全过程,并建立全方位的施工质量监控管理体系。
3.3.12技术员与试验验收员在施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况,记录其处理方法及措施。
4、对影响施工质量的几个因素的控制
4.1施工机械设备采购质量的控制。施工单位新购置的机械设备质量的好坏,直接影响到工程的质量。因此,必须对新采购的施工机械设备的质量加以控制。其控制方法如下:在采购施工机械设备前要制定一份详细的采购计划,计划中应用明确提出新采购的机械设备的性能要求、质量要求、价格要求和售后服务要求等。
4.2人力资源的质量控制。配备高素质的人力资源,不断提高全员的质量保证意识和业务技术素质,这是保证工程质量的主观因素。只有全体员工能够胜任自己所从事的工作,并且具有强烈的质量意识和责任感,使他们懂得其所从事的工作的好坏直接影响到工程质量和企业的效益,这样才能从主观意识上保证工程的质量。
4.3原材料的采购质量的控制。对每批进入施工现场的原材料,现场材料人员和质检人员要根据采购合同对其进行检查验收。验收包括名称、规格、型号、数量、出厂合格证、批号、材质书等,对于每批进场的钢筋、水泥、砂子、石子等试验部门都要进行试验,并出具检验和试验报告。
5、结束语
粉喷桩工艺实施成果只能通过成桩后的长期观测结果来进行最终评价,且由于其又是隐蔽工程,故其施工质量只能通过加强全程旁站现场监控,严格控制施工工艺各道工序效果,才能确保工程质量符合设计要求,达到软土地基处理效果。
参考文献
[1]吴献军.软基粉喷桩加固设计及其技术参数的确定[J].山西建筑,2009
关键词:公路桥梁软基;软基施工;施工技术;软基处理;处理方法
中图分类号:U445 文献标识码:A
1 引言
随着我国经济建设的加快,公路桥梁工程得到了快速发展。由于我国幅员辽阔,地形结构复杂,在公路桥梁工程施工中,软基路面较多。软基路面处理相对于坚实地基来说,要复杂的多,既要根据软基类型采取处理措施,又要结合当地气候环境、公路桥梁施工后车流量、车辆载重、后期养护等多方面进行综合考虑。对软基路面的施工与处理是一项及其复杂的工程,本文对各种不同类型的软基施工技术和处理方法进行简单分析。
2. 常见软基施工技术及处理方法
各种地基处理方法都有它的局限性和好坏,连使用范围也会不同。再加上它具体的工程情况比较复杂、难以理解,工程地质条件变化多端、各个工程间地基条件差别非常不一样,不同的工程对地基的条件掌握也随之不同。而且机具材料等条件也会因工作部门以及地区的差异而存在有较大的差别。因此,对每一个工程都要进行具体细致分析,应从地基条件的好坏以及材料的选择、及其设备的具体来源等各方面进行专业的分析,以确定合适的地基处理方法。
2.1 粉喷桩施工技术及处理方法。
根据软基地形,选择粉喷桩施工时,为了确定钻机在施工过程中穿过软土层的实际深度以及了解软土层的阻力,确定钻进速度和喷粉量,要进行成桩实验,根据抽芯质量检测情况,在保证成桩质量的前提下,要分情况对待,对含水量较大的软土基层要适当减慢提升速度,风量要适当加大;在粗砂层中,钻机风量要比淤泥层小,提升速度要比淤泥层快。根据图纸的设计要求,完成对各个粉喷桩的桩位布置,并报批监理工程师,得到同意后,采用全站仪进行施工现场的放样。在桩机就位后,要根据设计的要求,确定加固放置机位置的加垫层,并要保持搅拌桩机的垂直度,避免出现斜桩。在启动搅拌桩机后,采用钻头一边旋转一边进入的方式进行施工,同时要注意不能在喷射口喷射加固材料,避免造成喷塞堵塞,必要时可通过喷射压缩空气的方式,来减小负载的扭矩,保证钻进顺利。在提升喷粉过程中,水泥粉通过粉体发送器喷射到搅拌的软土基层中,并保证水泥和软土层在深度方向上要充分拌合。在钻头提升到距离地面约30CM-50CM高度时,要停止发送器内的粉料喷射,完成成桩施工。在停止喷粉后,钻头要旋进至设计的深度,在提升过程中采取反向旋转的方式,通过复搅,保证粉体和土层的充分拌合。在单根粉喷桩施工完成之后,要及时收集电脑上的参数,检验是否存在问题,如果发现有问题,必要时要重新施打。钻机施工完成后,为保证桩体长度,要对原地面和停灰层之间的部分,根据设计要求,采用人工回填的方式进行水泥土的回填,回填后要压实,保证机械施工段和人工回填部分的充分衔接。
为提高粉喷桩施工质量,在进行现场放样前要加强实验仪器和实验方法的控制,同时对机料设备、材料等要进行严格控制。在施工过程中,使用的钻机的技术性能和各项指标要满足设计要求。在钻机就位后,要保证垂直度偏差不超过1.5%,桩位置和图纸设计位置不大于50mm的偏差,施工过程总要严格控制喷粉的时间以及停粉时间和水泥的喷入量。施工中如发现喷粉量不足时,要进行整桩复打,一旦出现喷粉中段时,进行复打时重叠段要超过1m。
2.2 塑料排水板软基处理施工技术及处理方法
塑料排水板法是排水固结法的一种形式,竖向塑料排水板软基处理,是采用塑料排水板排除软土层中的水,来实现加速地基固结,提高地基强度的目的。通过人为在软土层中增加塑料排水板,形成软土层的渗水通道,通过路堤土层的自重和载荷预压,加快排水的固结,提高软土层地基的强度,同时也提升了软土基础的承载能力。塑料排水板形成了垂直的用于排水的通道,具有较好的滤水性能,排水效果较好,同时由于塑料排水板具有一定的延伸率和强度,对不同地基形式都有很好的适应能力,施工处理也较为方便。
塑料排水板施工时,要提前在软基处理范围内,进行横向和纵向排水沟的开挖,要将软基内的水梳理干净。根据设计要求,以桩号为顺序确定好控制桩,并在距离控制桩10米至20米放出线路的中心桩,根据设计宽度做好中桩和边桩。塑料排水板施工之前,要复测软基层的强度和土层厚度,测量软土层厚度没有超过2.5米时,不可采用插板处理。进行测量的同时,要将软基处理施工范围内的草皮、淤泥、腐殖土、树根等影响施工的因素全部清理干净,并做好场地的平整。完成场地验收后,要在平整场地上摊铺泥岩填料,并设置成中心厚度不超过1米、边缘厚度为0.3米的路拱状,完成后进行0.05米厚度的沙砾石填筑,利用压路机进行碾压,碾压次数为4至6遍。塑料排水板采用正三角形进行布设,各板间距保持在1.6米内,每行的间距保持在1.38米,各间距的尺寸误差不超过15mm,其垂直偏差不超过1.5%。在插板机就位后,将排水板对准桩位,进行插板施工。插入塑料排水板的深度要以能够穿透为准,打入时的实际深度要符合设计深度要求。排水板掺入完成后,对超过砂垫层外漏长度超过20cm的多余部分要剪断,同时要保证排水板要与砂垫层贯通,利于排水。
2.3 真空联合堆载预压施工技术及处理方法
真空联合堆载预压施工是利空真空预压结合堆载预压的方式进行软基处理,通过两种荷载的共同作用,加速软土层的孔隙水排出,通过降低软土层中孔隙水的压力,促使软土层在短时间内进行排水固结,从而降低软土基层的沉降,提高软土基层的承载能力。
采用真空联合堆载预压施工前,要做好场地的清理,并采取中间稍高,四周略低的方式做好平整,之后进行沙砾层的铺设,铺设厚度控制在30cm内。在塑料排水带打设完成后,要进行观测仪器的埋设。在保证真空预压效果的前提下,滤管在铺设时要采取双排鱼刺形进行铺设,并适当调整布管方式。滤管铺设完成后,在其表层铺设厚度为20cm的沙砾覆盖层,铺设时要防止地面的尖利物刺穿密封膜。根据设计要求,采用人工挖沟或机械挖沟的方式,进行密封压膜沟的开挖,而后铺设密封膜,铺设顺序为一层无纺土工布、二层密封膜、一层无纺土工布。铺设完成后,要采用粘土材料进行密封沟的回填。对射流泵试运检查完成后安装真空泵,滤管连接牢固后接通电源。在膜下真空度为80KPa时,检查是否漏气,并将抽气稳定,进行稳定抽真空7至10d后,上层铺设30cm厚度的砂垫层。砂垫层铺设后要检查是否存在漏气,同时在监测人员的指导下分层碾压加上堆载为设计高程。继续抽气直到沉降稳定,抽气停止后要进行效果检验。
3.结束语。
公路桥梁的软基处理是一项复杂的工程,施工中需要结合软基具体类型,进行施工方式的合理选择。软基处理过程中要认真观察、严格测试,加强质量的检验和控制,合理利用施工工艺,提升软基处理效果,提高软基承载能力,确保施工后公路的稳定,保障行车安全。
参考文献:
[1] 丁学军 廖辉 郭永发Ding Xuejun Liao Hui Guo Yongfa塑料排水板处理软基山体填筑施工监测分析 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU 2010年2期