水泥搅拌桩在公路软土地基处理中的应用

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2010-08-26 17:32 热度:

  【内容摘要】结合工程实例,介绍了水泥搅拌桩的设计、施工工艺和试验检测方法。
  【关键词】水泥搅拌桩,软土地基处理,公路,应用
  水泥搅拌桩是一种加固饱和粘性土地基的方法。它是利用水泥材料作为固化剂,采用特制的钻具钻入地基至一定深度,喷出水泥浆使之沿着钻孔深度与地基土强行拌合,由水泥浆和软土间所产生的一系列物理-化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳定性和具有一定强度的桩体,从而提高地基强度和增大弹性模量。水泥搅拌桩具有施工速度快、加固后中度基本不变,对下卧层不致产生附加沉降等优点。
  1.工程概况
  碾唐北线项目全长30.3km,路线全线位于迁西县境内。K12+000~K12+120段位于软土层上,
  采用水泥搅拌桩处理方案。成桩直径50cm,在桩顶做80cm厚垫层,用于调整桩顶应力分布,桩底嵌入非软弱土层1.0m。布桩形式采用正三角形,按与路线正交走向布设,桩长经计算并结合该地区类似经验确定。
  2.设计计算及搅拌桩配比设计
  本合同段水泥搅拌桩要求:水泥掺入比(指水泥重量与被加固的软土重量之比)大于12%,桩体28天无侧限抗压强度不低于1.5Mpa,90天单桩承载力不小于150KN,单位复合地基承载力不小于150Kpa,水泥采用32.5号矿渣水泥。桩底嵌入非软弱土层1.0m,即加固软土整个厚度。设计时根据搅拌桩的面积置换率m,计算桩中心间距为120cm。
  该段软土厚2.6m~6.1m,平均锥尖阻力为0.44Mpa,平均侧壁阻力12.5kpa。上覆高液限图,下为粗砂及软岩。
  2.1工程试验
  2.2试验目的
  (1)了解加固软土所用水泥的掺入量、水灰比和最佳外掺剂。
  (2)了解水泥土强度增长的规律,求得龄期与强度的关系。
  2.3水泥土优化配比试验
  为了经济、合理的确定水泥搅拌桩的技术参数,采用现场原状土按照两种水泥(32.5Mpa普通水泥、矿渣水泥)、三种掺入比(10%、12%、15%)、两个龄期(7d、28d)共12组试件进行优化配合比试验,经试压后得出结论:采用12%的32.5Mpa矿渣水泥,水灰比0.5,掺入2%~3%的石膏粉,可获得最佳效果。
  3搅拌桩施工
  3.1施工工艺
  (1)平整场地。清除施工现场的障碍物及杂物将原地面整平,以便施工。
  (2)施工方样。在整平的场地上,按照设计图纸的要求,放出每根桩的具体位置。打入竹钎并做出明显的标记。
  (3)移架就位。将水泥搅拌机对准设计桩位,就位对中,检查导向杆垂直度,清扫喷射口。
  (4)先喷浆至设计深度,原地喷浆30s,然后提升钻机,边提、边喷浆、边搅拌至原地面;重复喷浆下沉至原深度,再喷浆搅拌提升至原地面。控制提升、下沉速度在0.6~1.0m/min,喷浆2次,为保证地面以下0.5m范围内加固土的密实程度及桩头水泥均匀,搅拌头提升至地面后原地喷浆10~20s,桩机移位后,利用人工将桩头范围内插动深约60~80cm。单桩总喷浆量不能小于设计值,一般为43L/m左右。
  3.2施工监理
  监理在现场应记录搅拌机进尺深度,用比重计测定浆液密度并与室内试验密度进行比较,经常性的检查喷头和输送泵是否堵死。
  4质量检测
  4.1抽取试样
  该检测方法因取样仅在表层,代表性不强。
  4.2轻便触探
  采用轻便触探仪对桩顶区段7d龄期强度进行连续检测,并根据触探击数N10来判断水泥土强度。此方法操作简单,是常用的检测和施工控制方法。
  4.3开挖后对挖出的桩体进行直观检查,水泥和土层搅拌均匀,质地坚硬,成型一致,桩径满足设计要求。
  4.4取芯检验
  采用J-50型钻机,开孔用φ110口径钻头、下部用φ90钻头以回旋方式钻进取芯,随机抽取桩身芯样,检测其长度及芯样无侧限抗压强度,单桩长度偏差基本在-0.12~+0.08之间,芯样无侧限抗压强度在2200~4300kpa之间。
  5施工注意事项
  (1)施工前标定搅拌机的灰浆泵输浆量等施工参数。
  (2)按图纸进行桩位放样,桩位偏差不大于5cm。
  (3)每一根桩开钻必须连续施工,严格控制喷浆及停浆时间,不得间断,以确保喷桩质量和长度。
  (4)钻杆下沉前,用全站仪或用垂线量测钻杆的倾斜度,使倾斜度不大于1.5%。
  6结论
  水泥搅拌桩处理软土地基能有效的使桩、土形成复合地基,在荷载作用下,应力向桩体转移,大大降低了桩间土的应力,从而使低级的沉降量相应减少,并能有效防止路基沿地基软弱面滑移而造成的剪切破坏。在处理软土地基中不失为一种快捷、彻底、有效的加固措施。
  影响水泥搅拌桩强度的主要因素有:水泥掺入量、水泥强度等级、龄期、外掺剂、土的含水量、外掺剂以及土体压力,同时施工工艺对搅拌桩承载力的影响也至关重要。
  水泥土的机理主要有以下4个层次:土的固有性质、物理改良、水泥硬化及化学反应。
  
  【参考文献】
  [1]交通部.JTGD30—2004公路路基设计规范.北京.人民交通出版社
  [2]交通部.JTGE40—2007公路土工试验规程.北京.人民交通出版社
  [3]交通部.JTGF10-2006公路路基施工技术规范.北京.人民交通出版社
  [4]姚祖康.《路面》.北京.人民交通出版社2006
  
  
  

文章标题:水泥搅拌桩在公路软土地基处理中的应用

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