所属栏目：推荐论文发布时间：2011-04-19浏览量:344
深层水泥搅拌桩遇泥碳土层的处理
翁振华
摘要：深层水泥搅拌桩属浅基原土加固，由普通硅酸盐水泥作固化剂与软土强制搅拌形成具有一定承载力的水泥土体，但当水泥与泥碳土搅拌形成水泥土时其强度很差无法满足设计要求；本文结合工程实例，介绍了通过掺加SN201 -A水泥搅拌桩复合添加剂和改进施工工艺对改善泥碳土的固结成桩性能的特殊作用，固结形成的水泥土结构稳定、强度会随着龄期的增加而增强，且不会对周边的土体产生不利影响，对类似的土层施工提供了可借鉴的施工经验。
关键词：深层水泥搅拌桩；泥碳土层；施工控制；
中图分类号： TU473. 13 文献标识码：A
宁波属浙东地区滨海淤积平原，地势平坦。深层水泥搅拌桩加固软弱地基经济成本低，效果良好，在多层车间、综合楼等建筑中应用，利用水泥作固化剂与软土间产生一系列的物理、化学反应形成一种具有一定的整体性、强度性和稳定性的水泥土而提高土体的承载。但在实际施工过程中会遇泥碳土土层，引起水泥搅拌桩成桩性能差、强度低，达不到设计要求。如何有效地控制深层水泥搅拌桩在泥碳土土层的成桩质量，确保水泥土结构稳定是我们在工程实践中探索的一个新课题。
一、工程概况
宁波五洲渔具有限公司2#车间，建筑面积3634m2，框架结构二层，建筑沿高8.6m，采用深层水泥搅拌桩加固地基，桩数815根，￠500单轴成桩设计有效长度12 m，水泥掺入比15%（重量比），选用水灰比0.5，设计单桩承载力特征值90KN，设计复合地基承载力特征值105KPa。
该工程地质勘察勘探深度范围内土层按物理力学成因可分5个工程地质及若干个亚层，工程层岩性特征参见表1：
表1 土层物理力学性能
土层序号 土层名称 层厚（m） 地基土承载力特征值faK（KPa） 预应力管桩 地层描述
及特征
桩侧阻力特征值qsi（KPa） 桩端阻力特征值qsi（KPa）
填 素填土 0.7-1.1 / / / 松散回填土
1 粘土 0.4-0.7 65 10 / 灰黄色，可塑
2-1 淤泥 2.6-4.0 45 4.5 / 灰色，流塑
2-2 淤泥质粘土 19.7-21.4 60 6 / 灰色，流塑
3 粘土 7.2-8.3 100 22 650 黄褐色，可塑
4 粘土 / 85 / / 灰色，可塑
从地质勘察勘探深度范围内各土层未见土质有异样，可在试沉桩搅拌过程中出现泥碳土上浮现象，后经浅层地质补勘探明，泥碳土在距地表1.5m-2.5m之间分布厚度约为0.3m-0.7m。调查发现该工程地处宁波西部原属广德湖区域，在填湖造田中浅土层内覆盖了大量的植被，经过长时间的碳化从而形成泥碳土。
二、原理分析与配合比试验
深层水泥搅拌桩属浅基原土加固，由普通硅酸盐水泥作固化剂与软土强制搅拌形成具有一定承载力的水泥土体；施工发现，当水泥与泥碳土搅拌形成水泥土时其强度很差无法满足设计要求。
通过试验，发现掺加SN201 -A水泥搅拌桩复合添加剂对改善泥碳土的固结成桩性能具有特殊的作用，固结形成的水泥土结构稳定、强度会随着龄期的增加而增强，且不会对周边的土体产生不利影响；现场抽样泥碳土和水泥与掺加SN201 -A水泥搅拌桩复合添加剂的水泥土试验对比表明掺加复合添加剂后其强度满足设计要求（90天龄期水泥土标准抗压强度1.5 MPa），试验结果如表2：
表2 水泥土配方试验结果
土样编号 水泥掺量（%） SN201-A（%） 生石膏（%） 7d强度（MPa） 90d强度（MPa）
002-1 15 0.15 3 0.53 1.52
002-2 15 0.12 3 0.42 1.15
002-3 15 0 0 0.29 0.79
注：水泥掺量与土重量比，SN201-A、生石膏掺量为水泥的重量比
试验表明SN201 -A复合添加剂掺量0.15%，生石膏3%相对经济合理。如果有必要可适当提高掺量，SN201 -A复合添加剂掺量控制在0.3%以内，生石膏掺量控制在6%以内，对改善成桩性能及提高水泥土强度起到进一步的作用，可成本会增加很多。
三、施工工艺流程
施工采用单头水泥搅拌机二喷六搅拌的施工工艺，质量达到设计要求，具体流程如下：
1、桩机就位
钻杆搅拌头对准桩位，校正钻杆主轴，其垂直度偏差不大于1%。
2、制浆
制备固化剂浆液（水泥浆）在制料桶中搅拌均匀，搅拌时间不得少于5分钟，倒入盖有丝网的集料桶，同时掺入一定比例的SN201 -A和生石膏再次搅拌均匀，启动送浆泵输送浆液喷头，送浆泵输出压力保持在0.4-0.6 MPa。
3、一次喷浆下沉
启动搅拌机匀速顺时针边喷浆边旋转下沉至设计桩底标高，至桩底原位钻动喷浆15S，沉喷速度不宜大于1.0m/min，使浆液连续不断充分地压入土体。
4、一次搅拌提升
关闭送浆泵按额定提升速度边搅拌边提升至地面。
5、二次喷浆下沉
启动搅拌机匀速顺时针边喷浆边旋转下沉至设计复搅深度，关闭送浆泵继续下沉至设计桩底标高，使浆液与土体充分搅拌均匀。
6、二次搅拌提升
按额定提升速度边搅拌边提升至地面。
7、复搅下沉、提升
将搅拌机重复下沉一次至泥碳土土层以下1.0 m处，使该土层的土体与浆液得到充分的搅匀，提升至地面，移位进行下一根桩施工。
四、检测结果和沉降观测
1、在桩基完成30天后由浙江省地质第四大队进行检测，桩身完整，通过对工程桩的复合地基与单桩竖向静载荷试验，在加荷至最大试验荷载过程中各级沉降稳定、连续、无突变，各项指标均满足设计要求，检测结果如表3、4：
表3 单桩承载力检测结果汇总表
桩号 单桩承载力特征值（KN） 最大试验荷载（KN） 对应（Qmax）
沉降量S（mm） 极限承载力（KN） 对应（Qu）沉降量S（mm）
50 90 180 24.31 180 24.31
432 90 180 25.27 180 25.27
551 90 180 25.27 180 25.27
表4 复合地基检测结果汇总表
桩号 复合地基特征值（KN） 复合地基最大试验荷载（KPa） 对应（Qmax）
沉降量S（mm） 复合地基限承载力（KPa） 对应（Qu）沉降量S（mm）
666 105 210 26.53 210 26.53
751 105 210 28.50 210 28.50
45 105 210 20.08 210 20.08
2、使用一年后沉降观测记录最大沉降量47mm，且各点沉降比较均匀，未发现地基不均匀沉降和墙体裂缝，加固结果良好。
五、安全措施
1、桩机钻杆和及底座在施工和移动时应牢固可靠、放置平稳，防止倾斜。
2、现场使用的电气设备必须合格，实行一机一闸一漏电保护装置，并具要良好的接地，以防电击伤人。
3、正确使用个人安全防护用品，高空作业要系好安全带，进入施工现场要戴安全帽。
4、桩架移位时专人指挥、专人照看电缆及输浆管，防止压坏损伤。
六、结束语
1、土样的采集对搅拌的掺入比及成桩后的质量起着至关重要的作用，应详细地了解地基土层结构及物理性质，确定不同的掺入比。
2、选用适合的施工方法非常重要，单头水泥搅拌机二喷六搅拌的施工工艺对改善泥碳土的固结成桩性能具有特殊的作用，效果好，造价低，有针对性，值得推广使用。
参考文献：
[1] GB50202-2002《建筑工程质量验收规范汇编》[S] 出版地：中国建筑出版社
[2] GB50007-2002《建筑工程勘察设计规范汇编》[S] 出版地：中国建筑出版社
[3]陈希哲主编.《土力学地基基础》[M] 出版地：清华大学出版社，1997
2010.1.20