水泥土挤密桩在处理湿陷性黄土中的应用_论文发表__墨水学术,论文

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:204

副标题#e#
　　水泥土挤密桩在处理湿陷性黄土中的应用
　　华北有色工程勘察院有限公司陈彬生
　　摘要：提出了水泥土挤密桩在湿陷性黄土地区，在复合地基承载力要求较高的情况下，施工机械的选择，施工方案的确定方法及施工中质量控制措施及注意事项，为同类工程提供可以借鉴的经验。
　　关键词：水泥土挤密桩方案质量控制措施
　　1.前言
　　水泥土挤密桩是一种复合地基，地基上部荷载由桩体和桩间土共同承担。主要用于处理地下水位以上，厚度较大的湿陷性黄土或填土地基，处理深度在5～15m之间，其加固机理是通过夯入水泥土，首先，利用水泥土挤密桩的高强度和成桩过程中对周围土体产生挤压，增强了周围土的密实度和压缩模量，达到提高地基承载力的目的。其次，水泥的水解和水化反应生成氢氧化钙、含水硅酸钙，含水铝酸钙剂，含水铁酸钙等化合物。所生成的氢氧化钙，含水硅酸钙能迅速溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和，水分子虽然深入颗粒内部，但生成物已不能溶解，只能以细分散状态的胶体排出，悬浮于溶液中，形成胶体，提高地基承载力。
　　2.工程概况
　　某客运专线地基处理工程位于河南省与陕西省交界处，该地段为非自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅰ级。设计为水泥土挤密桩，桩长5～14m，桩顶上部预留0.5～1.0m扰动层，施工完毕后清除。桩孔布置为等三角形排列，桩间距0.8m，桩径要求成桩后不小于φ46cm。成桩后要消除桩间土的湿陷性。水泥土挤密桩的压缩模量Ep为100～180MPa，桩间土平均挤密系数ηc不小于0.93，桩间土最小挤密系数ηc不小于0.88，水泥土桩身平均压实系数λc不小于0.97,要求成桩后桩体单位截面积承载力标准值fpk≥1000kPa，复合地基承载力特征值不小于470kPa。
　　3.施工机械的确定
　　由于本工程工期较紧，设计要求高，如何选择合适的施工机械，确定合理的施工方案，确保工程质量就成为本工程的关键。在打试桩过程中根据工程地质条件，及现场的施工条件，初步确定了振动沉管，机械洛阳铲，柴油锤打桩机三种打桩成孔机械，并对它们进行了试打孔。振动沉管桩机在成孔过程中，在前5m之内成孔较快，但在5m以下时成孔速度明显减慢，由于本工程工期较紧，显然振动沉管桩机不适合在本工程中使用；机械洛阳铲成孔速度较快，但是孔径及孔的垂直不容易控制，并且由于施工现场较小，取出的土堆放在现场，对施工进度造成了一定的影响，因此放弃了这种施工工艺；柴油锤打桩机初次成孔时，在较短的时间内就能达到设计要求的深度，但是在拔管时较困难，后来将桩管换成φ377mm，并在桩尖上的部位加焊了一个直径460mm的活动圆圈，再次进行了成孔试验，这一次在打到设计桩长时，较顺利的将管拔出，综合比较，最终确定柴油锤打桩机为成孔机械。
　　4.施工方案的确定
　　4.1施打顺序确定
　　通常情况下，施打顺序分为两种类型，一是连续施打，二是间隔跳打。由于本工程场地条件及工期的紧迫性，初步确定采取横向从一端开始，隔一孔跳打，走“S”型路线的成孔方法，在试打过程中发现在打第二孔的过程中，第一个孔存在如下问题：一是孔径变小，二是许多土落进孔内使孔深变浅，发现此问题后马上变更方案，采取隔2孔间隔跳打，很好的解决以上的问题。在纵向上隔一排跳打。经过实践证明，此施打顺序是确实可行的。
　　4.2夯填方案确定
　　在夯填设备的选择上，从保证质量、进度及经济合理方面等因素综合考虑，采用卷扬式电动夯实机，夯锤重量980kg，填料采用手推车计量，每次填料量为一车，虚方量约0.1m3。夯击次数初次确定为6次，夯实后经现场采样做试验，水泥土的压实系数λc＝0.95，不能满足设计要求后夯击次数改为8次，夯实后再次现场做试验，水泥土的压实系数λc＝0.97，满足设计要#p#副标题#e#求。最后综合考虑各种因素，也是为了确保施工质量，使合格率达到100%，最终确定夯击次数为10次，事实说明，这些参数都是正确的，在施工中所有样品检测压实系数均在λc＝0.97之上。
　　5.施工质量注意事项及质量控制要点
　　5.1场地平整及孔斜
　　在工程开工之前，对整个施工区域的高程要进行测量，防止由于高差较大，对有效桩长和成孔垂直度产生影响。成孔垂直度≤1.5%。每次成孔之前，成孔设备必须稳定平整，柴油锤滑杆与地面垂直。冲击锤杆与滑杆平行，垂直于地面。施工过程中，应经常用线锤检查桩管的垂直度，发现偏差及时调整。
　　5.2夯填及孔深
　　水泥土夯实质量的好坏，对承载力影响非常大，因此在夯实过程中应注意以下几点：
　　①每次夯填前，要测量一下孔深，如满足设计要求可进行下一步工序，如不满足要求，需采取措施进行处理。
　　②在填料前，应对孔底进行夯实，夯击次数一般4～5次，直到孔底发出清脆响声为止。
　　③控制填方量及填料速度。在小车上做好标记线，每次填料量为一车，虚方均为0.1m3，在每次夯击次数没有达到设计参数要求时，不得进行二次填料，如果填料过快，会直接导致水泥土的密实度不能满足设计要求，造成质量事故。
　　④控制夯锤的垂直度及夯锤的落距。在夯击过程中注意调整三角支架的位置，必须保证夯锤对准孔中心，不得偏向一侧。同时控制提锤及落锤的速度，不能使锤左右摆动，否则既使夯击次数满足要求，而由于每次的夯击能不够，水泥土的密实度也不能满足设计要求。夯锤的落距≥1m，如果落距不能满足要求就会使每次的夯击能减少，同样水泥土的密实度不能达到要求。
　　⑤水泥土回填夯实采用连续施工，每个桩孔应一次性分层回填夯实，不得间隔停顿或隔日施工，严禁使用过时及过夜水泥土。当日成好的孔，必须在当日回填夯实完，如遇特殊情况不能完成时，必须对孔口进行覆盖。
　　⑥最后一次填实后，补充少量土平夯夯实，以保证桩面与基表面平整。
　　5.3水泥土拌合、运输及现场储存
　　根据现场实际情况，本工程在距施工地点200m处集中设机械拌合站一座，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，土料选用现场土。在拌合及运输等过程中应注意以下事项：
　　①拌合前筛分土粒，测定其含水量，根据标准重型击实试验没出最优含水率确定加水或晾晒。
　　②拌合前测定水泥的各项指标，主要确定水泥的初凝时间。不得使用受潮，结块的水泥。
　　③水泥土拌合采取少拌，勤拌的原则。拌好后及时用汽车运输至施工地点。
　　④运至现场的拌合料，要进行覆盖，高湿天气要安排专人进行洒水。
　　⑤运至至现场的拌合料要及时使用，超过水泥初凝时间的拌合料严禁使用。
　　6.检查结果
　　为了检验施工效果和质量对桩间土进行了土工试验，施工前和施工后的土工试验结果见表1、2、3
　　施工前的桩间土的土工试验指标表1
　　取土深度含水量天然密度孔隙比湿陷系数湿陷起始压力
　　1.0022.21.870.7090.0649
　　2.0017.91.880.7700.03737
　　3.0022.81.681.0070.022115
　　4.0024.41.640.9390.035129
　　5.0017.81.681.0310.027141
　　6.0025.91.911.0780.018135
　　7.0020.21.860.6630.020127
　　8.0017.21.720.7400.017135
　　9.0019.41.621.0180.011150
　　10.0021.21.720.9420.009
　　11.0026.01.750.9850.003
　　施工后的桩间土的土工试验指标表2
　　取土深度含水量天然密度孔隙比湿陷系数湿陷起始压力
　　1.0020.81.930.6330.012
　　2.0016.41.970.6290.010
　　3.0018.91.940.8450.011
　　4.0022.71.840.7440.009
　　5.0016.51.890.8520.014
　　6.0022.72.000.8750.009
　　7.0018.32.010.5490.007
　　8.0016.11.990.6520.014
　　9.0017.41.870.7830.003
　　10.0020.51.950.8540.001
　　11.0022.31.990.7110.001
　　#p#副标题#e#复合地基检测结果表3
　　序号 检测项目 检测结果
　　1 单桩复合地基静载荷试验 复合地基承载力特征值为490-580kPa，满足设计要求的470kPa
　　2 水泥土桩身密度试验 桩身土平均压实系数0.97-1.00，满足设计和规范要求
　　3 桩间土密度试验 桩间土平均挤密系数0.93-0.99，满足设计和规范要求
　　通过合理的施工方案及严格的质量控制措施，经检测桩的各项指标都能够满足设计要求，黄土的湿陷性也得到了充分的消除。
　　7.结束语
　　水泥土挤密桩能较好的处理黄土的湿陷性，并且在合适的施工机械及合理的施工方案及严格的质量保证措施下，获得较高的复合地基承载力。本文仅是笔者对某工程的一点经验总结，希望能够对同类工程有所借鉴，不妥之处，望大家批评指证。