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深层水泥搅拌桩在软土路基施工中的应用

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jianlijiance
2007-10-28

兰(兰州忠和)海(海石湾)高速公路是交通部规划的“五纵七横”国道主干线系统中丹东到拉萨国道主干线的一段。本段工程地处陇西黄土高原向青藏高原过渡地带，属祁连山的东延部分，海拔在1604．1787m之间，路线布设在湟水河河谷阶地。在河北建设集团承建的第十八合同段中，遇到了软黄土分布带，起止桩号为：K94+760～K97+530，该段软黄土属于饱和黄土，含水量很大，承载力差，为典型软弱地基地段。

1．工程地质条件
经地质勘探，该段内的地层自上而下为：(1)饱和黄土，厚度6。10m，黄色，土体含水量较大，在20％以上，土体呈软塑至流塑状，地基承载力在100kPa以下。(2)砂砾石层，厚度3.6m，具水平层理，成份复杂。(3)泥岩，红色，地基承载力大于400kPa，是较好的持力层。
根据设计要求用水泥搅拌桩加固处理该段软黄土地基，施工采用水泥喷粉搅拌桩(干法)工艺。

2．水泥搅拌桩固结原理
水泥搅拌桩是以水泥干粉作为固化材料，通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将粉体喷到软弱地层中。凭借钻头叶片，在原位进行强制搅拌形成土和掺合料的混合物，通过水泥的水解水化作用，使其产生一系列的物理一化学反应，从而产生一种特殊的，具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱状加固体，它对提高软土路基承载能力及减小地基的沉降量有明显的效果。

3．施工技术要求
水泥搅拌桩在施工前先进行一段试验段，检验其效果，再根据成桩试验确定技术参数进行施工。要严格控制粉喷时间、停喷时间和水泥喷入量，确保粉喷桩长度，桩身上部(1／3桩身)范围内必须进行两次搅拌，确保桩身质量。发现粉喷量不足时应整桩复打，钻机喷灰时要连续、均匀作业，如遇机械故障停机时，必须在12h内补桩，复打重叠孔段应大于1m，要保证桩的垂直度，其偏差不得超过1．5％。严格控制桩间距，其间距偏差不能超过20mm，如遇障碍物钻机不能钻进至吃力层，可将桩位做适当调整，但必须经监理工程师认可。

4．桩体喷灰量及土体含水量确定
在软黄土路基范围内选择具有代表性的区段，通过10％、13％、15％、17％、19％和20％等6种水泥掺量进行成桩试验，根据对复合地基承载力的测试和对成桩完整性及外观进行检查，达到设计要求的桩体最佳喷灰量为15％，即每延米水泥喷入量为52kg，土体成桩的含水量不能低于28％。

5．施工工艺参数
(1)水泥采用425#普通硅酸盐水泥，掺入比为15％，即每延米掺灰量为52kg。
(2)钻进速度V=0．5—0．8m／min
提升速度Vp=0．5—0．8m／min
搅拌速度R=40—50r／min
空气压力P=0．3—0．4MPa
6．施工机械
施工机械主要有5部分组成，分别应具备以下性能。
(1)钻机。需要具备正向钻进及反转提升的功能。
(2)喷粉机。根据施工时钻机的提升速度和钻机转速，选用合理的粉体发送量。
(3)空气压缩机。气粉混合体的压力只需克服喷灰口处土及地下水的阻力而喷入土中。
(4)搅拌钻头。应保证在反向旋转提升时对柱中土体有压实作用，不使其向地面翻升。
(5)计量装置。用于监测粉体输入量的连续性及均匀性，并能自动记录及打印。

7．施工工艺流程
施工工艺流程如图1。

8．工程质量检验与控制
在施工过程中，严格控制原材料质量，水泥在出厂合格的基础上，按规定频率取样在定点检验单位进行复检，其性能指标均达到设计标号的质量要求。在施工期间施工人员必须做好施工原始记录，监理人员随时检查施工记录。
土体含水量是影响成桩质量的关键因素，为保证土体含水量，采用表面加水浸泡土体和沿钻机钻杆加水至土内的方法，可以保证土体含水量，确保成桩质量，效果较理想。
检查方法主要有：开挖检查、轻便动探和小应变检测、桩体试件无侧限抗压强度测试及载荷试验。先后开挖验桩108根，桩柱光滑圆顺、垂直，水泥搅拌均匀，桩体质量良好。轻便动探275根，小应变检测136根，桩体试件无侧限抗压强度60组，单桩承载力载荷试验8根，复合地基载荷试验8组，检测结果均满足设计要求。
通过采用深层水泥搅拌桩加固处理软黄土路基，可获得较高的复合地基承载力与复合变形模量。深层水泥搅拌加固技术具有无振动、无噪声、无环境污染、施工简便、快捷以及加固费用低等特点，特别适用于软黄土、淤泥质土、粘性土、粉土和杂填土等天然含水量大于30％的土体加固，具有较大的推广使用价值。

表1软黄土主要物理及力学性质指标

土名

天然密度

／kN／m3

含水量

／％

液限

／％

塑限

／％

孔隙比

／e

压缩系数

/MPa-1

压缩模量

/Mpa

内摩擦角

/°

粘聚力

／kPa

饱和黄土

17.5

20～30

1.24

0.85

3.2

2^#
- longcy
- 2008-01-29
谢谢提供
3^#
- lidexing
- 2008-02-05
谢谢提供！！
4^#
- 401720191
- 2009-01-04
谢谢提供:default5: :default54: