论文部分内容阅读
摘要: 水泥粉喷桩和水泥深层搅拌桩统称为水泥土搅拌桩，是进行软土地基处理的有效方法之一。水泥土搅拌桩体成桩质量的好坏，将直接影响着软土地基的处理效果。因此，在施工中应及时、妥善地解决施工中常出现的一些影响成桩质量的问题，都是不可缺少的重要环节。本文结合工程实际, 探讨了水泥土搅拌桩施工中对沉桩问题的认识和处理体会。
关键词: 水泥土搅拌桩; 问题; 处理措施
Abstract: cement pile and cement deep mixing pile collectively referred to as cement-soil piles, soft ground treatment is one of the effective ways. Cement-soil pile body the quality of pile is good or bad, will directly influence the treatment effect of the soft soil foundation. Therefore, in construction, should be timely and properly solve the construction often appears the some influence the quality of pile the question, is an indispensable part of. Combined with the engineering practice, this paper discusses the cement-soil pile construction of pile in the understanding of the problems and deal with experience.
Keywords: cement-soil pile; Problem; Processing measures
中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：
水泥土搅拌桩: 是用深层搅拌桩专用钻机, 将水泥注入较软弱的地基深处作为固化剂与地基原土强制搅拌, 两者之间经过一系列物理化学反应, 使软土层固结硬化, 改善持力土层的整体性、水稳定性和强度, 形成具有一定承载力的优质复合地基。
在参加淮盐高速公路盐城路段十四标段水泥土搅拌桩施工中遇到沉桩问题，结合王容生高工(交通部第二勘察设计院，住淮盐高速设计代表)的现场讲座浅谈一下对沉桩的认识和处理的措施。
1 工程概况
淮盐高速公路盐城路段路线全长73.111公里，全段自西向东分属里下河古泻湖平原和盐都~东台海积平原区，区内水网密布、地势平坦。地面标高2.0~2.5米，地下水位埋深1~1.5米。第四系上更新统在本区受海陆交互影响，成因变化较大，下部以亚粘土为主，中部为灰色亚粘土、淤泥、泥炭、淤泥質亚粘土与粉砂互层，上部为亚粘土和粘士。软土分布长51.82公里，埋深一般1.5~2.0米，最小厚度1.5米，最大厚度23米。本区软土具有埋藏浅、厚度大、分布不均匀的特点。其物理力学性质较差，天然含水量一般40~55%，最大含水量95.8%。天然孔隙比1.1~1.7,最大为2.10，压缩系数a0.1~0.2=0.63~2.24Mpa-1。
本区软土地基处置方案主要为粉喷桩和水泥深层搅拌桩及少量的塑料排水板。
2 施工中出现的沉桩问题和处理方法
2.1沉桩
（1）沉桩现象：沉桩发生在粉喷桩处理路段，即提钻后桩头立即下沉或隔段时间后缓慢下沉。下沉量几十厘米，多的达1.0米，桩头形成空洞。桩头提钻后隔段时间缓慢下沉者，多是粉喷桩长度不够，没有穿过软弱下卧层进入持力层中。桩头提钻后即沉桩者，多是发生在送灰时的压力偏大和上覆土层土质较密实的地段，有时也因桩长不够提钻后即下沉。
发生沉桩往往是有前兆的，如下钻时孔口多发生喷气、“鞭炮声”响、喷射淤泥块和出现翻淤等问题，桩周的地表很少出现冒水、翻泡的现象。出现以上问题，预示着可能将有沉桩的发生。
（2）沉桩的原因和分析：沉桩多发生在软土含水量高、物理力学指标差的粉喷桩处理路段，除因桩长不够出现桩头下沉外，客观条件是上覆的粘土层土质较密实坚硬，孔隙和裂隙不发育，桩底积蓄的高压气体能量缺少多渠道释放的空间，表现桩体周围地表无喷气冒水、翻泡的现象。特殊的地质条件加上人为的因素和机械的性能造成送灰时的压力在0.40Mpa~0.50Mpa或更大一些，这些是发生沉桩的原因。若调节和减小送灰压力的话，桩底喷灰很困难。这样桩底积蓄的高压气体能量通过桩体向上释放势必是唯一的通道。当能量通过桩体这唯一的通道释放时，必然将部分淤泥带出或喷射出孔口，伴随产生翻淤和“鞭炮”似的声响。另由于桩下部压力大，流塑状软土层内形成的部分高压气团，暂时占据着一定的体积。一旦终孔提钻高压气体释放将尽，翻淤、喷射出的淤泥块和原高压气团部分的空间在桩体自重压力的作用下下沉填充，桩头形成空洞。下沉的桩，经钻探取芯验证，水泥土中发现仍残存着少量鸽蛋大小的水泥团和残存的气孔，水泥土桩表现为喷灰、复搅不均匀，成桩质量较差。
（3）处理措施和效果：防止沉桩的措施：①在保证能正常送灰的前提下，尽量调节和减小送灰时的压力。这是首要的措施。②提高下钻、喷粉、复搅和提钻的速度。提高钻速，也是降低桩底压力的辅助措施之一。因为提升速度快，相对桩底或下部单位长度内的压力减小。③出现沉桩时，桩周打一两根空桩，为施工桩提供释放能量的空间。④对已下沉的桩，提钻后立即采用水泥土回填并向塔界面下复搅深度不少于1.0米。以上减压、提速和改进钻头是防止沉桩的主要措施。采取这些综合措施后,在盐城路段各合同段的处理取得了明显的效果。
（4）工程实例：盐城路段YC14合同段K97+912 ~K98+961段，粉喷桩长度8.5米，桩距1.50米，水泥用量50Kg/m。要求的施工参数：下钻速度0.972m/min(4挡)，喷粉速度0.719m/min(3挡)，复搅速度0.611m/min(3挡)，提钻速度0.719m/min(3挡)。送灰时，空压机和灰罐管道压力较大，保持在0.40~0.45Mpa。
地质概况：详见地质情况及各层物理力学指标表（表1）。
沉桩现象：按上述施工参数打桩，下钻钻进过程中出现喷气、翻淤，孔内伴随响声向外喷射淤泥块。提钻喷粉过程中地表桩体周围未见冒水泡。提钻后，桩头即下沉2.0米。连续施工5根桩，均出现同类问题。钻至桩底电流表值由30A已突增为65A，判断桩长合理，已进入了持层中。
处理措施及效果：①减压：送灰压力由0.40~0.45 Mpa降为0.32~0.35 Mpa，电脑记录仪显示桩底送灰未受影响。②提速：施工速度由“4333”挡调为“5454”挡。采取该两种办法后，立刻凑效，该软土处理路段施工中再未出现喷气、翻淤、喷射淤泥块及沉桩的问题。该软土处理路段，标贯取芯检测时，岩芯完整坚硬，长度多在30~50厘米。无侧限抗压强度R28≥0.90 Mpa。
在YC8、YC10及YC11合同段先后也出现过沉桩的问题,有的施工段,送灰压力下调则桩下部难以喷粉,只好采取提速和改进钻头处理。同样达到了预期的效果。
3 结束语
粉喷桩、水泥搅拌桩施工中出现沉桩现象，结合盐城路段的情况，经采取减压、快速钻进等措施后避免了同类问题的发生，取得了明显的效果，同时，也积累了一些经验。仅供同类工程施工时的参考和进一步的检验。
关键词: 水泥土搅拌桩; 问题; 处理措施
Abstract: cement pile and cement deep mixing pile collectively referred to as cement-soil piles, soft ground treatment is one of the effective ways. Cement-soil pile body the quality of pile is good or bad, will directly influence the treatment effect of the soft soil foundation. Therefore, in construction, should be timely and properly solve the construction often appears the some influence the quality of pile the question, is an indispensable part of. Combined with the engineering practice, this paper discusses the cement-soil pile construction of pile in the understanding of the problems and deal with experience.
Keywords: cement-soil pile; Problem; Processing measures
中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：
水泥土搅拌桩: 是用深层搅拌桩专用钻机, 将水泥注入较软弱的地基深处作为固化剂与地基原土强制搅拌, 两者之间经过一系列物理化学反应, 使软土层固结硬化, 改善持力土层的整体性、水稳定性和强度, 形成具有一定承载力的优质复合地基。
在参加淮盐高速公路盐城路段十四标段水泥土搅拌桩施工中遇到沉桩问题，结合王容生高工(交通部第二勘察设计院，住淮盐高速设计代表)的现场讲座浅谈一下对沉桩的认识和处理的措施。
1 工程概况
淮盐高速公路盐城路段路线全长73.111公里，全段自西向东分属里下河古泻湖平原和盐都~东台海积平原区，区内水网密布、地势平坦。地面标高2.0~2.5米，地下水位埋深1~1.5米。第四系上更新统在本区受海陆交互影响，成因变化较大，下部以亚粘土为主，中部为灰色亚粘土、淤泥、泥炭、淤泥質亚粘土与粉砂互层，上部为亚粘土和粘士。软土分布长51.82公里，埋深一般1.5~2.0米，最小厚度1.5米，最大厚度23米。本区软土具有埋藏浅、厚度大、分布不均匀的特点。其物理力学性质较差，天然含水量一般40~55%，最大含水量95.8%。天然孔隙比1.1~1.7,最大为2.10，压缩系数a0.1~0.2=0.63~2.24Mpa-1。
本区软土地基处置方案主要为粉喷桩和水泥深层搅拌桩及少量的塑料排水板。
2 施工中出现的沉桩问题和处理方法
2.1沉桩
（1）沉桩现象：沉桩发生在粉喷桩处理路段，即提钻后桩头立即下沉或隔段时间后缓慢下沉。下沉量几十厘米，多的达1.0米，桩头形成空洞。桩头提钻后隔段时间缓慢下沉者，多是粉喷桩长度不够，没有穿过软弱下卧层进入持力层中。桩头提钻后即沉桩者，多是发生在送灰时的压力偏大和上覆土层土质较密实的地段，有时也因桩长不够提钻后即下沉。
发生沉桩往往是有前兆的，如下钻时孔口多发生喷气、“鞭炮声”响、喷射淤泥块和出现翻淤等问题，桩周的地表很少出现冒水、翻泡的现象。出现以上问题，预示着可能将有沉桩的发生。
（2）沉桩的原因和分析：沉桩多发生在软土含水量高、物理力学指标差的粉喷桩处理路段，除因桩长不够出现桩头下沉外，客观条件是上覆的粘土层土质较密实坚硬，孔隙和裂隙不发育，桩底积蓄的高压气体能量缺少多渠道释放的空间，表现桩体周围地表无喷气冒水、翻泡的现象。特殊的地质条件加上人为的因素和机械的性能造成送灰时的压力在0.40Mpa~0.50Mpa或更大一些，这些是发生沉桩的原因。若调节和减小送灰压力的话，桩底喷灰很困难。这样桩底积蓄的高压气体能量通过桩体向上释放势必是唯一的通道。当能量通过桩体这唯一的通道释放时，必然将部分淤泥带出或喷射出孔口，伴随产生翻淤和“鞭炮”似的声响。另由于桩下部压力大，流塑状软土层内形成的部分高压气团，暂时占据着一定的体积。一旦终孔提钻高压气体释放将尽，翻淤、喷射出的淤泥块和原高压气团部分的空间在桩体自重压力的作用下下沉填充，桩头形成空洞。下沉的桩，经钻探取芯验证，水泥土中发现仍残存着少量鸽蛋大小的水泥团和残存的气孔，水泥土桩表现为喷灰、复搅不均匀，成桩质量较差。
（3）处理措施和效果：防止沉桩的措施：①在保证能正常送灰的前提下，尽量调节和减小送灰时的压力。这是首要的措施。②提高下钻、喷粉、复搅和提钻的速度。提高钻速，也是降低桩底压力的辅助措施之一。因为提升速度快，相对桩底或下部单位长度内的压力减小。③出现沉桩时，桩周打一两根空桩，为施工桩提供释放能量的空间。④对已下沉的桩，提钻后立即采用水泥土回填并向塔界面下复搅深度不少于1.0米。以上减压、提速和改进钻头是防止沉桩的主要措施。采取这些综合措施后,在盐城路段各合同段的处理取得了明显的效果。
（4）工程实例：盐城路段YC14合同段K97+912 ~K98+961段，粉喷桩长度8.5米，桩距1.50米，水泥用量50Kg/m。要求的施工参数：下钻速度0.972m/min(4挡)，喷粉速度0.719m/min(3挡)，复搅速度0.611m/min(3挡)，提钻速度0.719m/min(3挡)。送灰时，空压机和灰罐管道压力较大，保持在0.40~0.45Mpa。
地质概况：详见地质情况及各层物理力学指标表（表1）。
沉桩现象：按上述施工参数打桩，下钻钻进过程中出现喷气、翻淤，孔内伴随响声向外喷射淤泥块。提钻喷粉过程中地表桩体周围未见冒水泡。提钻后，桩头即下沉2.0米。连续施工5根桩，均出现同类问题。钻至桩底电流表值由30A已突增为65A，判断桩长合理，已进入了持层中。
处理措施及效果：①减压：送灰压力由0.40~0.45 Mpa降为0.32~0.35 Mpa，电脑记录仪显示桩底送灰未受影响。②提速：施工速度由“4333”挡调为“5454”挡。采取该两种办法后，立刻凑效，该软土处理路段施工中再未出现喷气、翻淤、喷射淤泥块及沉桩的问题。该软土处理路段，标贯取芯检测时，岩芯完整坚硬，长度多在30~50厘米。无侧限抗压强度R28≥0.90 Mpa。
在YC8、YC10及YC11合同段先后也出现过沉桩的问题,有的施工段,送灰压力下调则桩下部难以喷粉,只好采取提速和改进钻头处理。同样达到了预期的效果。
3 结束语
粉喷桩、水泥搅拌桩施工中出现沉桩现象，结合盐城路段的情况，经采取减压、快速钻进等措施后避免了同类问题的发生，取得了明显的效果，同时，也积累了一些经验。仅供同类工程施工时的参考和进一步的检验。