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摘 要:文章对道路地质情况和软土地基物理力学特点,阐述水泥深层搅拌桩在高等级道路软基处理中的设计、施工,在城市道路软基加固中的运用。
关键词:高等级道路 水泥深层搅拌桩软基处理质量控制
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0065-01
某市中心区公路,沿线穿越的地貌单元为园缓低丘陵和冲海积平原,地形稍有起伏,高程为1.14～8.15m。且经铁路、北渠、水稻田积水区(水深为0.2～0.6m)、多处有池塘(水深为0.8～3.0m)。该道路为该市最宽的市政道路,60m宽,八车道,施工工期短,根据实际情况决定采用水泥搅拌桩进行地基处理,并在桩顶设置50cm土工格栅加筋砂石垫层。下面主要对该路段水泥搅拌桩的设计、施工及检测控制作一系统的阐述,以供同行参考。
1 工程地质条件
(1)根据钻探揭露,该段地质由上自下依次为:人工填土层:依次为耕植土、素填土、杂填土,总厚度一般为0.50～6.50m,呈灰色、松散状,稍湿,成分由粘粒、粉粒、砂砾、建筑垃圾、砖块及碎石组成。近期回填,欠固结。
(2)粉质粘土:灰黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度1.7～6.3m。中等韧性,切面稍光滑,坡积形成。
(3)淤泥:深灰色,饱和,流塑,厚度1.3～9.1m。韧性高,无摇振反应,较光滑,海积成因。
(4)粗砂:浅灰、灰黄色,饱和,松散～中密,厚度0～1.9m。颗粒级配不均匀,分选性较差,冲积形成。
(5)粉质粘土:灰黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度0.5～5.3m。中等韧性,切面稍光滑,冲洪积形成。
(6)粗砂:浅灰、灰黄色,饱和,松散～中密,厚度0.4～3.8m。颗粒级配不均匀,分选性较差,少量粘性土,冲洪积形成。
(7)残积砾质粘土层:灰黄色、浅黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度1.8～16.1m。为花岗岩风化残积而成。
2软基加固原理
水泥深层搅拌法是采用专用深层拌和机械,将预先制备好的水泥浆等固化剂注入软土中,并与软土就地强制搅拌均匀形成拌和土,利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度,而使地基得到加固的方法。
3施工控制
3.1 施工前准备工作
施工前在现场取有代表性土样,进行室内配合比试验,由于施工工期紧,设计要求桩身的7d抗压强度不小于413KPa,水灰比0.4～0.5之间经试配7d强度达到610kPa。由于本段软基土体的物理力学性质偏差较大,为了确保桩身质量,开工前根据地质剖面图进行分段分区进行试桩。因该场地有多处池塘,这些地方已先行抽水和清淤,回填土并予以压实处理。
通过试桩,确定采用四搅四喷的施工工艺,钻机的钻进、提升速度控制在0.5～0.8m/mim为了保证地面以下0.5～1.0m范围内加固土的密实程度及桩头水泥均匀性,搅拌头提升至地面原地喷浆10～15s,并适当加大喷浆压力。
3.2 施工过程中的质量监控。
根据本工程搅拌桩数量大,工期紧,地质复杂的特点,实际施工按试桩时分区分段确定的桩长,并根据施工时桩机电流表变化,确定进入持力层情况,做好施工记录。现场监理在现场记录搅拌机进尺深度,严格控制好水泥浆液密度,经常检查喷头和输浆管以防堵塞。每根桩施工时间不少于40min。
3.3 施工质量控制总结。
结合试桩获得的技术参数和专题会中专家的意见,大面积施工前和施工过程中应重点控制好以下几点:
(1)用品质优良的水泥品种,原则上采用旋窖水泥,为了使搅拌桩质量得到保证,水泥品牌应相对固定,若需更换,必须先进行试验,以分析确定水泥品种与地下水和有机质的固结效果。
(2)外掺剂的选配,考虑外掺剂是否会对强度造成影响,与水泥是否搭配,与地下水质和有机质是否起很好的化学固结作用。
(3)水泥掺入量,应通过试桩确定,原则是既合理又能满足设计强度要求。如本工程原设计50cm桩径水泥掺量15%,不小于55kg/m,经试桩确定,水泥用量按65kg/m控制,效果理想,且控制在15%掺入量范围内。
(4)施工工艺控制,通过试桩掌握相关的工艺参数和工艺流程,如水泥浆液量与钻进、提升速度、喷浆压力等,另外最重要是控制好桩身土体的有效均匀环切和搅拌,达到桩身搅拌和水泥浆含量均匀的目的。
(5)大面积施工前,对试桩获得的成熟工艺及参数向施工班组进行详细的技术交底。应尽可能采用熟练的施工操作手,且人员要固定,不能随意更换,如实作好相关施工记录。
(6)对原材料需加强检验,水泥搅拌桩属露天作业,线路长,流动性大,水泥应采用经标定的计量称计量,不能按包数计量,需防潮防雨,且存放不超过三周。
4 質量检测
4.1 轻型触探。
在成桩3d后,采用轻型触探仪进行检测,N10贯入30cm锤击数大于等于20击,作为判断水泥土早期强度的合格标准,并通过试桩现场检测,与28d抽芯结果比较,表明桩身强度是满足设计要求的。此方法操作简单,有利于尽早判断桩身强度,从而为后序施工提供保障,是监理和施工单位常采用的检测和施工控制的方法。本工程要求施工单位按照20%的检测频率进行控制。
4.2 静载试验。
单桩复合地基承载力检测频率为5‰～10‰,结合本工程实际,经采用慢速维持荷载法和快速维持荷载法,单桩竖向承载力均大于200KN,满足设计要求。还进行了水泥搅拌桩复合地基载荷板测试,最大测试荷载均为346KN/m2,测试均未达到极限承载状态。
4.3 抽芯检验。
采用J-50型钻机,开孔用110口径钻头,下部采用90钻头钻进取芯,根据相关规范的要求,经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时,应在成桩28天后,用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验,检验数量为施工总桩数的5‰,通过抽出芯样的长度与施工记录进行比较,确定桩长偏差。由于本工程触探和载荷试验效果良好,仅对试打桩部分进行取芯,根据桩身28d抽芯芯样无侧限抗压强度大于1.35MPa,作为判定桩身强度合格标准。经实际抽芯检测,桩长偏差、桩身强度均满足设计要求。
5 结语
水泥搅拌桩处理软土地基能有效地使桩、土体形成复合地基,大大降低了桩间土的应力,提高了地基的强度和承载力。实施过程中必须结合工程的实际地质条件与经验数据,通过试桩对设计参数进行验证和必要的修正,大面积施工的质量监控是水泥搅拌桩处理软基成败的关键,检测则是作为一种对设计、施工质量的评定手段。
参考文献
[1] 《地基处理技术》郑俊杰编著2004-9-1华中科技大学出版社.
[2] 《建筑地基处理技术规范》GB50007-2002.
[3] 《地基处理技术发展与展望》龚晓南编著2004-10-01 中国水利水电出版社.
关键词:高等级道路 水泥深层搅拌桩软基处理质量控制
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(a)-0065-01
某市中心区公路,沿线穿越的地貌单元为园缓低丘陵和冲海积平原,地形稍有起伏,高程为1.14～8.15m。且经铁路、北渠、水稻田积水区(水深为0.2～0.6m)、多处有池塘(水深为0.8～3.0m)。该道路为该市最宽的市政道路,60m宽,八车道,施工工期短,根据实际情况决定采用水泥搅拌桩进行地基处理,并在桩顶设置50cm土工格栅加筋砂石垫层。下面主要对该路段水泥搅拌桩的设计、施工及检测控制作一系统的阐述,以供同行参考。
1 工程地质条件
(1)根据钻探揭露,该段地质由上自下依次为:人工填土层:依次为耕植土、素填土、杂填土,总厚度一般为0.50～6.50m,呈灰色、松散状,稍湿,成分由粘粒、粉粒、砂砾、建筑垃圾、砖块及碎石组成。近期回填,欠固结。
(2)粉质粘土:灰黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度1.7～6.3m。中等韧性,切面稍光滑,坡积形成。
(3)淤泥:深灰色,饱和,流塑,厚度1.3～9.1m。韧性高,无摇振反应,较光滑,海积成因。
(4)粗砂:浅灰、灰黄色,饱和,松散～中密,厚度0～1.9m。颗粒级配不均匀,分选性较差,冲积形成。
(5)粉质粘土:灰黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度0.5～5.3m。中等韧性,切面稍光滑,冲洪积形成。
(6)粗砂:浅灰、灰黄色,饱和,松散～中密,厚度0.4～3.8m。颗粒级配不均匀,分选性较差,少量粘性土,冲洪积形成。
(7)残积砾质粘土层:灰黄色、浅黄色,可塑～硬塑,稍湿,厚度1.8～16.1m。为花岗岩风化残积而成。
2软基加固原理
水泥深层搅拌法是采用专用深层拌和机械,将预先制备好的水泥浆等固化剂注入软土中,并与软土就地强制搅拌均匀形成拌和土,利用水泥的水化及其与土粒的化学反应获得强度,而使地基得到加固的方法。
3施工控制
3.1 施工前准备工作
施工前在现场取有代表性土样,进行室内配合比试验,由于施工工期紧,设计要求桩身的7d抗压强度不小于413KPa,水灰比0.4～0.5之间经试配7d强度达到610kPa。由于本段软基土体的物理力学性质偏差较大,为了确保桩身质量,开工前根据地质剖面图进行分段分区进行试桩。因该场地有多处池塘,这些地方已先行抽水和清淤,回填土并予以压实处理。
通过试桩,确定采用四搅四喷的施工工艺,钻机的钻进、提升速度控制在0.5～0.8m/mim为了保证地面以下0.5～1.0m范围内加固土的密实程度及桩头水泥均匀性,搅拌头提升至地面原地喷浆10～15s,并适当加大喷浆压力。
3.2 施工过程中的质量监控。
根据本工程搅拌桩数量大,工期紧,地质复杂的特点,实际施工按试桩时分区分段确定的桩长,并根据施工时桩机电流表变化,确定进入持力层情况,做好施工记录。现场监理在现场记录搅拌机进尺深度,严格控制好水泥浆液密度,经常检查喷头和输浆管以防堵塞。每根桩施工时间不少于40min。
3.3 施工质量控制总结。
结合试桩获得的技术参数和专题会中专家的意见,大面积施工前和施工过程中应重点控制好以下几点:
(1)用品质优良的水泥品种,原则上采用旋窖水泥,为了使搅拌桩质量得到保证,水泥品牌应相对固定,若需更换,必须先进行试验,以分析确定水泥品种与地下水和有机质的固结效果。
(2)外掺剂的选配,考虑外掺剂是否会对强度造成影响,与水泥是否搭配,与地下水质和有机质是否起很好的化学固结作用。
(3)水泥掺入量,应通过试桩确定,原则是既合理又能满足设计强度要求。如本工程原设计50cm桩径水泥掺量15%,不小于55kg/m,经试桩确定,水泥用量按65kg/m控制,效果理想,且控制在15%掺入量范围内。
(4)施工工艺控制,通过试桩掌握相关的工艺参数和工艺流程,如水泥浆液量与钻进、提升速度、喷浆压力等,另外最重要是控制好桩身土体的有效均匀环切和搅拌,达到桩身搅拌和水泥浆含量均匀的目的。
(5)大面积施工前,对试桩获得的成熟工艺及参数向施工班组进行详细的技术交底。应尽可能采用熟练的施工操作手,且人员要固定,不能随意更换,如实作好相关施工记录。
(6)对原材料需加强检验,水泥搅拌桩属露天作业,线路长,流动性大,水泥应采用经标定的计量称计量,不能按包数计量,需防潮防雨,且存放不超过三周。
4 質量检测
4.1 轻型触探。
在成桩3d后,采用轻型触探仪进行检测,N10贯入30cm锤击数大于等于20击,作为判断水泥土早期强度的合格标准,并通过试桩现场检测,与28d抽芯结果比较,表明桩身强度是满足设计要求的。此方法操作简单,有利于尽早判断桩身强度,从而为后序施工提供保障,是监理和施工单位常采用的检测和施工控制的方法。本工程要求施工单位按照20%的检测频率进行控制。
4.2 静载试验。
单桩复合地基承载力检测频率为5‰～10‰,结合本工程实际,经采用慢速维持荷载法和快速维持荷载法,单桩竖向承载力均大于200KN,满足设计要求。还进行了水泥搅拌桩复合地基载荷板测试,最大测试荷载均为346KN/m2,测试均未达到极限承载状态。
4.3 抽芯检验。
采用J-50型钻机,开孔用110口径钻头,下部采用90钻头钻进取芯,根据相关规范的要求,经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时,应在成桩28天后,用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验,检验数量为施工总桩数的5‰,通过抽出芯样的长度与施工记录进行比较,确定桩长偏差。由于本工程触探和载荷试验效果良好,仅对试打桩部分进行取芯,根据桩身28d抽芯芯样无侧限抗压强度大于1.35MPa,作为判定桩身强度合格标准。经实际抽芯检测,桩长偏差、桩身强度均满足设计要求。
5 结语
水泥搅拌桩处理软土地基能有效地使桩、土体形成复合地基,大大降低了桩间土的应力,提高了地基的强度和承载力。实施过程中必须结合工程的实际地质条件与经验数据,通过试桩对设计参数进行验证和必要的修正,大面积施工的质量监控是水泥搅拌桩处理软基成败的关键,检测则是作为一种对设计、施工质量的评定手段。
参考文献
[1] 《地基处理技术》郑俊杰编著2004-9-1华中科技大学出版社.
[2] 《建筑地基处理技术规范》GB50007-2002.
[3] 《地基处理技术发展与展望》龚晓南编著2004-10-01 中国水利水电出版社.