深层搅拌桩性能及施工工艺探讨-2005.4

! !""#年第 $期总第 %"%期 【摘要】 简要介绍了深层搅拌机的加固原理、性能、设计与施工的各种参数计算，施工工艺、 质量控制与检测，深层搅拌的适应范与优点。 【关键词】 深层搅拌桩 性能 施工 工艺 深层搅拌桩性能及施工工艺探讨 王成玉 金兆慧 吉林公路工程监理有限责任公司 &长春 %’""!! ( 吉林高速公路建设有限公司 &长春 %’""!! ( 吉林交通科技 )*+,-*, .-/ 0,*1-23245 26 7+3+- *2889-+*.0+2-) % 前言 我国地域辽阔、地质情况复杂，在许多地区分布 着各种成因的软弱土层，如各种水流沉积土、淤泥、 泥炭土等。在公路工程施工中，当这种软弱土层面 积大、深度深时，使用传统的处理方法，如挖除转换、 抛石挤淤、桩基穿越（各类钻孔桩）、铺设上工织物、 换土垫层等，要么是造价高、要么是效果不好。而深 层搅拌桩能最大限度利用原状土的承载力或其他力 学性能，具有较高的使用价值，现就该方法有关问 进行探讨。 ! 加固原理 深层搅拌桩是用于加固软土地基的方法之一， 它是利用水泥作固化剂，通过机械搅拌，就地将水泥 浆与软土强制搅拌，经过一系列的物理化学反应，使 软土硬结成具有一定强度的水泥土桩，与周围土体 形成复合地基，从而提高地基的强度。增大地基的 复合模量。水泥土桩具有整体性，可以依赖自身强 度和桩侧摩阻力来承受结构荷载。本文就深层搅拌 桩的性能，复合地基计算，水泥掺量选择，施工工艺 及施工质量控制，水泥土桩质量检测等作阐述。 ’ 深层搅拌桩的性能 ’: % 深层搅拌桩是一种介于刚性桩与柔性桩 之间具有一定压缩性的桩，它和桩周土在外荷载作 用下构成复合地基。 ’: ! 原加固地基承载力较高的土，所形成的 水泥土的强度也较高；同类土；含水量高，则形成的 水泥土的强度较低；当地质条件一定时，水泥土的抗 压强度，随水泥对土的掺入量的增加而提高，且基本 成正比的线性关系。 ’: ’ 水泥土经度随龄期的增长而提高，与砼 相比，水泥的经度增长比较缓慢。砼凝结速度很快， 一般在 !;天后强度增长显著减慢，因此砼强度评定 以 !; 天为准；而水泥土水化反应更复杂，凝结速度 较慢，!;天后，强度还有很大幅度提高，一般水泥土 强度评定以 <" 天为准；但有时因施工时间紧张，仍 取 !;天强度，则 !;天以后的强度可作为安全储备。 $ 复合地基计算 由于深层搅拌桩是一种复合地基，其承载力一 般由搅拌桩单桩承载力和桩间土承载力组成，所以 复合地基承载力标准值按照下式计算： = & >?@ A ( B C@ D&A@ E ( F .? G ! & % H C( = & >@ A ( 式中： = & >?@ A ( —复合地基承载力标准值（A?I）； C —复合地基置换率； = & >@ A ( —桩间土天然地基承载力标准值 （JKI） ! —桩间天然地基承载力折减系数； 桩端上软土时：! B ": # H %: " 桩端土为硬土时：! B ": % H ": $ 不考虑间软土作用时：! B " D&A@ E ( —水泥搅拌单桩承载力。 水泥搅拌桩单桩承载力可按下列两式计算，取 其最小值； D&A@ E ( B "= & LM: A (.? 0NOIP -N: %"%-N: $ !""# ! 总第 !"!期#""$年第 %期 王成玉等：深层搅拌桩性能及施工工艺探讨 &’() * + , -./ 01/ 2 3 4/ 51/ -1 式中： 6 ’ 78/ ( + —加固土室内试块的无侧限抗压强度 （9:4） ! —强度折减系数，一般要取回 "/ ;$ < "/ $ 51 —搅拌桩的截面积（=#） -. —桩周土的平均摩阴力标准值 （9:4），一 般淤泥可取 $ < >；淤泥质土要取 > < !#，粘性土（软 塑）可取 !# < !$，粘性土（可塑）要取 !$ < !>； 81 —搅拌桩桩周长； 2 —搅拌桩桩长； 4 —桩端土承载力的折减系数，一般要取 "/ $； -1 —桩端天然地基土承载力标准值（(14）； 从以上可以看出，水泥搅拌桩的复合地基承载 力不但与单桩和桩间上的承载力有关，还与桩的置 换率（即桩的密度）有关。其他条件相同的情况下，置 换率越大，则复合地基的承载力越大。 设计转换率 ?及布桩数 @按下式计算： ? , A 6 ’ .1) ( + < "/ 6 ’ .) ( + B C A& ’ () * + C 51 < "/ 6 ’ .) ( + B @ , ?/ 5 C 51 式中： 5 —基础底面积 （=#） 5: —单桩截面积（=#） $ 水泥浆水灰比及水泥掺量的选定 深层搅拌桩的桩身强度是保证复合地基承载力 的重要因素，桩身强度主要由水泥的掺量，地基上的 工程性质指标、搅拌均性等因素决定，在施工中主要 控制的是水泥浆水灰比及水泥的掺量。 水灰比按常规一般采用其所长 "/ %$ < "/ $；水 泥掺量由掺入比 4D’E + 表示（4D ,水泥重 C土重）， 确定掺入比方法有两种。 $/ ! 根据设计文件提供的复合地基承载力 6 ’ .1) ( +、天然地基承载力 6 ’ .) ( +、软土的容重 F、内摩 擦角 #) 内聚力等工程地质资料，由上述公式求出单 桩承载力 &（() *），从现场取原状上（从安全角度考 虑，一般取土层最软弱土）作室内配比试验。室内试 验参照砂浆、砼的试验方法进行。将水泥，土，水按预 先确定的水灰比及假定的不同掺入比分别搅拌成均 匀的水泥土浆，各制成一组 G/ "G7? H G/ "G7? H G/ "G7?试块，养护 #>天，做无侧限抗压强度试验， 求出相应的单桩承载力，作出掺入比 $I——— 单桩 承载力 &（() *）图，内插法求出设计单桩承载力对应 的掺入比 4D； $/ # 按预定的水灰比及至 ;个相应较大的掺 入比现场施工试验桩。#>天后进行钻孔取芯，不同深 度取一组岩芯，制成 G/ "G7? H G/ "G7? H G/ "G7?试件 做无侧限抗压强度试验，求出单桩承载力。根据水泥 土经度与掺入比的正比线关系，用内插法求出施工掺 入比 4D。此法相对室内比试验更为准确、真实。 J 深层搅拌桩施工工艺及施工质量控制 J/ ! 施工机械：主要施工机械有：提升卷扬 机，KLM深层单轴搅拌机，NM型灰浆泵；其特点性能 如下： KLM深层单轴搅拌机：主要系统包括底部走行 系统，动力头，搅拌轴和搅拌头。KLM深层单轴搅拌 机移位方法是采用卷扬机拉动底滚筒在用枕木铺好 的轨道上前后或左右移动；动力头与搅拌轴安装在 坚立架上，通过提升卷场机沿竖立架上的轨道上下 移动；动力头的低速电机带动搅拌轴以一定的转速 转动。搅拌头上端安有一对搅拌叶片，搅拌叶片同时 也为切削叶片，直径与桩径相同，叶片背后安有 #个 直径为 !"??的喷浆孔。 主要机械的技术参数如下： !" !""#年第 $期总第 %"%期 客土喷播在长珲公路上的应用 谭成库 陆英俊 吉林省交通科学研究所 &长春 %’""%! ( 吉林省顺达公路建设有限公司 &长春 %’"""" ( 【内容摘要】 石质路堑边坡防护是公路工程设计和施工的重点和难点，以往大多采用浆砌片石，施 工难度大且不利于环保，本文介绍了客土喷播防护的施工工艺，并对客土喷播防护与浆砌砌石防护进行 了比较。 【关键词】 客土 喷播 锚杆 钢丝网 浆砌片石 （!）施工控制 !施工前应平整场地，清除地下障碍，对明滨、 暗塘、低尘处、应抽水和清淤，分层夯实，回填粘性 土，开机前必须调试，检查机械设备状态。 "施工前要根据灰浆泵的输浆量，单桩的计算 喷浆量，计算确定搅拌头提升速度，施工中严格按确 定施工参数进行。 #搅拌头到达桩底时，应喷浆桩底 ’")，使浆液 完全到达桩，以提高桩端承载力；由于桩身上部段是 影响桩承载力的关键，因此，上部段特别要求回搅， 保证桩身均匀。 $做好施工原始记录，积累施工经验。 * 深层搅拌桩质量检测 深层搅拌桩质量检测根据 《软土地基深层搅拌 加固法技术规范》进行。常用检测方法有开挖检 查、轻便动力触探试验、钻芯试验、静载试验、结 构竣工后沉降观测等，其中，静载试验是最可靠的 检验方法。 + 深层搅拌桩优点 +, % 无震动，无噪音，无泥浆污水排出，机械 化程度高，施工人员少。 +, ! 对于地基承载力很低的软土层，如淤泥、 淤泥质粘土、吹填土、素填土等地质，深层搅拌加固 效果最为显著。 +, ’ 施工速度快，正常情况下，一台搅拌机工 作 !$小时，可完成 %"-桩长 ’" . $"根桩； +, $ 造价低、经济，同桩径的旋喷桩每米造价 大约为 %#" . !"" 元，而深层搅拌桩仅为 +" . %"" 元；与砼灌注桩相比，砼灌注桩须耗费大量的钢筋与 砼且施工麻烦，而深层搅拌桩仅直接用水泥作固化 剂，操作简便，节约投资。 &收稿日期：!""#, /, + ( 长珲公路 "/ 标段位于吉林省安图县境内 0 起 点桩号 1$/ 2 $""，终点桩号 13# 2 #""，路段全 长 %3, %4-。石质挖方段 !, +$*4-，原设计为浆砌 片石防护，经设计变更，1#* 2 +/# 5 1#+ 2 %!+ 左 侧、1#* 2 /"* 5 1#+ 2 %$* 右侧改为客土喷播防 护。 % 客土喷播所用设备 %, % 客土喷播机一台，用于客土喷播； %, ! 发电机一台，用于钻孔； %, ’ 钢筋切割机一台，用于加工钢筋； %, $ 运料车一台，用于运送各种单质材料； %, # 货运车一台，用于运载客土喷播机； %, 3 水车一台，用于边坡洒水养护。 ! 客土喷播的施工工艺 !, % 清理边坡 石质路堑边坡开挖完成以后，量出需要防护的 吉林交通科技 )678968 :9; <86=9>?>@A >B C7?79 6>DDE976:<7>9) ###############################################################