谈深层水泥搅拌桩在铁路软土地基加固中的应用

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江阴铁路支线位于福清市渔溪镇东南方,兴化湾北岸。线路从福厦线上的渔溪站引出,穿过江阴西港特大桥,进入江阴岛后即沿西港一侧向南下行至江阴经济开发区规划的西港海堤内侧,并与海堤平行,延至江阴港区后方1.5公里处设江阴站,线路总长约20公里。凤尾大桥DK5+475.06桥台附近,处于海边的海产品养殖区,淤泥深度达到18m左右。如何提高软土地基的承载力,并保证加固的效果,以满足承台所需的地基承载力,成为必须解决的问题。

江阴铁路支线位于福清市渔溪镇东南方,兴化湾北岸。线路从福厦线上的渔溪站引出,穿过江阴西港特大桥,进入江阴岛后即沿西港一侧向南下行至江阴经济开发区规划的西港海堤内侧,并与海堤平行,延至江阴港区后方1.5公里处设江阴站,线路总长约20公里。凤尾大桥DK5+475.06桥台附近,处于海边的海产品养殖区,淤泥深度达到18m左右。如何提高软土地基的承载力,并保证加固的效果,以满足承台所需的地基承载力,成为必须解决的问题。
  1基础加固方法选择
  深层水泥搅拌桩地基处理是软土地基处理的一项新技术,特别适用于处理包括正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。深层水泥搅拌桩与其他施工方法相比较,具有施工工期短、无公害、成本低等特点。这种施工方法在施工过程中无振动、无噪音、无地面隆起、不排污、不污染环境,对相邻建筑物不产生有害影响,具有较好的综合经济效益和社会效益。本工程中综合考虑各种因素,桥台锥体及桥墩的加固范围内地基采用直径50cm深层搅拌桩加固,间距1.1m,桩长18m,技术标准同路基专业地基处理的施工标准。
  2加固工艺流程
  深层水泥搅拌桩地基处理是软土地基处理的一项新技术,特别适用于处理包括正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,如水泥的水解和水化反应(形成水泥石骨架),离子交换和团粒化作用、硬凝反应、碳酸化反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量,减小地基沉降,使其成为优质地基。
  2.1 水泥搅拌桩施工工艺流程
  2.1.1施工机械。深层搅拌桩机用湿法施工的水泥桩机,由深层搅拌机、机架及配套机器等组成。
  2.1.2设备定位。根据测量放样,平整场地按设计图的孔位现场测出钻孔。孔位对中,要求孔位偏差不大于5cm,水泥搅拌桩垂直偏差小于0.5%。将搅拌机移到桩位调平机位、对中,并从两个互为90°的方向调整钻塔,保证其垂直度。
  2.1.3拌制固化剂浆液。深层搅拌机搅拌下沉的同时,后台开始根据掺入比及水灰比等拌制固化剂浆液,水泥浆经充分搅拌均匀待压浆前将浆液倒入集料斗中。
  2.1.4预拌下沉。将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在塔架或起重机上,用输浆胶管将储料出罐砂浆泵同深层搅拌机接通。待深层搅拌机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机借设备自重沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度1.0~1.2m/min。下沉过程中,工作电流不大于额定值,随时观察设备运行及地层变化情况,钻头下沉至设计深度。
  2.1.5喷浆搅拌提升。深层搅拌机下沉到达设计深度后,开启灰浆泵,将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中,边喷浆边搅拌,直至提出地面完成一次搅拌过程。严格控制搅拌机提升速度,以不大于0.6 m/min的均匀搅拌速度提升。
  2.1.6重复上、下搅拌:按设计要求对16%水泥土重量比的水泥搅拌桩应采用二次搅和、二次喷浆的施工工艺,因此第一次喷浆搅拌水泥土的重量比为6%,第二次喷浆搅拌水泥土的重量比为10%。第一次深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时,集料斗中的水泥浆应正好排空。此时,再次将搅拌头叶片边旋转边沉入土中至设计加固深度后,再将搅拌机边喷浆边提升,形成第二次喷浆施工。当深层搅拌机提升出地面,即完成一根柱状加固体。
  2.1.7清洗:成桩结束后,向集料斗中注入适量的清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残留的水泥浆,直至干净,并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
  2.1.8移位:重复上述程序,进行下一根桩的施工。
  2.2 施工质量控制
  2.2.1桩位要满足图纸要求,搅拌杆的垂直偏差不得超过1%,桩机与桩位的对中误差不得大于2cm,成桩后的桩位偏差不得大于8cm。
  2.2.2使用的水泥应是新鲜、无结块、符合国家标准的32.5R普通硅酸盐水泥,并经检验合格后方可使用。水泥浆液应严格按照设计配比拌制,制备好的浆液不得离析。
  2.2.3施工时宜用流量泵控制输浆速度,使注浆泵出口压力保持在0.5 MPa,搅拌提升速度与输浆泵同步。泵送浆液必须连续,拌制浆液的罐数、水泥的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
  2.2.4桩浇筑后7天之内不得开挖基坑,并禁止使用机械挖掘,桩头要小心整理,不得用重锤敲击,桩头应整平,并高出基底标高2~3cm。
  2.2.5搅拌桩喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺要求,专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间、深度以及施工中出现的问题和处理情况。
  3加固效果
  施工单位严格按照上述施工技术参数及施工方法,顺利完成了水泥搅拌桩施工。为检验水泥搅拌桩的加固效果,对搅拌桩抽样进行低应变动力检测桩身完整性、单桩竖向抗压承载力及单桩复合地基承载力静载试验。按照国标《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)的附录Q、《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)及《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)中有关规定进行质量检测,结果如下:
  3.1 桩身均匀性检测
  本工程采用发射波法,属低应变动力检测桩身完整性。本项目检查30根,桩体基本均匀,Ⅰ类桩21根,Ⅱ类桩9根,无Ⅲ类和Ⅳ类桩。
  3.2 单桩复合地基承载力检测
  复合地基载荷试验13组水泥土深层搅拌桩,均最大加荷至300 kPa,根据各点测量的累计沉降和残余沉降计算,可以得到平均值150 kPa作为该场地的复合地基承载力特征值。单桩竖向抗压静载试验7组水泥土深层搅拌桩,均最大加荷至270 kN,逐级加荷,通过测量记录的计算,取定单桩竖向抗压极限承载力统计值的1/2即135 kN为单桩竖向抗压承载力特征值。
  3.3 通过桩间土标准贯入试验及土工试验
  根据室内土工试验结果,确定经过地基处理后各桩间土层的物理力学性能较处理前明显改善,桩间各土层的标准贯入试验击数较处理前有较大提高。
  在凤尾大桥12#墩处计算得到,采用32m的柱桩,主力加附加力作用[P]=5253kN,P=4285kN;线刚度K为325,大于200,满足规范要求。施工的时候应先进行深层搅拌桩施工,再进行桩基施工。
  4结论
  通过采用深层搅拌桩对软土地基桥台范围内的加固处理,为桥梁桩基的施工创造了安全的外部条件,防止了施工中土体出现裂缝和较大的变形。通过具体的桥墩桩长和线刚度的计算控制安全系数,保证桥墩在软土地基中的安全问题,使桥墩的总体加固效果达到了设计要求。
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  • 葡萄成熟时joe6
    葡萄成熟时joe6 2019年02月19日 12:52:33 2楼
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  • 老岳
    老岳 2019年02月19日 15:10:34 3楼
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