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岩土研究院

粉喷桩在软土地基加固中的应用

367 2022-05-06 15:56:23

工程概况

福建泉州市农房建材成套供应公司的两幢住宅楼,占地 3.24 亩,总建筑面积 2703m²。六层砖混结构。钢筋混凝土条形基础。场地处干当江冲积业平原。 主膜地层为高压缩性流塑状态的淤泥,土质松软,地基承载力很低。采用粉喷桩进行地基加固。工程于1990年9月12日开始施工。9月 27 日完成,历时16天,共打设粉喷桩 601根,计 4207 延长米。完成单桩复合地基静载荷试验二组∶桩身水泥土单轴抗压强度试验三组(六块)。每幢住宅地基加固工期仅6~7天。

13.2.2 工程地质条件

根据地质勘察报告,场区位于晋江冲积平原,地基上部由人工素填土及耕植土组成,下部由冲积、淤积和冲洪积的土层组成,土质软弱。地表硬壳层粉质粘土厚仅1.1~1.2m,下卧软弱的淤泥层,流塑状,承载力低,地下水位埋深1.8m。

根据地质勘察报告、地下水对水泥固结土无结晶性侵蚀,无分解性复合侵蚀。加固范围内各土层主要物理力学性质指标如表13-3。

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设计计算

粉喷桩直径为φ500mm。有效桩长 7m。桩端位于含泥中细砂层内 2m。含泥中细砂层以下为淤泥质粘土。设计置换率为 27%。根据配方试验资料,每延米桩喷入水泥量为 40kg;水泥加固十的设计强度取 400kPa,单桩设计承就力为 80kN∶复合地基设计承裁力为150kPa。

施工方法

一、施工工艺

(一)钻机对位

根据桩位平面布置图布桩并编号,搅拌钻机根据施工流水安排,对准桩位。

(二)下钻

启动搅拌钻机,钻进 0.5m 后,开动空压机喷射压缩空气。以防钻进时堵塞喷灰口。同时可借助压缩空气减少负载扭矩。使钻进顺利。随着钻进,被加固的土体在原位搅动切碎。

(三)钻进结束

钻至设计加固深度后停钻,本工程场地因地层比较均匀。埋深变化不大。加固深度全部为基底下7m。

(四)提升

钻到设计加固深度后,钻机原位反向旋转,启动水泥发送装置,等水泥料送出后。再开始提升。 为使土体和水泥进行充分拌合并满足设计喷粉量的要求。以确保粉喷桩体的质量,钻机提升速度和水泥发送装置的转速应严格按照工艺设计的要求。

(五)提升结束,桩体形成∶

钻头提升至桩顶标高时,关闭水泥发送装置。钻机原位旋转 1min,排空管道中的余灰,再继续提升至地面。

(六)打开喷粉机灰健镳,检查喷灰量(现已配备电子秤显示计量装置)。达到设计喷灰量要求时,方允许钻机移位。若发现灰罐内水泥排空或喷灰量达不到设计要求时,按照施工及质量检验规程进行二次喷搅(复打)。每根桩的编号及喷灰量等均应记人原始记录。

二、施工质量控制

地基加固是一项隐蔽工程。地基加固的质量好坏直接影响到建筑物的安全与使用。因此,每道工序、每个操作工人都得严格执行操作规程,严格控制好加固材料本身的质量和质入数重,保证搅拌均匀,严格按图施工。根据设计要求,采取下列措施。

(一)预搅

下钻时预搅,将软土在原位尽量切碎,以利于同水泥粉均匀搅拌。根据实践经验,含水量愈低,则应降低钻进速度。

(二)严格控制水泥材料的质量

水泥加固土除与被加固十性质、状态、水泥挑入比以及龄期等因素有关以外。还与所

用水泥材料本身的质量密切相关。因此,工程必须使用合格水泥是施工质量控制的首要项目,每批水泥进场必须有合格产品检验单,水泥投入灰罐前须经过 4目/cm 筛网过筛,去除杂物和块状体。破包水泥不符合要求者不得使用。

(三)确保加固桩柱体强度和均匀性

1.施工时应有专人负责制桩记录,详细记录每根工程桩的位置、编号、喷灰量以及二次喷搅等。原始记录应详尽、完善,如实记录并及时汇总分析,发现问题应及时予以纠正或采取补救措施。

2.当制桩发送水泥加固料时,不允许发生断灰现象。必须有专人监视发送设备,输灰管道不能发生堵塞。

3.在保证施工用水泥材料符合要求的前题下。决定粉畴拼质量的关键是府灰量和搅拌均匀的程度。因此,要严格按要求控制喷灰量和提升速度,以保证桩体内每一深度均得到充分的拌合。每根桩平均水泥喷人量与设计值的误差不得大于7%。

4.考虑到粉藏桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分受力较大,因此,通常在桩顶2.5m范围内降低提升速度。这样就相应培增加了制桩时间。增加了水泥喷人量。并按工艺设计的要求在桩顶部位原地重复搅拌 1min,以提高其强度。

质量检验

一、桩位验收

由于粉喷桩在施工时不再向地层中注入附加水分,反而能充分吸收周围软土中的水分。因此。加固后地基的早期强度高。采用轻便触探器检验桩身强度,3d龄期的N1可达40~5O。

在泉州住宅楼工地,对开挖出来的桩头。量测其直径一般在 φ520mm 左右。符合设计要求。桩体顶部水泥土胶结坚硬。强度较高,必须用十字镐才能砍动。在柱体横断面上。一般中心部位强度相应较低,外侧强度高;与原土交接的边缘处有一圈坚硬的外壳,其外表面呈螺旋状。

二、桩体外观检查

为了检验施工质量和淤泥层的固结程度,在现场挖出了一根桩体。由于加固体完全暴露出来,因此,能比较全面地检查桩体的质量。开挖出来的桩柱,外表面呈螺旋状,有一层坚硬的水泥色硬壳,外观连续整齐。地表层填土部分因新填筑的。土质比较疏松,桩柱直径较大,达 6560mm,淤泥层部分桩径比粉质粘土层稍大。

为了检验桩体水泥土的施工质量,分别在填土层、粉质粘土层和淤泥层内截取水泥加固土立方试块,进行室内无侧限抗压强度试验,龄期为28天(规范规定强度标准值取 90天龄期强度),结果都超过设计指标的要求。填土层内桩体达 230kPa,粉质粘层内桩体达1280kPa,淤泥层内桩体达 770kPa。三、复合地基静载荷试验

为了检验加固效果,委托华侨大学土木工程系进行了二组单桩复合地基载荷试验。采用油压千斤顶加载,反力装置采用压重平台,荷载量测通过应变式压力传感器,用电子秤显示;沉降量采用机械百分表和 YJS型静态电阻应变仪进行测读。由于条件限制,复合地基载荷试验未进行到破坏。根据规范取沉降s=0.01B 对应的荷载为复合地基承载力基本值,较低的一组为242kPa。

为了进一步了解粉喷桩复合地基的加固效果及变形的特性,验证设计理论,于1991 年9月在同一场地进行了一组天然地基和一组四桩复合地基静载荷对比试验。为模拟实体基础尺寸,取荷载板尺寸为1.7m×1.7m。试验结果,复合地基承载力基本值为234kPa,都超过了设计要求的承载力。

四、沉降观测

地基沉降观测是建筑物地基基础工程质量检验的主要依据,定期进行沉降观测是最直观检验加固效果的理想方法。为此,在基础施工结束后,即在房屋四角及中部构造柱上设置了永久性沉降观测标志点。每加高一层观测一次,整个施工期间至六层封顶,共观测六次。竣工验收前又观测一次。交付使用后三个月观一次。各观测点的沉降值见表13-4。

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