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岩土研究院

深层搅拌法处理存在硬夹层的复杂软弱地基

338 2022-03-29 10:55:45

(一)工程及地质概况

福建炼油厂油库区位于湄州湾。属沿海软土地区之一。但该区软土与其他沿海地区软土的物理力学特性相差根大。地质条件也较为复杂。该油库区内污水处理场两栋厂房处在临海造田地上。场地内主要为新堆填的素填土、第四纪海陆交互相形成的砂性土、残坡积形成的粉土及粉土含砂、粘性土等。各土层分布范围及埋藏深度较为复杂,薄厚不均、软硬相间。场区内地下水埋深约2m,地下水对混凝土具弱结晶性侵蚀。各层土主要物理力学性质指标见表3-3-23。

两栋厂房分别为独立柱基和条基,基础面积分别为210m²和 81m²,设计要求经深层搅拌处理后复合地基承载力标准值大于150kPa。

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(二)方案比较

该地区大多数采用振冲碎石桩加固,但与深层搅拌法相比,具有明显的劣势。1.施工 振冲碎石桩施工过程振动大,噪音大。排水量大。用水量也大。需专门的排污场地和堆料场地,现场泥泞、混乱,且对邻近建筑物有影响。而深层搅拌法恰好克服其上述弊端。

2.造价 振冲碎石桩为散体材料桩,需在基础外布保护桩,而深层搅拌法只需在基础内布桩,桩数大为减少。碎石桩造价需 50万元以上,而深层搅拌桩仅需 15万元。

3.加固效果 碎石桩成桩后压缩性大,而搅拌桩为柔性桩,桩体强度高,压缩性小。

综合分析以上因素,本工程选用深层搅拌桩加固方案。(三)搅拌桩设计

在进行单桩设计之前,进行了不同土层、不同配比水泥土室内无侧限抗压强度试验,选用425号普通硅酸盐水泥,并播人水泥重量2%的石膏和0.2%的木质素磺酸钙。试验养护期为 90天。试验结果见表3-3-24。

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结果表明,水泥土强度随砂含量的增多而增高,随有机质的存在而降低。为安全起见,我们以②~2层水泥土试块强度进行设计计算。由下列两式确定单桩承载力并选定桩长。

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独立柱基按梅花形和矩形布桩,条基按单排布柱。布桩时考虑到基础形状和上部建筑应力分布特点。在个别独立基础下和条基应力集中处适当提高了置换率。

(四)搅拌桩施工1.施工设备

在试桩时,选用了国内具有较大功率的单轴深层搅拌机(驱动功率为 45kW),但因该区部分土层土质强度较高。制桩工效较低。单根 10m长桩成桩时间达 15h。其间还需加水辅助下沉,导致掺浆时拱土,返浆严重。

为此。根据该区土质条件,并为了适应大型油德地基处理对制桩深度和强度的要求,对设备进行了改进。利用国内某厂大功率螺旋钻机动力头进行改装,在该区试桩取得成功,10m长单桩成桩时间缩短到30分钟,并通过适当的工艺控制了拱土与返浆。

当土层标贯击数不大于16击时,该机最大成桩深度可达 25m。一次成桩面积为0.2~0.3m²,从而使深层搅拌法适用土层范围得以扩大。组装的深层搅拌机技术参数见表3 -3-25。

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灰浆拌制与送浆系统选用 UBJ1.8型灰浆挤压泵和200L 拌和机。2.施工参数与施工工艺

(1>固化剂选用425号普通硅酸盐水泥,要求 C3A<8%,以防地下水的侵蚀。总体播人比为15%。外掺剂为石膏和木质囊磺酸钙。擒量分别为水泥重量的 2%和0.2%。由于强度最低的②~2层水泥土分布于桩体中上部,且一般认为搅拌桩上部为应力集中分布段。因此,采用"二次拌"施工工艺,对中上部桩体多搅拌喷浆一次,控制深度为②~2层底板下1.0m。

(2)由于该区土质含水量低,含砂量商,当水灰比采用0.5左右时。通过试桩发现,土体不易搅碎,水泥土搅拌不匀,并易在桩体中心形成空洞。经反复试验确定水灰比为0.7。在该种土质条件下,水灰比对桩体强度的影响比搅拌不匀和空洞的影响小得多。

(3)搅拌头下沉速度选择1~2m/min,提升喷浆速度为0.72m/min,喷浆流量为1.8m³/h。喷浆在第一次下沉提升和第二次提升中进行。但在第一次下沉时要根据下沉速度调节喷浆量,避免局部地段喷浆过多,从而引起返浆、拱土。

(五)结语

本工程尽管是利用深层搅拌法处理沿海软土地基中的一例,但由于土质特性不同于一般深层淤泥质软土,完全适用于内陆地基土强度较高、土层复杂的地区。目前国内搅拌机械一般适用于地基土标准承载力小于120kPa的条件,利用这种组装的深层搅拌机,使深层搅拌法适用的土质强度条件提高了近一倍。因此,可以说本工程的成功,实际上是深层搅拌法适用范围的开拓。