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深层搅拌法的适用范围

335 2022-03-28 15:04:49

1.适用土质与加固深度

深层搅拌法最适宜于处理淤泥、淤泥质土、地基承载力不大于120kPa的粘性土和粉性土等土层,对于含有伊利石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土及有机质含量高、场地内地下水具有侵蚀性的粘性土。应通过试验确定其适用性。目前国内加固场所局限于陆上,加固深度可达12m 左右。

2.适用工程对象

深层搅拌法可用于软土地基加固、边坡支护、基坑防渗等方面,适用于以下工程对像∶

(1)作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下的基础等;

(2)进行大面积地基加固,以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时边坡坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降等;

(3)作为海中(水中)堤体的地基;作为地下防渗墙以阻止地下水渗透,对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。

(三)设计计算1.一般要求

(1)勘察要求

进行深层搅拌法加固软土地基的方案设计之前。应查明加固区域内详细的工程地质资料,包括填土层的厚度和组成、软土层的分布范围、含水量和有机质含量、地下水的侵蚀性等资料。

(2)加固型式的选择

根据深层搅拌法的施工工艺,搅拌桩分为柱状、壁状和块状三种型式∶

①柱(桩)状。每间隔一定距离打设一根搅拌桩,适用于上部结构单位面积荷载相对较小,对不均匀沉降没有严格要求的情况,如单晨工业厂房的独立柱基、多层建筑基础下的地基加固。

②壁状。将相邻搅拌桩部分重叠搭接而成,适用于深基坑开挖时的软土边坡加固以及建筑物长高比较大,刚度较小,对不均匀沉降比较敏感的多层砖混结构建筑条形基础下的地基加固。

③块状。由纵横两个方向的相邻桩搭接而形成,适用于上部结构单位面积荷载大、对不均匀沉降要求严格的构筑物的地基加固,另外在软土地区开挖深基坑时,为防止抗底隆起和封底时也可采用这种型式。

(3)加固范围的确定

搅拌桩是介于刚性桩(钢筋混凝土预制桩、灌注桩等)和散体材料桩(砂桩、碎石桩)之间的一种桩型,但其承载能力又与刚性桩相近,因此在搅拌桩设计时,可仅在基础范围内布桩。不必象散体材料桩那样在基础以外设置保护桩。

2.搅拌桩的设计

(1)柱状加固地基

1)单桩设计

承受垂直荷载的搅拌桩一般应使土对桩的支承力与由桩身强度所确定的承载力相近,并使后者略大于前者最为经济。因此。说拌桩的单桩设计主要是确定桩长和选择水泥掺人量。

①当土质条件、施工因素等限制搅拌加固深度时,先确定桩长L,根据桩长计算单桩承载力 p。和水泥土的抗压强度a。对于深厚层软土地基仅进行局部深度加固时;

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(四)施工技术1.施工机具及配套机械(1)深层搅拌机

深层搅拌机有中心管喷浆和叶片喷浆两种方式。中心管输浆是使水泥浆从两根搅拌

轴之间的另一根管子输出、对于叶片直径在φ1.0m 以下时不影响搅拌均匀度,而且可适用纯水泥浆、水泥砂浆甚至掺入工业废料等多种固化剂。叶片输浆方式中的水泥浆是从叶片上若干个小孔喷出,水泥浆与土体混合较均匀,但喷浆孔小易堵塞,只能使用纯水泥浆。

深层搅拌机大致可分为动力头式及转盘式两大类。目前国内常用的搅拌机有∶Ⅰ)转盘式单轴喷粉搅拌机

主机多采用大口径红星 600型转盘钻机改制,配置步履式底盘,主机安装在底盘上,搅拌轴由水接头、方钻杆、搅拌头等组成。并配置一套链轮、链条加压装置。其主要优点是∶重心低、比较稳定,缺点是不易组装成多头深层搅拌机,同时尚需配套加压装置。

2)动力头式深层搅拌机

由动力头、喷粉(浆)装置、搅拌轴、搅拌头等组成。动力头可采用液压马达或机械式电动机——减速器。这类搅拌机主机悬吊在架子上,重心高,必须配置具有足够重量的底盘,但是主机与搅拌钻具连成一体,重量较大,可以不必配置加压装置,并易于多机组合成多头深层搅拌机。

(2)配套设备

深层搅拌机的配套设备主要有;灰浆拌制机、集料斗、灰浆泵、电气挖制柜、电磁流量计等。

(3)国内深层搅拌机发展趋势

①为满足加固深度的需要,需加大搅拌机的功率;

②为加快施工速度。增加一次性加固面积,势必要增加搅拌机轴头数;

③采用液压马达或者变速电机解快传动扭矩不变的问题;④可采用步履式可旋转底盘等使转向定向更灵活。2.施工工艺

(1)定位∶起重机(或用塔架)悬吊深层搅拌机到达指定桩位,对中。当地面起伏不平时,应使起吊设备保持水平。

(2)预搅下沉∶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,使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉,下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于 70A。如果下沉速度太慢,可从输浆系统补给清水以利钻进。

(3)制备水泥浆∶待深层搅拌机下沉到一定深度时,即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆,待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

(4)提升喷浆搅拌;深层搅拌机下沉到设计深度后、开启灰浆泵将水泥浆压入地基中,并且边喷浆、边旋转,同时严格按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机。

(5)重复上、下搅拌∶为使软土和水泥浆搅拌均匀、可再次将搅拌机边旋转边沉人土中,至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。

(6)清洗∶向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,直至基本干净。并将粘在搅拌头上的软土清洗干净。

考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分受力较大,因此通常对桩顶1.0~1.5m范围内再增加一次输浆,以提高其强度。

(五)加固效果栓验

深层搅拌法加固地基效果检验分为施工质量控制和现场试验两部分;

1.质量控制

(1)预搅∶软土应完全预搅切碎。以利于同水泥浆均匀搅拌。

(2)水泥浆不得离析;水泥浆要严格按设计的配合比配置,并在灰浆拌制机中不断搅动。

(3)确保加固强度和均匀性∶严格按设计确定的数据。控制喷浆和搅拌提升速康及重复搅拌时的下沉和提升速度,压浆阶段不允许出现断浆,输浆管道不能发生堵塞。

(4)保证垂直度。

《(5)确保壁状加固体的连续性;对于要求相邻柱体搭接的情况,每一施工段宜连续施工,相邻柱体施工间隔不得超过 24小时。

2.质量检验

(1)施工原始记录。详尽、完善、如实记录并及时汇总分析,发现不符合要求的立即纠正。

(2)开挖检验。可选取一定数量的桩体进行开挖,检查如固柱体的外观质量、搭接质量、整体性等。

(3)取样检验。从桩体中凿取试块。与室内制作的试块进行强度比较。

(4)采用标准贯入或动力触探方法检查桩体的均匀性和现场强度。

(5)载荷试验。选取一定数量的搅拌桩进行单桩或复合地基的载荷试验,可以很准确地检验加固效果。

(6)动载试验。可选取一定比例的工程桩进行小应变动力试柱检验,对桩身强度及均匀性进行检测。

(7)沉降、位移监测。工程投入使用后。定期进行沉降、侧向位移等观测,是检验加固效果的最直观方法。

以上方法可视工程具体需要有选择性地选用。