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岩土研究院

深层搅拌法在住宅小区地基加固中的应用

342 2022-05-05 16:15:02

工程概况

住宅小区,拟建场地由北向南的冲沟和若干明、暗塘内均分布有软弱土层,系湖相淤泥质粉质粘土和泥炭土。其水平向厚度变化较大,属高压缩性、低强度的软土层。设计中如处理不当,极易引起不均匀沉降。

公司设计院经过广泛调查和多种方案比较,最后选定用深层搅拌法来处理整个场区内所遇到的软土层。地基加固工程自1987 年11月9日开工至1988年7月6 日竣工。共计施工220天,加固了34 幢5~7层住宅楼,1幢3层银行办公楼的软土地基,建筑面积合计59357m²,共打设深层搅拌桩 6046根,计39565延米。

工程地质条件

郑家洼住宅小区占地面积约16~18ha,地貌上属长江二级阶地,中部有一条南北向冲沟,经地表流水长期冲刷,切割而形成了本区低丘与冲沟起伏相间的微地貌特征。

该区地层总的可分为四大层;1。填土或耕土层;2.粉质粘土、淤泥质粉质粘土、泥炭;3.粉质粘土;4。强风化安山岩系。

淤泥质粉质粘土分布于该区中部由北向南冲沟及暗塘地区,其顶部往往有厚约0.5~0.8m 的泥炭土,含有大量未腐烂植物茎叶富集成团块。呈软流塑状态,其下部淤泥质粉质粘土层最大厚达13.8m,内含有机质,呈软流塑状态。本层至冲沟边缴逐渐尖灭,并渐变为软塑状,承载力为50~70kPa,冲沟边缘处增大到 80~90kPa。

从地基处理的角度出发,该区土层有如下几个特点∶

1.软土层厚度变化极大。在冲沟中部软土层厚度达到 13.8m,到冲沟边缘则尖灭,这就造成有些住宅楼座落于深层软土层上;有些座落在冲沟斜坡上;有些则部分座落于软主层上,部分座落于好土层上。图 12-17为几个典型的地质剖面图。

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设计计算

一、单桩承载力设计

本施工场区内土质条件变化很大。软土层厚度也厚薄不一,设计时最大加固深度为12m。搅拌桩设计桩长3~12m 不等。搅拌桩桩端士士质差异较大。表层硬土层厚度也不同,这些因素都会导致单桩承载力的不同。通过对各种土、各种掺量室内试块强度试验及现场载荷试验,得出不同土质情况下的单桩承载力推算值(如表 12-16 所示),并分析得如下几个特点∶

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1.根据单桩工作状态的不同,可以将桩分为三类;Ⅰ型——桩长较长,但桩端仍处于软土层中,单桩承载力主要由桩的侧壁摩阻力提供;I型——桩端支承于承载力相对较高的好土层(如2c 土)上,单桩承载力由桩的侧壁摩阻力和桩端阻力两部分组成;Ⅱ型——桩长 3~4m。主要起桩与桩的连接作用,起到把横向或纵向间的桩连成一体,调整不均匀沉降的作用。

2.由于回填土时间较短,土层固结度还较低(属欠固结),在今后一段时间内将会继续固结。同时。由于搅拌桩是作为复合地基和桩间土共同作用的。桩和桩间土同时下沉,而搅拌桩形成的水泥土桩。其压缩模量相对刚性桩而言是较低的,在受力后有一定的下沉量,故回填土层的进一步固结不致于在搅拌桩的侧壁产生负廖阻力。所以不者激负魔阻力的作用。

3.12m的长桩如果不考虑回填土层侧壁感阳阻力的作用,但上部好土层(2a 土)厚度较大时(4m左右)。可提供 350kN 的单桩承藏力,好土层厚度较小时,能提供300kN的单桩承载力。在考虑回填土侧壁度阳力作用的情况下。均可提供 350kN 的单桩承载力。

4.Ⅱ型桩长度大于 Tm 时。可取350kN的单桩承载力∶桩长 5~7m 时。一般取 300~330kN;桩长3.5~5m 时,一般取 250~300kN。

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施工方法

一、桩身水泥播量的确定

深层搅拌法施工后形成水泥土桩,桩身强度是保证地基承载力的重要因素。桩身强度主要由水泥及外掺剂的掺量、地基土的工程性质指标、养护时间、搅拌均匀性等因素决定。在施工中需要控制的主要是水泥及外掺剂的掺-。

搅拌桩桩身水泥播一配方是由室内试验确定的,方工现场通过谓整喷浆次数、提升速度和水泥浆水灰比来实现设计配方。根据搅拌桩的施工工艺、水泥浆是在提升过程中喷出的。施工中使用HB6—3型定量泵,每小时水泥浆的泵出最是个常数(3m8/h),提升速度有两档,快档每分钟提升 1m,慢档两分钟提升 lm。当设计的桩身水泥掺量较低时,可以便用快档提升。反之可便用慢档提升;捻更高时。可以重复喷浆 (一一次慢速加一次快速或两次慢速)。小范围内的调整可通过控制水灰比(即每罐浆的水泥用量)来实现。

另外,施工中使用的灰浆泵虽然为定量泵,但随着泵的新旧程度不同、水泥浆的稠度与和易性不同、输浆管的长度和高度不同,每小时的泵送量也会有少许变化,这些变化都·应在施工中经常注意,通过调整每铺罐浆的用水量得到调整。

二、堵管的补救与防止

施工中如果不注意经常清洗管道,或水泥浆配方使用不当,有时会出现输浆管堵塞和爆裂现象,出现这一现象主要原因有以下两个;

1.喷浆口球阀间隙太小,使喷浆口堵死,水泥浆无法喷出。

2.管道中水泥浆结块堵塞。

鉴于以上原因,施工中应注意以下三点;

1.喷浆口球阀间隙应适当,并应经常检查球阀间隙是否被碎石子、草根、硬泥等杂物蘸调。

2.应经常清洗管道,一般制桩 20根左右应清洗管道一次。当水泥浆水灰比较小或地基土粘性较大时,更应增加输浆管道的清洗次数。

3.外掺剂要选择和易性较好的物质,和易性差或沉淀速度较快的外掺剂往往易造成堵管,以致造成输浆管爆裂。

根据初步测算,一般输浆管堵塞 2min 后会导致浆管爆裂。所以,为了保证桩身水泥量的连续性,不致于出现断桩现象,对爆管现象的处理如下;如果发生燥管现象时,正处于快速喷浆提升。则应复搅下沉至爆管深度以下 2m 处重新喷浆提升。如果当时是处于慢速提升,则应复搅下沉至爆管深度以下 1m处重新喷浆提升。

三、I型桩与Ⅱ型桩桩端的处理

由于SJB-40型深层搅拌机的喷浆口与喷浆头之间有 0.5m左右的距离,所以当预搅下沉至设节深度时。喷浆口仍然在距设计深度 0.5m处。如何处理好这段距离内的桩身水泥掺量,对1型桩和 Ⅱ型桩采取了不同的处理方法。

型桩的单桩容许承载力几乎完全由桩身摩阻力提供,桩端阻力占的比例非常小。同时、在设计中 I 型桩的计算长度-一般扣除 0.5m。所以在施工工艺中桩端处理比较简单,在本工程中采用如下工艺∶预搅下沉至设计深度后,喷浆座底 30s,然后喷浆提升。

桩端阻力在Ⅱ型桩 (尤其是长度较短时)的单桩容许承载力中占重要位置,为了保证端承桩能较好地支承于持力层上,需要对其桩端部分采取特殊的施工工艺,亦即在搅拌下沉至持力层后,喷浆下沉 2min(约0.5m 左右),快速喷浆提升0.5m再喷浆下沉到底,然后慢速喷浆提升,按桩身水泥掺量要求施工。

12.2.5 质量检验

在施工过程中,采用轻便动力触探、取芯试压、开挖检验及静载荷试验等一系列的质量检查方法,对工程桩的整体性、均匀性及各个龄期的强度进行了检验,检验结果各项指标均满足设计要求。所有 35 幢建筑物已竣工使用一年以上,沉降很均匀,总沉降量一般都在2~8cm 范围之内,没有出现任何因基础沉降问题而引起建筑物的开裂。