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岩土研究院

水泥土搅拌桩发展概况与概述

514 2021-12-15 15:41:21

第一章 概 述

水泥土搅拌法是用于加固饱和软土地基的一种较常用的地基加固方法。它是利用水泥作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,边钻进边往较土中喷射浆液或雾状粉体,在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土。从而达到地基加固的目的。这些加固土柱体与柱体间的土构成了一种复合地基∶或者把深层搅拌而成的水泥土柱体,逐根紧密排列成连续壁状墙体,而作为一种支挡结构和防水帷幕。

水泥土搅拌法是"深层"搅拌法的一种类型,它在我国的应用也仅有十几年的历史。目前,固化剂采用的有水深浆液和干水泥粉;因此,它有湿法和干法之分,前者又有多头搅拌和单头搅拌之别。在国内,搅拌的最大的深度达 30m,搅拌加固的柱体直径为 500~850nmn

水泥土搅拌法适应于软土地基的加固,如沿海一带的海滨平原、河口三角洲,湖盆地沉积的河海推软土。对于在这类滨积厚度大、含水量高、孔隙此大于1.0、抗剪强度低、压缩性高和渗透性差的软土地区建造建筑物时,通常都需要进行地基处理。水泥土搅拌法具有施工工期短、效率高的特点;在施工过程中,无振动、无噪声、无地面隆起、不排污、不挤土、不污染环境以及施工机具简单、加固费用低廉等优点;允其是在深基坑支挡结构体系中,水泥土搅拌法常用作防水帷幕;因此。它是一种有效的地基处理方法。

第一节 发 展 概 况

水泥浆搅拌法最早在美国研制成功,称为 Mixed-in-Place Pile (简称 MIP法);在日本,称此为 Cement Deep Mixdiog Method (CDM 工作法),1973~1974年日本进行 CDM 工作法的研究开发工作,

1975年起就投入实际使用。目前,日木有海上和陆土两种施工机械∶陆上的机械为双轴,成孔直径φ1000mmn,最大钻深达40m;而海上的施工机械有多种类型,成孔的最大宣径φ2000mmn,最多的轴有8 根(2×4),即—次成孔8个,最大的钻孔深度为70m〈自水面向下算起)。

国内1977年由治金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院述行了室内试验和机械研制工作,于 1978年底制造出国内第一台SB一1型双搅拌辋中心管输浆的搅拌机械,并由江阴市江阴振冲器厂成批生产(目前 SJB—2型加面深度可达18m>。1980年初。在上海宝钢三座卷管设备基础的软主地基加固工程中首次获得成功。1980 年初,大津市机械施工公司与交道部第一航务工程局科研所利用日本进口螺旋钻孔机戒进行改装。制成单搅拌轴和叶片输浆型搅拌机,并在1981 年成为用于天津造纸厂蒸煮锅改造扩建工程中。上海探矿机械厂于1994牛生产出CP一72 型双轴深层搅拌机,加固深度 18m,孔直径 φ700mm。

值得提及的是,南京企陵石化公司炼油厂对增建 2台、茸径φ60m的5万m²油罐下的软土地基(其下卧有大于10%倾斜率的基岩)。采用了单头直经业700mm、长17一27m的超长水泥土搅拌桩进行地基加固,每台油罐下布置桩 3000多根。施工机械是由原 SJB型深层搅拌机改制而成。实践结果表明,加固后的复合地基承载力(240kPa)是原天然地基(70kPa)的3.5倍,满足了设计的要求,而加固后罐中心的地基沉降量仅为 20cm左右。这是国内首次采用超长水泥搅拌桩加固软基关获得成功的例子「14】。

2002年.土海探矿机诫厂为配合土壤水泥墙工法——SMW<Scl Mixing Wall)工法而研究生产出二种三轴钻孔搅拌机(ZKD65—3型和ZKTK5—3型),针孔深度达27~-30m,钻孔直径y650-4850mm。目前上海隧道工程股份有限公司为提高国产深层搅拌机的成墙深度、成墙质量和施工效率,研究开发了四轴深层搅拌机,搅拌成孔的直径为4×乎700mam,钻进成孔深度 25.2m。型钢插入深度 24m,成墙的厚度达1.26m 。

与此同封,1997年庄上海申元岩土工程有限公司和上海航天局809 研究所联合研制出的"施工监控自动化----SC型水泥搅拌桩注浆量监测记录仪"得到了广泛的采用。它不仅是施工时测定水泥浆量的一种装置,而且可以控制并记录水泥浆量在桩身范围内分布的均匀程度,有效地解决了水泥土搅拌桩施工质量失控的难题,使施工质量得到可靠保证。

粉体喷射搅拌法是采用粉体作为固化剂,不再向地基中注入附加水分,这样能充分吸收周围软土中的水分。因此加固后,地基的初期强度较高,对名水量高的软土其加固效果尤为显著。另外,施工中无噪声、无振动、无污染,对周围环境和建筑物也无不良影响,所以,该技术在国内外得到广泛应用。

粉体喷射搅拌法(Dry Jet Mixing Method简称DJM法〉最早由瑞典人Kjeld Paus于1967年提出了使用石灰覆拌桩加固5m.深度范朋内软土地基的设想,并于1971年瑞典 Linden-Alimat 公司在现场制成第一-根用石灰粉和软土搅拌成的桩,1974年获得粉喷技术专利。那时生产出的专用机械其桩径 φ500mm,加固深度 15m。

日本在1978~1980年对粉体喷射境拌法进行了研究开发,1981 年起正式将此法用于实际工程。现有单轴和双轴二种粉喷搅拌机械;成孔直径 φ800~φ100Omm,钻孔深度 15~33m。H本羽田机场跑道的软土地基就是采用粉体喷射搅半法进行处理的。

我国主铁道部第因勘测设计院于1983年用DPP一100型汽车钻改装成国内第一台粉体喷射搅拌机,并使用石灰作为固化剂、应用于铁路涵洞加固。1986 年开始使用水泥作为固化剂,应用于房屋建筑的软土地基加固。1987年铁四院和上海探矿机械厂制成GPP—5型步履式粉喷机,成桩直径 500mm,加固深度 12.5m。此后,该厂又华产出GPP-型步履式粉喷机,成桩直径 500mm,加固深度达18m。当前国内粉喷机的成桩直径—般在 φ500~φ700mrmn.之间,成孔深度可达8m。

1997年,杭州森宇电控机械有限公司生产出"FZ—1 喷粉记录器",它采用工业电脑能自动显示出不同深度处喷人的水泥粉数量,对评价桩的质量提供了可靠的依据。

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