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重力式支护结构的施工及发展

362 2021-04-30 10:22:10

水泥土墙是重力式支护结构主要形式,它是由水泥土桩组合而成的。水泥土搅拌桩的施工方法有两种;搅拌法成桩及高压喷射法 (亦称旋喷法)成桩,其中搅拌法成桩又分为湿法(亦称水泥浆搅拌)和干法(亦称水泥干粉喷射搅拌),均用机械强力将水泥与土搅拌形成水泥土桩。高压喷射注浆法,则是以高压将水泥浆从注浆管喷射出来,喷嘴在喷射浆液时一边缓慢旋转,一边徐徐提升,高压水泥浆不断切削土体并与之混合而形成圆桩状桩体。其他形式的重力支护结构,如;挖孔填料式、竹桩平拉式等在工程中应用很少。故以下着重介绍水泥土墙的施工。

水泥搅拌法是美国在40 年代后期研制成功的,称为MIP 法(Mixed-in-Place pile),当时的搅拌桩桩径与桩长都较小。1953 年日本引进了此法,并从1974 年开始由日本港湾技术研究所土工部研究成功水泥搅拌固化法,即 CMC 工法(Clay Mixing Consolidation),同时开发了各种规格的搅拌桩机。目前日本的搅拌桩机都具有多个钻头(一般 2~8 个),搅拌叶的直径可达1.25m,一次最大加固土体面积接近 10m²,加固深度 20~40m,最大可达 60m。我国自1978年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进行了室内水泥土试验及搅拌桩机的研制工作,并于当年年底制造出国内第一台S【B-1 型双搅拌轴、中心输浆的搅拌桩机,以后由江苏江阴振冲器厂成批生产。目前我国双钻头搅拌桩机的加固深度一般为 18m,钻头直径 2s700,一次加固面积0.71m³。80 年代初天津市机械施工公司与交通部一航局科研所研制成功单钻头叶片输浆式搅拌桩机。近年来搅拌桩机发展迅速,已有多种形式的动力源及桩架,可适用不同的施工条件。江阴振冲器厂已研制成大功率单钻头搅拌桩机,直径可达1m,加固深度可达 30m; 交通部一航局开发了我国第一代深层搅拌船,成桩直径达1.2m,两钻头间距可以调节;三航局则试制成斜桩机械,最大加固深度可达 26m,最大倾斜角度19.6°;上海隧道工程公司试制三钻头搅拌桩机。各种搅拌桩机可适应不同的工程对象,大直径的搅拌桩还可用于 SMW 工法的施工。

岩土工程

粉体喷射搅拌法即 DJM 法(Dry Jet Mixing Method)最早由瑞人Kjeld Paus 于1967年提出了使用石灰搅拌桩加固软土地基的设想,并于 1971 年制成第一很用石灰粉和软土搅拌成的桩。1974 年获得粉喷技术专利,生产出的专用机械,其桩径 500mm,加固深度 15m。在我国由铁道部第四勘测设计院于1983 年用DP100 型汽车钻改装成国内第--台粉体睛射搅拌机,并使用石灰作为固化剂,应用于铁路涵洞加固。1986 年杭州地基基础工程公司使用水泥作为固化剂,应用于房屋建筑的软十地基加固。1987 年铁道部第四期察设计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,加固测试12.5m。当前国内的成桩直径一般在 500~700mm 范围,深度一般可达 18m。

在我国采用搅拌桩作为基坑支护结构最早的工程是1981年上海宝钢 P-5 污水站的基坑,该工程开挖深度 6.8m,采用墙后卸土1.5m 高,并打设水泥桩34 根,组成1.3m 宽的水泥土墙。该工程虽然规模很小,但为水泥土墙在我国的基坑工L程中的应用开了先河。在 1988年上海地下建筑设计院与同济大学等单位在上海四平车库(地下)工程中成功地应用了水泥土墙作大型深基坑工程的支护结构,并取得了一系列研究成果,为水泥土墙的推广取得了分宝量的经验。自 80 年代来以后。水泥十墙在基坑T工程中加活用越来越广泛。其中大部分工程均采用湿法搅拌T艺,也有少量工程采用干法施工和高压喷射注浆法。