粉喷桩技术范文

时间:2023-02-21 14:34:51

粉喷桩技术

粉喷桩技术范文第1篇

关键词 粉喷桩 , 软土加固,设计,计算

Abstract: in this paper are introduced the cement powder spray mixing and reinforcement of the soft soil foundation work mechanism, combined shanghai-chengdu expressway (shanghai-nanjing section) foundation treatment practice, this article discusses pile reinforcement of soft soil foundation calculation method. The pile reinforcement of soft foundation, can speed up the embankment filling velocity, paving the road surface settlement after work can be effectively control, ensure the engineering quality.

Key words pile, soft soil reinforcement, design, calculation

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

0 引言

高等级公路跨越通航河流和上跨被交叉公路、通道的净空要求,往往造成桥头填土高达4~7m的路堤,这对于软土地基来说,则存在高路堤的稳定和沉降的问题。在保证路堤稳定情况下,高速公路桥头工后沉降量一般控制在10cm以内,若采用袋装砂井(或塑料派水板)预压排水固结法处理,常因需要的填土与预压期较长,给设计工作带来诸多难处,使得处理后地基难以达到预期效果。针对这一情况,设计采用了粉体喷射搅拌桩(简称粉喷桩)加固软土地基的新技术。

1 粉喷桩技术简介及水泥加固土原理

粉体喷射搅拌(DJMI法)是软土地基深层搅拌加固技术的一种。近年来,粉喷桩技术的应用在我国得到工程界的重视,发展很快,已广泛应用于公路、市政工程、工业与民用建筑软弱地基处理和坑壁支护工程,加固深度由15m提高到了18m。

粉体喷射搅拌法是将粉粒状加固材料(水泥、生石灰粉)搅合于软弱地基中,与原位土进行强制搅拌,使土与加固材料产生一系列物理化学反应,在改善土质性状的同时,提高起强度。目前采用的加固材料多是水泥,其原理如下:

1.1水泥的水解和水化反应

水泥主要有硅酸盐、铝酸盐以及硫酸盐组成,当水泥遇土中水时,水泥中的表面矿物与水发生水解、水化反应,生成氢氧化合物和含水盐化合物,其中易溶于水中,水泥颗粒表面又暴露出来,继续与水作用,如此反复直到水溶液饱和,形成凝胶体。这种反应减少了软黏土中的含水量,增加土颗粒之间的粘结力。

1.2离子交换与团粒化作用

水泥水化后,水泥水化产物的C a2+ 与天然土中胶体微粒的阳离子进行等量的吸附交换,使大量的土粒形成较大的土团,同时水泥水化形成的凝胶粒子的表面积远远大于原水泥表面能,强烈的吸附能力,结合大土团粒形成水泥土的蜂窝结构,并封闭各土团之间的孔隙形成坚固的联结体。

1.3 硬凝反应

随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的Ca2+,当其数量超过离子交换的需要量时,在碱性环境中与粘土矿物中AL2O3与SiO2反应,生成不溶于水的稳定的结晶矿物,这种化合物在水中与空气中逐渐硬化,增加了土的强度,且由于水分不易侵入而具有足够的稳定性。

1.4 碳化反应

水泥中游离的Ca(OH)2或空气中的CO2反应生成不溶于水的CaCO3使软土固化,提高土的强度。

2水泥土的力学特性

2.1 水泥土的无侧限抗压强度及其影响因素

水泥土的无侧限抗压强度qu一般为300~400kpa,比天然软土大几十倍至几百倍,变形特征随强度不同而介于脆性和弹性体之间。水泥土受力开始阶段,应力与应变关系基本上符合胡克定律。当外力达到极限强度时,对于强度大于200kpa的水泥,很快出现脆性破坏,对于强度小于2000kpa的水泥土则表现为塑性破坏。

⑴水泥土强度受水泥掺入比、龄期、土的含水量、有机质含量等因素影响。(见图1)水泥土强度随着水泥掺入比аw 增加而增大,当аw

⑵水泥土的强度随土样含水量降低而增大。另外,当土中有机含量大于10%时,加固效果差,这类土不宜纯采用水泥进行加固。

2.2水泥土抗剪强度和变形模量

水泥土抗剪强度随着抗压强度增加而提高。当qu=500~4000kpa,其粘聚力C=100~11000kpa,一般约为qu的20%~30%;其内摩擦角变化在20。~30。之间。水泥土受到剪切破坏时,剪切面与最大主应力夹角约为60。。

当水泥土qu=300~4000kpa时,其变形模量为E50=40~600Mpa,即E50=(120~150)qu

3粉喷桩的计算

地基处理设计工作的第一步是进行选择和比较,一般而言,应根据工程要求、岩土特性和技术能力三方面因素,通过技术经济分析、对比确定。

3.1 粉喷桩的单桩计算

承受垂直荷载的粉喷桩一般应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近,并使后着略大于前者最为经济。因此,粉喷桩的单桩设计主要是确定桩长和选择水泥掺入比。

当粉喷桩的桩身强度足够大时,单桩极限承载力取决于桩侧土的极限摩阻力;若受软土的工程性质限制,粉喷桩桩身强度较小,当粉喷桩承受垂直外荷载时,在侧摩阻力远未达到极限时,桩身就开始屈服,因此,桩身强度低的粉喷单桩极限承载力取决于桩身强度。粉喷桩的单桩容许承载力可按下列二式计算,取其中较小值

Pα=1/2(fuSL+αApRu) ⑴

若Pα=1quAp⑵

式中:Pα—单桩容许承载力,KN

fu—桩侧土的平均极限摩阻力,KPa

S—粉喷桩周长,m

Ap—粉喷桩截面积,m2

L—粉喷桩桩长,m

Ru—桩端土的极限承载力,kpa

qu —与粉喷桩桩身水泥土配比相同的室内水泥土的无侧限抗压强度,kpa

α—桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4~0.6

l—强度折减系数,可取0.35~0.50

3.2粉喷桩复合地基的计算

粉喷桩技术范文第2篇

【关键词】公路路基 粉喷桩技术 软基 稳定性

近年来,公路建设已经成为我国社会经济中必不可少的力量。在公路施工过程中,软基对整体公路的建设具有直接的影响。软基处理不妥善,就会导致公路路基的不稳定,安全系数的降低,从而影响着公路工程的质量。针对公路存在的软基问题,就需要采用粉喷技术进行处理,这样以来不仅可以提高公路路基的承受能力,而且还能确保公路的安全性和稳定性,

1 公路软基处理措施

在我国社会经济发展的背景下,我国公路建设规模不断地扩大。但是,在公路施工中,避免不了要穿过一些软土地质,因此就需要对软基存在的问题进行有效的处理。软基处理的措施如下:

(1)强夯法。主要用于地下水位以上的较大粒土、粗粒土和特殊土地基。

(2)换填土法。主要用于深度低于3米的淤泥质土、淤泥以及湿陷性黄土等。

(3)桩体挤密法。适用于灰土桩、石灰桩以及砂石桩。

(4)深层搅拌桩法。在有机质土、加固粘质土以及软土层较厚比较适用,或者地基施工工期较短的范围中。

(5)高压喷射注浆法。主要适用于有机质土、粘质土以及特殊土粗粒土。

(6)砂井。适用于软土地基,尤其是软基中存在连续薄砂层。

(7)化学固化剂法。主要适用于石油之类的化合物以及被油脂、污染之外的土质。但是,不适用地下水PH值大于9的区域中。

对于粉喷桩技术来说,不仅施工较方便,施工周期短,还具有一定的稳定性,并且可以提高公路路基的承载能力,因此,粉喷桩技术在公路路基处理中较为适用,一方面可以减少地基的沉降量,另一方面可以对软土地基实施更好的加固,从而在公路和桥梁工程的结构中得到了广泛的应用。

2 粉喷桩技术施工的原理和优点

2.1粉喷桩技术施工的原理

粉喷桩技术又称之为粉体喷射深层搅拌技术,就是对软基进行加固的一种有效技术。它的原理就是采用专用粉体喷射搅拌机的回转钻头叶片将粉状加固料(水泥、石灰粉等)放置于原位软土地基中进行就地搅拌,从而具有一定的整体性和稳定性,确保了桩体的强度。然后,对地基深处位置进行加固料的喷射、压缩。当桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应时,软土就会产生硬结现象,这样以来桩体和桩间土之间就会构成复合地基的形式,从而具有加固地基的作用。

2.2粉喷桩技术施工的优点

通过实践证明,在公路施工中,使用粉喷桩技术对软基可以进行有效的加固,其优点如下:

(1)在一定程度上,采用粉喷桩技术可以减少地基沉降量的产生,可以更好的控制路堤的沉降以及处理桥头“跳车”问题,效果较明显。

(2)可以减少路堤的侧向位移的发生。在同一条件下,粉喷桩技术比排水固结技术减少侧向位移的效果更好,且稳定性也较好。

(3)采用粉喷桩技术能够更好适应路堤的填筑施工中。另外,在雨季、工期较短的公路施工中,粉喷桩技术能够较快的进行填土作业。

(4)采用粉喷桩技术可以更加节约材料的使用,使工程造价得到有效的降低,并且可以提高公路施工的安全系数。

3 施工准备

(1)清处地表。对施工范围内的原地面表土进行清除,使用粘土、粗砂进行低洼处的回填,并进行压实和整平作业。若地表土过于太软,在其上方就要禁止机械的行走,对于施工中产生沉陷、失稳的问题,要及时的采取有效的措施进行处理。然后,对平整后地面高程进行测量。

(2)选择施工的材料和机械。一般情况下,采用是国产PH-5型粉喷桩机,选用1.0m3固化剂罐(普通硅酸盐425号水泥)、供料器和电子称量,并配有灰罐架,空压机选用XK型,容量为1.0m3。

(3)在进行公路软基处理前,需要进行试桩。由于不同的地段所具有的地质条件也不同,为了确保地基加固后预期效果,就需要在施工前进行工艺试桩的作业,根据施工设计的要求确定试桩的数量,从而来确定喷浆量的各种操作参数。另外,搅拌要求均匀的进行,掺灰量要符合施工质量的要求。桩身的抗压强度要符合施工设计的标准要求。与此之外,还需要检验加固剂是否均匀,加固的长度是否能够满足施工设计的要求。

4粉喷桩技术在公路软基处理中存在的问题

4.1粉喷桩的计量

粉体掺入量的多少对粉体桩的质量具有直接的影响,粉体的计量具有关键作用。从一定程度上来说,固体和气体双相流的计量具有非常大的困难,但是又极其重要。目前,采用的电子秤称重法、灰罐体积测量法以及弹簧秤称重法等已经满足不了现代化的需求。所以,施工单位就需要对粉喷桩的计量装置进行新的研究,从而提出了对固气双相流称量计量的方式,在很大程度上避免了计量中出现的误差现象。与此同时,还改善了电子秤称重的方式,从而完善了粉喷桩施工技术,提高了公路的质量。

4.2粉喷桩的支承式以及悬浮式对沉降的影响

通过粉喷桩施工实践显示,粉喷桩在打穿软土层进入硬的持力层时,就会成为支承式,以此可以降低沉降量。如果没有将软土层打穿,就会成为悬浮式,从而增加了沉降量。如果地基的沉降量较大,就表明桩尖下软土层的沉降也较大,持续时间过长,就需要重新处理,采取有效的措施解决存在悬浮式的问题。

4.3地基土含水量对粉喷桩质量的影响

粉喷桩的强度指标可以反映出粉喷桩质量的优劣,这与地基土质、施工技术以及掺入粉体的质量具有直接的关系,特别是与含水量的关系更为密切。地基土的含水量小于30%或者大于70%,就不适合采用粉喷桩技术。如果地基土的含水量小于30%,地基土中的水分就不能满足粉体进行水化。如果大于70%,含水量较多的土壤就会存在孔隙较大现象,掺入常规的粉体数量,水分过多就无法形成足够的水泥土桩体,对粉喷桩强度具有严重的影响,这种情况就需要再掺入适量的粉体量,然后进行再次搅拌。另外,如果含水量过多、孔隙较大以及粘粒含量多,地基土周围的束缚力就会极其低。通过钻头反转提升喷灰,就会产生一个径向水平推力和一个垂直向下的挤压力。因为地基土束缚力较低,在成形的过程中,桩体就会向四周水平方向以及向下的方向进行排水,从而对竖向的桩体产生影响。如果出现掉桩或者下沉现象,就需要及时采用回填土及重新复喷、搅拌的方法进行解决,若不及时采取措施就会导致路基大面积的沉降。

4.4复搅、转速对桩强度的影响

通过大量的施工实践证明,进行复搅过的质量就会得到进一步的提高。通过进行再次的搅拌能够使粘土、粉体和水得到完全的接触,以此发挥复搅的作用,促进桩体的成形。与此同时,钻头喷出的粉体呈脉冲状,如果不进行充分的搅拌,在桩中粉体就会形成层状,这样以来对桩的强度就会产生一定的影响。为了提高施工的效率,粉喷钻机下钻时可以使转速提高。但是,在进行反转提升粉喷搅拌的过程中,要控制好快速旋转和提升的速度,这对搅拌的均匀性具有直接的影响。

5 粉喷桩施工技术控制的要点

(1)施工准备。按照施工的要求进行水泥土的配比,加以考虑水泥的质量、价格和运输成本。在稳定和抗压的基础上,进行配合比的试验工作,将结果上报给监理人员。

(2)在进行公路软基处理前,要将粉喷桩机的计量委托计量法定的检测单位进行标定。若没有经过计量就禁止用于施工中。

(3)做好试桩工作。在进行试桩作业前,要做好技术的较低工作。施工人员不仅要掌握好桩机的操作要领,根据施工的流程进行施工,还要对钻杆垂直度、钻进提升的速度、喷灰量和空气压力等施工参数进行熟悉和掌握。另外,在进行施工前,必须要做好各个参数以及技术的交底工作,根据试桩确定的参数进行大面积的作业。

(4)加强施工的检查。在施工的过程中,施工人员应该对施工质量进行不定时的抽查,还要对喷灰量、钻进提升速度以及复搅速度、钻杆垂直度、空气压力表和桩长进行重点的检查,检查各个参数是否符合施工设计的要求。

(5)如果发现粉喷机数量较少或者桩长不符合施工的要求,就需要进行整桩复打作业。如果机械突发故障或者停止作业,就需要进行及时的解决,确保施工顺利的进行

6结语

近年来,粉喷桩技术在公路软基处理中得到了广泛的应用。但是,由于施工管理技术较困难,就会对粉喷桩的施工质量具有直接的影响。所以,要求施工人员要掌握好施工技术的要点,加强施工质量的管理,这样以来不仅可以确保施工的稳定性和安全性,还可以提高施工的质量。另外,控制好施工的各个参数,使粉喷桩技术在公路建设中能够更好的使用,从而更好的为社会经济服务。

参考文献:

[1]赵媛媛.粉喷桩处理软基施工工艺和质量控制方法研究[J].西部探矿工程,2010,(2).

[2]沈 华.粉喷桩在铁路软土地基处理中的应用分析[J].山西建筑,2007.

[3]赵媛媛.粉喷桩处理软基施工工艺和质量控制方法研究[J].西部探矿工程,2010.

[4]林炽皇.粉喷桩处理软弱地基施工技术分析[J].沿海企业与科技,2010,(4).

粉喷桩技术范文第3篇

关键词:粉喷桩, 软地基,应用

Abstract: This paper describes the technical principles of DJM DJM technology is explored in the soft ground treatment in the road construction process, a the DJM technical construction quality management practices and should be noted that matters.

Key Words: DJM, soft ground, the application

中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:

粉喷桩对提高软地基承载能力,减少地基的沉降量有明显效果。目前已应用的领域有铁路、高速公路、市政工程、工业厂房、民用住宅的软基加固和开挖围护工程等。

一、粉喷桩概述

粉喷桩主要是以水泥、石灰等材料作固化剂的主剂,利用深层搅拌机械和原位软土进行强制搅拌,经过物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特性和水稳性的混合柱状体。短期内使原来的软土地基变成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固土桩复合地基,从而提高地基承载力,减小地基的沉降,达到加固地基的目的。

二、粉喷桩的施工

(一)施工准备工作

1、施工前应准备下列施工技术资料:工程地质报告,土工试验报告,室内配比试验报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。

2、场地平整、清除障碍。

3、施工机具准备,进行机械组装和试运转。严禁使用非定型产品或自行改装设备;进场设备必须配备性能良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表,显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤或流量计。

4、粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般要达到下列要求:①钻进速度V≤1.5m/min;平均提升速度Vp≤0.8m/min;搅拌速度R≈30转/min;钻进、复搅与提升时管道压力:0.1MPa≤P≤0.2MPa;喷灰时管道压力:0.25MPa≤p≤0.40MPa。②确定合适的技术处理措施,掌握水泥搅拌的均匀程度,掌握下钻及提升的困难程度,成桩试验的桩数不少于5根。

5、粉喷桩所用的水泥(325普通硅酸盐水泥)应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用,严禁使用受潮、结块变质的加固料。

(二)粉喷桩的施工工艺程序

1、工艺程序:

整平原地面 钻机定位钻杆下沉钻进上堤喷粉(或喷浆)强制搅拌复拌提杆出孔钻机移位

2、具体操作步骤

(1)机械就位。调正导轨垂直度,钻头对中桩位。

(2)预搅下钻.启动搅拌钻机,放松起吊钢丝绳,空压机送气,使钻头沿导轨下沉钻进,钻进速度≤1.0m/min,钻头边旋转,边钻进。为了不致堵塞喷射口,开钻时不喷射加固料,只喷射压缩空气,使负载扭矩减小,顺利钻进(在钻进过程中,待加固土体在原位受到搅动)。钻至设计加固深度后钻机停止钻进。此时注意工作电流不能大于额定电流。

(3)钻杆提升。到达设计深度后开启粉体发送器喷灰(或开启灰浆泵喷浆),间歇一定时间再提升钻具,确保底部有足够的灰量,提升速度≤0.8m/min,边喷、边搅拌、边提升至离地面0.5m(或规定标高)处停喷,因为表层50cm土层侧向约束软弱,成桩不利。

(4)复搅。关闭粉体发送器(或灰浆泵),为保证软土与固化剂搅拌均匀,重复将钻杆下沉至设计要求深度,重复搅拌提升到离地面0.5m处。

(5)关闭机械。

(6)移位。

(三)粉喷桩施工中的注意事项

(1)施工设备的粉料发送器必须配置粉料计量装置,严禁无粉料喷入计量装置的粉料发送器投入使用,并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。储灰罐容量应不小一根桩的用灰量加50Kg,当上述重量不足时,不得开钻下一根桩的施工。

(2)严格控制喷灰标高和停灰标高,不得中断喷灰,确保桩体长度;严禁在尚未喷灰的情况下进行钻杆提升作业。

(3)施工中若喷粉量不足,实行整桩复打,复打的喷粉量仍应不小于设计用量。

(4)水泥应确保质量,严格使用过期、受潮、结块、变性的劣质水泥。

(5)粉喷桩施工时,为确保粉喷桩的成桩质量,应在粉喷桩的全长范围内进行复搅;当施工过程中遇到停电、机械故障原因中断喷灰时,应在12小时内复搅复喷,保证二次复搅复喷搭接长度不小于1.0m。

(6)桩身施工时,应采用中~低速钻进(或提升),切勿采用高速档快速钻进(或快速提升)。

(7)粉喷桩施工时,应认真填好施工原始记录,严禁涂改及伪造。

三、粉喷桩的施工质量管理及其质量检测

1、加强施工质量管理

严格控制钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度和喷粉量达到规定要求。深度误差不得大于5 cm,水泥损耗量平均不得大于1 kg/m。粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层,并深入硬土层50 cm,持力层深度除根据地质资料外,还应根据钻进时电流表的读数值来确定。

搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录,时间误差不得大于5 S,提升前要有等待送粉到达桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况,具体时间随机械类型与送灰管长度而变化。

在桩上部1/3范围内应重复搅拌一次,并且复搅长度不足5 m的,按5 m施工。特别需要指出的,对于软土天然含水量大于70%的地段,要求复搅长度应贯穿软土层。

钻进提升时管道压力不宜过大,以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。在成桩过程中,如发生意外影响桩身质量时,应在12 h内采取补喷措施,补喷重叠长度以不小于1.0 m为宜。特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设,新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%。

对输灰管要经常检查,不得泄漏及堵塞,管道长度以60 m左右为宜,不得超过80m。对使用的钻头要定期检查,其直径磨耗量不得大于1 cm,但也不宜采用直径过大的钻头(小于53 cm)。

2、质量检验及验收

(1)质量检测

施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等,如施工中有异常情况,应记录其处理方法及措施。

浅部开挖桩头,其深度宜为50 cm,目测检查搅拌的均匀性,量测成桩直径,检查频率宜为1%~2%。

(2)验收

成桩28 d后,在桩体上部(桩顶以下0.5 m,1.0 m,1.5 m)应截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验,检查频率为1‰-2‰。必要时由业主安排进行全桩长取芯。

四、结束语

从已建和在建的高速公路来看,粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,具有施工方便、工期短、工后沉降小等显著优点。只要以科学的态度,严格控制其设计方法及施工质量管理,就一定能得到满意的工程质量。

参考文献:

粉喷桩技术范文第4篇

关键词:粉喷桩 公路 软基处理

1、前言

公路项目是经济发展的基础产业,公路项目行业的发展对国民经济的发展具备非常大的影响力。由于公路工程施工所面临的地质条件较复杂,车辆数量的剧增以及货车的严重超载,导致了我国公路承载能力的下降,公路路基产生的沉降问题,从而造成了公路路面开裂现象的产生,所以在公路施工中必须要确保公路路基的质量。路基作为公路的重要组成部分,在我国公路的整体发展中扮演着重要的角色。粉喷桩技术在公路软基处理中得到了广泛的应用,能够处理好软土的沉降问题,确保软基的稳定性。

2、粉喷桩的施工

2.1粉喷桩施工。粉喷桩施工是通过带三叶片的涡轮钻头将水泥粉和粘土进行强制拌和,从而达到提高地基承载力的目的。

2.2施工准备。①粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料:施工场地的工程地质报告,粉喷桩设计桩位图,原地面高程数据表,加固深度与停灰面高程以及测量资料等。②场地平整、清除障碍。如场地低洼,应回填粘性土;施工场地不能满足机械行走要求时,应铺设砂土或碎石垫层。压实度不小于85%。若地表过软,则应采取防止机械失稳措施。③施工机具准备,进行机械组装和试运转。④粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配合比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩10根,通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。粉喷桩所用的水泥应符合设计要求,并有产品合格证,并经室内检验合格才能使用。

2.3工艺性试桩。粉喷桩正式施工前要先进行成桩试验,水泥掺入比参考值为48-50kg/m。粉喷桩施工前应做好加固土室内试验,根据设计要求的无侧限抗压强度,按7天龄期的试验成果求出合适的掺入比,7天龄期抗压强度不小于1100KPa。以确定:①要穿过软土层的实际深度,②了解各软土的阻力,以确定钻进及提升速度和喷粉量。在实际工作中根据其抽芯质量情况发现,对含水量较大的软土,提升速度要慢,风量要大才能保证成桩质量;对砂层,特别是粗砂层,提升速度应较淤泥层快,风量应较淤泥层的小。

2.4各主要工序的质控制要点。①桩基就位:根据设计,确定加固放置机置的基础(即加垫砂层),使搅拌桩机机轴保持垂直,以防打斜桩,影响桩基承载力。②下钻:启动搅拌桩机,钻头边旋转边钻进。为不致于堵塞喷射口,此时并不喷射加固材料,而是喷射压缩空气,可使钻进顺利,减小负载扭距。随着钻进,准备被加固的土体在原位受到搅动。③提升钻头并反D:在提升过程喷粉搅拌,通过粉体发送器将水泥粉喷射人搅拌的土体中,使土体和水泥沿深度方向充分拌和。要根据地质情况,决定提升速度,以得到较均匀的水泥土桩,提升速度根据试桩参数确定。④提升结束:当钻头提升到距地面30~50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,成桩结束。这时由于装置的回路是封闭的,粉体不会向空中喷射和飞散。在向土体喷射过程中的最后阶段,在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉,粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。⑤复拌:停止喷粉,钻头边旋转边钻进,直至设计深度处,再边提升边反向旋转,使土体和粉体充分拌和,土体被充分粉碎,水泥粉被均匀地分散在桩土中,复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。

3、施工质量控制注意事项

3.1关于复搅与提升:在桩顶部1/3范围内应重复搅拌一次,高度至少大于5m。钻进提升时管道压力不宜过大,以防淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。

3.2关于补喷和废桩问题:如发生意外影响桩身质量时,应在水泥终凝前采取补喷措施,补喷重叠长度≤1.0m。补喷无效时须重新打桩,新桩与废桩的间距≥20cm。

3.3输灰管须经常检查,不得泄漏及堵塞,管道长度以60m为宜。对钻头定期检查,直径磨耗量≤1cm,钻头直径≯ 53cm。

3.4在灌注桩两侧布设粉喷桩位时,应预留钻孔灌注桩施工位置,预留净距为140cm。

3.5成桩施工顺序从四周边开始向中心进行,相邻两根桩必须跳跃间打。

3.6砂砾垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。

3.7监理人员必须对粉喷桩施工进行全过程旁站,按实际发生数量进行计量。

4、方案的实施

4.1软土基底处理准备工作处理前,事先开挖临时排水沟,纵向开挖临时降水沟,用以降低地表水,便于基底草皮清除施工,草皮清除完毕后,整个软土处理区填筑80cm山砂土,整平并轻度碾压,以保证粉喷桩机及其配套设施的进场,以及所需材料的进场、堆放。然后根据设计需要,进行处理面积等放祥和桩位布点。

4.2粉喷桩施工。根据设计要求,桩位呈等边三角形布置,中心间距1.5m,桩径为50cm,桩长为6m,设计喷粉量为36kg/m-58kg/m.根据路基平均填土高度自重计算天然土重,经室内配合比选定,按50kg/m喷粉量施工。施工前首先要进行成桩试验,数量不宜少于5根,以取得满足设计喷人量的各项技术参数,掌握下钻和提升的阻力情况。施工中要控制瞬时喷粉量和搅拌均匀性,且一气呵成,每根桩开钻后连续作业,不得中断喷粉。为满足搅拌达到强度均匀性,上部3m进行复搅,速度控制1.0/min一1.2m/min,桩头搅拌时间应适当延长,以保护桩头均匀密实,地面80cm填土不计人桩长。粉喷桩施工过程中,还要注意桩距、垂直度控制,施工完毕后分别进行一定数量的桩体开挖,取芯进行抗压检验,必须满足设计要求。

4.3路基填筑施工。填筑前铺设一层50cm砂砾垫层并碾压密实,路基填筑所需土石方材料来自附近山头路基挖方段,每层不超过30cm,为确保沉降后的路基宽度和设计边坡坡率,施工时两侧加宽各50cm,并留出路。拱和横坡,采用40t重型压路机震动压实。

5、沉降和稳定观测

在路基设计中心线和路肩基底同时埋设沉降杯,沉降和稳定观测同步进行。在施工期间,每填筑一层,观测一次,填土间歇期间每天观测一次,每一区域填筑完毕后每周观测二次,在整个观测期间,要注意观测桩的保护,发现问题及时处理,确保测量数据的连续性,观测数据可直接用于计算由于沉降而补加的填方量。

6、结语

粉喷桩是一种高效、经济的地基处理技术,简单易学,适用范围广,适用性强,有极大的发展潜力。但粉喷桩施工工艺复杂、技术难度相对大,因而在施工过程中一定要对其严格监控,随时检查,及时发现问题及时处理。粉喷桩一旦施工成型,若出现问题其经济损失是不言而喻的。因此,在施工中一定要加强监督管理,实行全天侯、全方位旁站,以确保施工质量。

参考文献:

[1]张娜,李博,试论粉喷桩技术在高速公路软基处理中的应用[J],企业技术开发,2014(23)

[2]王崇利,公路软基处理方法的应用[J],交通世界(运输.车辆),2013(08)

粉喷桩技术范文第5篇

关键词:粉喷桩;施工工艺;质量措施

公路工程中,时常会遇到软若基础需要处理,处理方式较多,其中有粉喷桩加强基础,基础决定了公路工程的整体稳定性,因此基础施工的质量非常关键,对粉喷桩施工的方法进行研究十分必要。

1 施工准备

1.1 材料

采用425#水泥作为固化剂,其质量规格应符合设计要求。

1.1.1 水泥

水泥采用普通水泥或矿渣水泥,应是国家免检产品,严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥[1]。对非免检厂生产的水泥,应分批提供有关标号、安定性等试验报告。

1.1.2 成桩试验

在粉喷桩进行大量施工前,必须要进行成桩试验,试验应达到下列要求,并取得技术参数。

1.1.2.1满足喷入量的各种技术参数,入钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等;

1.1.2.2 确定搅拌的均匀性;

1.1.2.3 掌握下钻和提升的阻力情况,选择合理的技术措施;

1.1.2.4 根据地层、地质情况确定覆盖范围。成桩工艺性试验桩数不宜少于5%且不少于5根。

1.2 施工机械

1.2.1 粉喷桩的施工机械主要由步履机构、动力机构、传动机构、操作机构、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等组成,主机是一台能完成钻进及搅拌的钻机。由于粉喷桩的施工特点,如成桩速度快,又要求不同的提升和旋转速度来满足不同的桩身强度要求,因此对钻机以为的灵活性和速度可变性又有较高的要求。

1.2.2 粉喷桩搅拌技术是基于钻机钻孔时,回转转盘和加压机构通过钻杆向钻头施加作用力,钻头在轴压力和回转扭矩作用下切入土层并切碎土体达到设计深度后,然后反向旋转提升钻头,同时用压缩空气输入水泥或石灰粉体,通过钻头的搅拌作用,使固化料和土体 充分拌和,边提升钻头、边喷入固化料、边搅拌混合,直至钻头提出地面完成一根桩的施工。

1.3 布设施工测量放样控制点

施工基准线和施工水准点,将其设置在不受干扰、牢固可靠且通视良好、便于控制的地方。基准线控制点测量采用全站仪进行测放,其精度做到符合规范要求。水平测量采用水准仪进行一级往返测回,其一站视线长度一般不超过100m。所有数量精度均须符合规范要求。然后上报监理工程师审核查难,经批准后方可使用,并按要求设立识别标志加以保护,资料系统,保存完整。

2 施工工艺

施工程序为:整平地面钻机定位钻杆下沉钻进上提喷粉强制搅拌复拌提杆出孔钻机移位。

2.1 对正桩位,调整钻机机身,保证钻杆的垂直度,启动钻机下钻,待搅拌钻头接近地面时,启动空压机送气,开始钻进[2]。

2.2 钻到设计孔深时,关闭送气阀门,喷送加固粉料。

2.3 确认加固粉料已到桩底时,提升搅拌钻头,为便于控制成桩质量,一般不得使用III档提升。

2.4 提升到设计桩顶标高时,停止喷粉。

2.5 打开送气阀,关闭送料阀,但空压机不要停机,搅拌钻头提升到桩顶时停止提升,在原位转动2min,以保证桩头均匀密实。

2.6 钻头再钻到设计桩底,进行二次搅拌。

2.7 将搅拌钻头提出地面,停止主电机、空压机,填写施工记录。

2.8 移动到下一个桩位。

3 操作要点

具体操作要点如下:

3.1 机身调平以转杆是否垂直位依据,操作时以钻锤吊线进行控制。

3.2 钻头钻至设计深度时,应有一定的滞留时间,以保证加固粉料到达桩底。一般位2~5min。

3.3 喷粉或喷气时,当气压达到0.45Mpa时,管路可能堵塞,此时应停止喷粉,将钻头提出地面,切断空压机电源,停止送气,查明堵塞原因,予以排除。

3.4 整个制桩过程一定要保证边喷粉、边提升连续作业。当空气湿度达、粉体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷粉量大时,应开通灰罐进气阀,以对料罐加压。如出现断粉,应及时补喷,补喷重叠长度不小于0.5米。

3.5 粉体固化料入罐时必须过筛,以保证入罐固化剂粒径最大补超过0.5cm,无纸屑石块等杂物。

4 质量措施

粉喷桩施工应根据成桩试验确定的技术参数进行,操作人员应随时记录压力、粉喷量、钻进速度、提升速度等有关参数的变化。并应满足下列要求:

4.1 严格控制喷粉标高和停粉标高,不得中断喷粉,确保桩体长度;严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业;

4.2 桩身根据设计要求在地面以下1/2~1/3桩长并不小于5米的范围内必须进行重复搅拌,使固化料与地基土均匀拌和;施工中发现喷粉量不足,应整桩复打,复打的喷粉量应不小于设计用量。如遇停电、机械故障等原因,喷粉中断时,必须复打,复打时重叠段应大于1米;

4.3 施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量装置,并记录水泥的瞬间喷入量。严禁无粉料计量装置的粉体发送器投入使用;贮灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg;当贮量不足时,不得对下一根桩开始施工;钻头直径的磨损量不得大于1cm[3];

4.4 应控制重复搅拌时的提升和下沉速度,以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌;

4.5 开工前及时进行土样试验、加固料试验和水泥土比例试验,确定每米的喷灰量,做1~2根工艺性试验桩,以掌握该施工场所的各种制桩技术参数,如含灰量、钻进速度钻杆提升速度等,试验结果经监理工程师批准后作为工程桩的施工依据,并及时向施工人员进行技术交底。

4.6 施工中根据工程要求召开质量专题会议,不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。

4.7 粉喷桩施工允许偏差应符合下表的规定。

4.8 控制钻头下沉和提升速度,保证加固范围内每一深度都得到充分搅拌,严格按要求进行复拌。

4.9 随时检查施工记录,对照施工工艺对每根桩进行质量评定,不合格的桩根据具体情况采取补救措施。

4.10选取一定数量的桩体开挖,检查桩体外观质量、搭接质量和整体性。

5 结语

粉喷桩的施工工序并不复杂,但其作用非常之大,决定着整个工程的稳固,因此仍需重视粉喷桩的施工技术,严格按照质量标准进行施工,确保粉喷桩可靠牢固。

参考文献

[1] JTGE40-2007.公路土工试验规程[S].北京:人民交通出版社,2007

[2] JTG F10-2006. 公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2006

[3] JTG F80-2004.公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社,2004

粉喷桩技术范文第6篇

关键词:粉喷桩;高速公路;施工技术

中图分类号:U416 文献标识码:B

0引言

软土是指强度低、含水量大、压缩性高的土体。一般情况下,软土主要包括淤泥、淤泥质土以及软黏性土等[1]。对于高速公路施工过程中遇到的软土路基问题,如果不进行处理,将会导致路基出现各种病害问题,比如说失稳或者沉陷。因此在高速公路路基填筑施工之前,需要对软土路基问题进行处理。粉喷桩施工技术是对软土路基进行加固的一种方法,它能够有效提高路基的强度和稳定性,适用于进行淤泥、淤泥质土、粉土以及黏性的地基加固处理。

1工程概况

本工程为某一高速公路第七合同段施工建设项目。该路段处于下河漫滩冲积的地质情况。根据工程勘察报告可以知道,上覆土层为低液限软塑的黏性土层,下覆土层则为厚度较大的砂层。路基无法满足施工要求,因此决定采用粉喷桩施工技术对软土路基问题进行处理,从而确保路基的稳定,并减少工后沉降。根据工程的具体情况,本工程中的粉喷桩设计参数如表1所示。

2施工方案

粉喷桩施工技术是采用深层搅拌机对地基中的软土和水泥进行强制搅拌,从而使其充分混合并硬结形成具有良好的水稳性、高强度以及较好整体性的地基土。这就是粉喷桩加固软土路基的基本原理[2]。

2.1施工准备

由于本工程的地下水位较高,因此在施工之前需要设置排水措施,本工程采取开挖排水沟的方式进行地表水的降低。之后需要对地表进行清理,将其上的草皮和杂物等清除干净。然后在路基上填筑砂砾垫层并进行整平和碾压处理,其厚度控制在80cm,这样可以确保施工机具顺利地进入施工现场。根据设计图纸的要求进行施工放样,并做好桩位的布设。

2.2粉喷桩施工

⑴机具和材料在本工程中进行粉喷桩的施工,主要需要用到的施工机具设备包括钻机、搅拌钻头以及动力设备等。这些机具需要进行事先检查,确保性能良好方可在施工现场进行使用。根据设计的要求,本工程所采用的喷粉为425号普通硅酸盐水泥。在水泥中不得含有其他一些杂物。设计喷粉量控制在50kg/m。⑵施工流程在本工程中进行粉喷桩的施工,其具体的施工工艺流程为:测量放样钻机就位精确调平钻进施工高压送气打开喷粉孔反转提钻并喷水泥重复搅拌反转提钻至地表成桩完成。

2.3施工工艺

⑴在正式施工之前,应先进行喷粉桩机的组装作业,其中机具主要的组成部分包括液压系统、电气系统、喷粉系统等。确保各个部分、管路等密封连接,之后根据要求进行调整和紧固,确保机具一切正常之后,即可进行钻机的就位。钻机应对正桩位,误差控制在5cm以内,接着对钻机的机身进行调平,钻杆的垂直度应控制在1%以内。然后启动钻机下钻,直至钻头接近地面,之后即可正式开始进行钻进施工。⑵当钻进施工达到设计孔深,且进行反转提钻之后应滞留一定的时间,一般情况下滞留时间应控制在2~3min。然后即可进行钻头的提升,在提升过程中,钻头应保持1~1.2m/min的速度,在提升的同时应进行钻头旋转喷粉,通过这种方式可以将搅拌的土体和水泥之间进行充分的混合。当钻头提升至距离桩顶设计标高50cm的位置处时应停止喷粉。⑶粉喷桩桩体的施工应确保一次性完成。如果在施工过程中,遇到问题需要进行施工中断时,应在继续施工时采取重叠接桩的措施。接桩的长度应控制在0.5m以上。⑷当钻头提升至高出设计桩顶标高约500mm的位置时,应停止向孔内喷射水泥,此时桩体成型即宣告结束。为了确保粉喷桩的施工质量,应进行重复的下钻搅拌施工,直至到达桩底设计标高处。在重复搅拌过程中,不得进行喷粉。钻头在钻进的同时需要保持一定速度的旋转,然后进行反向旋转提升,通过这种方式可以有效确保土体与水泥之间的充分搅拌均匀。⑸在粉喷桩的施工过程中,应严格按照设计和规范的要求进行施工作业。对于各项基本的指标参数应严格进行控制,其中主要包括轴线位置、设计深度、桩径、垂直度、钻杆倾斜度以及喷粉梁等。如表2所示为粉喷桩的基本技术指标要求。

2.4施工质量控制

⑴在粉喷桩施工过程中应严格做好质量监督工作,避免施工中存在违规操作的问题,从而减少安全隐患。⑵严格按照要求进行粉喷和停粉标高的控制。当钻头提升至距离地面约500mm的位置处应立即停止喷粉。然后采用压缩空气对输送管内残留的材料进行清理,确保干净。⑶当成桩施工完成之后应及时对桩体的施工质量进行检查,其中主要包括桩径、桩距以及外形等。同时还需要按照要求对桩体进行静载试验。

3静载试验

根据试验规范要求,本工程对桩体进行静载试验是在粉喷桩施工完成28d之后进行[3]。在静载试验中,压载重量控制在总加载量的1.2倍以上。当对复合地基的承载力进行测量时,所采用的压板为方形承压板,其具体尺寸为2.42m×2.42m,该承压板可以覆盖3根粉喷桩。当对单桩承载力进行测量时,采用直径50cm的刚性承压板,其直径与桩头的直径相同。根据规范要求,静载试验检测桩体的数量应控制在总桩数的0.5%~1%之间。本工程对粉喷桩进行静载试验,其结果均能够满足设计和规范的要求。因此可以认定,本工程的粉喷桩施工取得了良好的效果。

4沉降与稳定观测

在填土施工过程中,应对路基的沉降进行观测。本工程在路基的设计中心线和路肩基底部位处设置沉降环,通过沉降环对路基的沉降和稳定情况进行观测。在填土施工过程中,每填筑一层需要进行一次沉降观测。在填土间歇时间内,则应每天进行一次沉降观测。当每一个区域填筑施工完成之后,则每周应进行两次的沉降观测。在填土施工过程中,应做好观测桩的保护工作,避免施工对其造成损坏。如果发现问题应及时采取相应的措施进行处理,从而确保沉降观测作业的顺利进行。通过沉降数据的观测可以对施工进行指导。

5结语

处理高速公路软土路基问题的重点是选取合理的软基处理方法。文章通过结合某一高速公路第七合同段施工建设项目,针对该路段所处下河漫滩冲积地,采用粉喷桩施工技术对软土路基问题进行处理,系统地探讨软基处理工艺的具体实施过程。通过对本工程软基采取处理后,对粉喷桩进行静载试验,结合试验结果表明,其结果均能够满足设计和规范的要求。因此可以认定,本工程的粉喷桩施工取得了良好的效果。结合工程实践效果,笔者认为粉喷桩施工技术能够有效提高路基的强度和稳定性,适用于进行淤泥、淤泥质土、粉土以及黏性土的地基加固处理。

参考文献:

[1]商自东.粉喷桩在高速公路软基处理中的应用[J].中国高新技术企业,2008(9):35-38.

[2]梁新欢.粉喷桩在公路软基处理中的应用[J].山西建筑,2007(12):52-56.

[3]徐立东.粉喷桩技术在公路软基工程中的应用[J].交通建设与管理,2014(12):227-229.

粉喷桩技术范文第7篇

关键词:粉喷桩;公路路基;技术应用

1粉喷桩加固软土路基的作用

该法以粉体作加固料,不需向地基中注入附加水分,可以充分吸取地下水,因此,加固后地基柱体承载力与相似的浆喷柱比要高,其固结效果要好,且不需预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量,加固土柱体的压缩量仅为0.6%左右,下卧层的沉降量一般情况也能减少地基总沉降量的1/3~2/3。

本方法可以增加软土地基承载力,减少软土地基沉降量,加快软土地基的沉降速率(石灰系列),使沉降在工前完成,从而减少工后沉降量。粉喷桩加固软土路基工程,具体来说有四个方面的作用:

(1)桩体作用:由于粉喷桩的刚度较桩周围土体大,在路堤填筑荷载作用下,地基中的应力将按材料模量进行分布。因此:产生应力集中现象,大部分填土荷载由桩体承担,作用在桩间土的应力相应减少。这样就使得复合地基承载力较原地基有所提高,沉降量有所减少。

(2)垫层作用:粉喷桩通过喷注水泥粉与地基土原位均匀搅拌硬结成桩体,并与桩间土复合形成一个复合地基或称复合层。显然这一层的力学特性优于天然地基软土,起着均匀应力和增大应力扩散角的作用。

(3)挤密作用:粉喷桩在喷注水泥粉与地基土形成桩体过程中,不再向地基中注入附加水,反而桩体中的水泥粉对周围软土具有吸水、发热和膨胀作用,对桩周围土同样可起挤密效果。因此加固后的地基初期强度高,对含水量高的软土加固效果尤为显著。

(4)加筋作用:粉喷桩除了可以提高地基承载力,还可起提高土体的抗剪强度,增加软基路堤填筑的稳定性。

2粉喷桩的设计在工程中的应用

(1)工程地质特征

某高等级公路k95+105~k95+280段路基下有4. 0m厚的淤泥层,软硬不一,沉降不均,可能对公路产生不良影响.根据工程地质勘察资料及实地勘察,场地地层情况如下:

①人工填土:主要为素填土,黄黄褐色,含少量的树根等杂质,稍湿;

②淤泥~淤泥质粉质粘土:灰褐灰黑、浅灰色,湿、软塑,1.5m厚;

③粉质粘土:黄褐色、灰绿色,具网纹状结构,稍湿,可一硬塑,1.0m厚;

④粉砂层:黄黄褐色,湿饱和,稍密中密,0.8m厚;

⑤粉质粘土:灰灰绿色,具网状结构,可塑,近砂层改为软塑,0.7m厚;

⑥卵石层:黄褐色,湿饱和,中密,颗粒不均匀,局部含有较大粘土,卵石粒径最大可达8cm。

(2)路基加固措施及技术经济比较

1)换土法:如果该段采取清淤换填措施,则平均深度达3. 5m,工程量大,须换填达3.2万m3,工程造价近70万元。且工期长,地下水丰富,难以保证工程质量,一时又找不到如此大的弃土场。

2)基底生石灰桩加固:由于本段软弱层埋深达4. 0m,因而理论上采取生石灰桩加固的技术是可行的,但由于地下水位高、地层软、缩孔严重,再加人力操作,工程进展慢,满足不了工期要求。

3)粉喷桩加固:由于粉喷桩特别适用于对软弱地层加固,工程造价低,只需40多万元,能够满足设计及工期要求,因而本段加固措施采取粉喷桩。

(3)粉喷桩设计与计算

设计中应确定基本参数为桩径、桩距、桩长、桩的布置形式、固化剂掺入比等。

1)粉喷桩的桩径通常按粉喷钻机确定,目前常用的粉喷钻机钻径是0.5m。

2)固化剂掺入量通常为被搅拌土重量的7%~15%,可根据具体土质通过试验确定。本例中,固化剂为水泥和石膏,水泥掺入量为60kg/m,石膏掺入量为2.4kg/m。

3)粉喷桩桩径一般为1.0~1.5m,本例取桩中心纵向距(顺线路方向)为1.25m,横向距为1.5m,呈梅花状布置。

4)确定桩长可采用以下几种方法:

①因地质条件及施工因素限制桩长,或根据土层结构情况可以定出桩底标高时,应先按实际情况定出桩长;

②当搅拌桩加固深度不受限制时,应先通过室内试验选定固化剂掺入比和试验的无侧限抗压强度,求出单桩承载力,计算出桩长;

③根据总荷载和总桩数,先选定单桩承载力,然后求出桩长。本例中桩长取4.5m。

5)单桩竖向承载力设计值计算

单桩竖向承载力设计值可按下式计算取小值,或根据荷载试验确定

式中: ―粉喷桩单桩竖向承载力设计值,kN;

―桩周土的平均摩擦力标准值,由地质资料获得,取15kPa;

―搅拌桩桩周周长,经计算为1.57m;

L―粉喷桩桩长,取4.5m;

Ap―粉喷桩的截面积,经计算取0.2m2 ;

?k―桩端地基承载力标准值,由地质资料获得,无资料时可根据经验或其它类似工程资料选用,取150 kPa ;

―桩端土支承力的折减系数,可取0.4~0.6,本例取0.50。

将上述各量代入式中得: =121kN。

6)复合地基承载力设计值计算

式中:

―复合地基承载力设计值,kPa;

―粉喷桩的面积置换率,取11%;

―桩间土地基承载力标准值,取120 kPa;

―桩间土承载力折减系数,桩端为软土时取0.5 ~1.0:当桩端为硬土时,可取0. 1 ~0. 4;当不能考虑桩间软土的作用时,取零。本例取0. 75。

将各量代入式中得:?ap =150kPa 。

7)地基沉降计算

式中: ―桩土复合体的变形模量,Mpa;

―粉喷桩的变形模量,取60Mpa;

―桩间土的变形模量,取5 Mpa 。

将各量代入式中得: =11MPa。

8)群桩压缩变形计算

S1=(PC+P0)gL/(2gE0)

式中: ―群桩体顶面的平均压力,取150kPa;

―群桩体附加应力,经计算取值30kPa;

―实际桩长,取6m;

―桩土复合体的变形模量,Mpa。

将各量代入式中得: = 5cm,即复合地基沉降计算值为5cm。

3结语

粉喷桩是一种快速处理高等级公路软土地基,减少工后沉降较为合理的方法,工期比排水固结法短4~6个月,而且处理后的软基沉降量小。目前,高等级公路运营几年,该段情况良好。通过论述粉喷桩处理路基基础的试验、设计及施工,从而证实了粉喷桩是高等级公路处理软基基础的一种快速、实用、合理、行之有效的方法。但由于软基处理的复杂性,公路系统目前尚未制定统一的粉喷桩复合地基的设计、施工及质检规范,因此,在设计理论、机械及施工工艺、检测手段等方面有待于进一步研究和完善。

参考文献:

[1]王晓谋,袁怀宇.高等级公路软土地基设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社.2001.

[2]李上红.公路工程施工常见地质病害处治技术[M].北京:人民交通出版社.2003.

粉喷桩技术范文第8篇

关键词:粉喷桩;水利工程;软基工程

1 引言

工程中地基的要求一直很高,地基要有足够的承载能力与稳定能力,粉喷桩技术在水利软基工程中越来越的得到广泛的应用。水利工程具有天然的软基因素,土层相对较软。而粉喷桩技术则非常适合在水利工程下的土层加固,通过与土层构建成的复合地基,可以更有效地起到承载作用。但是粉喷桩技术并非适合于一切的软基工程,因此仍需充分掌握粉喷桩加固的原理,了解该项技术的适用范围,有效地将粉喷桩技术应用到实际工程中。

2 初识粉喷桩软基工程处理技术

2.1 粉喷桩的加固原理

首先对粉喷桩的概念进行阐述,粉喷桩是以水泥为主要固化原料,粉土、粘土等为外添加剂通过与软土进行强制的深层搅拌而形成的石灰桩,有些为水泥土桩。粉喷桩技术是利用水泥与软土中的水发生水化反应,产生大量的水化热,进而生成水化铝酸钙、氢氧化钙等质地比较坚硬的化合物,这些化合物仍可以进一步与软土中的矿物质发生化合反应,生成不溶于水的结晶体,这些结晶体可以将土块粘结成更大的晶体团粒,形成的桩体与土层构成复合地基,从而增强了软基的承载能力,减少了地基塌陷等现象[1]。

2.2 粉喷桩在软基处理中的优越性

粉喷桩技术被广泛应用于软基工程,尤其是水利软基工程中,主要是由于粉喷桩技术成本更经济实惠,施工进程快速,软基经处理后更加稳定牢固。

1)稳定性强、防渗漏性好

粉喷桩的稳定性主要源于其与土体共同形成的复合体地基,桩体与土体具有基本相同的承载能力,使得地基的稳定性更强;粉喷桩的置换率更高,可以有效的防治渗漏,也因此而被广泛地应用于水利软基工程。

2)施工进程快、成本低

粉喷桩技术比较容易掌握,制作过程也相对比较简单,日生产量很高,因此施工进度也快整体加快;粉喷桩的主要原料是水泥和粘土,成本都不是很高,因此粉喷桩更有实际的经济效益。

3 粉喷桩软基工程的施工注意事项

3.1 粉喷桩对软基工程的适用范围

粉喷桩技术应用广泛,优越性也较强,但并不适用于所有工程。粉喷桩技术是通过对软基进行加固处理,并且与土体共同形成的复合地基作为承载体。当建筑物较高时,对于地基的稳定性要求很高[2],而粉喷桩技术并不适合沉降变形要求极高的建筑中;对于土层的要求粉喷桩技术也是有限制的,即尽量不要应用于淤泥质较厚的土层。

3.2 软基工程中的土质要求

在水利软基工程中,粉喷桩技术得到了很大的应用。该技术适合对粉质粘土以及自然含水量超过30%的土层。但并不是适合于所有的淤泥质土层,比如淤泥质很厚或者是碱性较强的土层等不适用,并且土层的含水量虽然可以大于30%,但不可以多于70%。这类土层即使应用粉喷桩技术也不能得到很好的效果,出现柱体松软,承载力不够等缺陷。出现这类现象主要是由于土层中含有大量的有机物或者是移动性的淤泥,水泥不易与这类土层发生水化反应而无法形成符合要求的晶体。因此,设计人员应该对软基工程的土质进行仔细的考究,然后再确定设计方案。

3.3 软基固化剂的选择标准

粉喷桩技术中主要采用水泥作为固化剂,利用了水泥的水化反应,在水泥的选择上一般采用普通的硅酸盐水泥。虽然矿渣水泥也被一部分工程使用,但是由于矿渣水泥难于采购,供应性不强。此外,虽然矿渣水泥的强度在前期会略占优势,但是后期两者没有太大的差异,并且两者的市场价格相差不大。所以,综上考虑,还是选择硅酸盐水泥做为固化剂。

3.4 粉喷桩计算中的注意事项

粉喷桩要依照其长度考虑是否需要计算其端部的支撑力,当桩长低于10米的时候,就要考虑计算粉喷桩端部的承载力;如果桩长大于10米,由于粉喷桩端部喷粉量较小,对粉喷桩端部的承载力就不予考虑。在设计粉喷桩时,应使粉喷桩桩身的承载力略大于土层对桩体的支撑力;设计参数主要有桩身强度与土层对桩体的支撑力[3]。在设计方案时,要考虑到施工地的地质特点以及施工中的限制,确定好桩长以及桩体需要加固的深度。

3.5 施工现场的注意事项

施工现场要做好完善的准备,才可以使施工顺利进行。首先,要保证施工现场周边的道路通畅,如果进出车辆载重量很大,应该考察道路以及桥梁的承载力是否符合;其次,确定好粉喷钻机的高度,尽量远离高压电线。清除地下的障碍物,如大的石块等,以免损坏钻头。最后,测量好施工场地所能承受的压力,如果场地的土层较差,应增设铺垫。

3.6 施工操作人员的注意事项

第一、操作人员应对下钻的深度进行控制,保证粉喷桩的长度、喷粉高程以及停灰面。绝对不允许使用缺乏粉体计量的喷粉机;

第二、定期对钻头进行检查,磨损不可以大于20毫米,如果有不合格的钻头应及时更换,还需定时检查桩体的直径以及均匀程度;

第三、对桩体进行喷粉的过程中,如果机器出现故障而喷粉停止,在进行第二次喷粉时,要保证喷粉的重叠长度大于1米;如果需喷粉的桩体很长,应该对桩体有足够的喷粉量,可以通过降低钻机的提升速度来实现;

第四、对桩体的设计要避免出现外表过硬,内部松软的现象。通过调整好风压,避免在软土层处风压过大,就可以有效的解决上述问题。

4 对粉喷桩的检测

一项工程的竣工离不开完善的检测系统,施工单位应安排专业的检测人员对工程的质量进行监督。在粉喷桩的施工过程中,检测需要注意两大方面:第一是在施工过程中做好检测工作,第二是桩体完成后的检测。

(1)施工过程中的检测:施工过程中,要对粉喷桩的位置,长度尤其是对喷灰量进行检测。如果需进行二次喷粉,则要对喷粉的长度以及喷粉量进行严格的检测。还有就是对工地的原料,如水泥进行检查。

(2)桩体完成后的检测:桩体成桩后,要对其进行抗压强度以及桩径的合格度进行检查。一般是在成桩的一个月后,在桩体的端部进行开挖截取的检查;桩体中心可以通过钻机采取岩芯进行检测,测量桩体的连续性和桩体长度;施工场地应该进行载荷试验,对复合地基进行承载力大小的检测[4]。

6 结语

粉喷桩技术范文第9篇

【关键字】粉喷桩;桥梁加固;应用

1 定义

作为对基础持力层的软弱地基进行加固处理的一种方式,水泥粉喷桩通过粉体喷射搅拌的方式来加固地基。作为深层搅拌法当中的一种,粉体喷射搅拌法的水泥粉喷桩系的固化剂为粉体材料水泥,在喷搅机械的作用下,将水泥粉体通过压缩空气的作用以雾状的形式喷入地基土里,和原地软土进行强制的拌和,通过周围土颗粒和水泥吸水产生水化和水解反应并进行阳离子的交换等一系列的物理和化学作用,在硬化之后便可形成水稳性好、整体性强、强度足够的主体水泥土桩;当放置在天然地基土里作为提升地基性能的外加的建筑材料,便构成了复合地基便;桩体材料的变形模量和强度明显比原地基土相应的指标要大,在刚性基础作用之下,桩周土和桩体一起工作复合变形协调原理,使得地基的变形和强度产生复合作用效果。

2 粉喷桩技术在桥梁加固施工中的应用设计

(1)桥梁桩基的深度不同,它的结构也会有所不同,所以就需要选择合理的方式来计算与观测沉降数据,从而将加固深度计算出来,从而确保施工完成以后桥台桩体的沉降不会超过十厘米,通常状况下,假如软基深度均匀的分布在地表十米以下的位置,此时粉喷桩长度要变成8—13m之间。

(2)当土质状况不同时,由于受到各种因素不同的影响,例如,个人经验、材料因素、人为因素等,伴随水泥配合比的不断增大桩体水泥土强度也会不断增大,但当水泥配合比在某个限度内之时,桩体的强度便会减小。因此,当桩体不同时,选择的配合比也要有所不同。

(3)在对单根桩体承载力进行计算的时候,可以通过桩体断面尺寸大小和桩身强度大小来进行计算,也可以根据土质条件和单根桩体承载力将桩体长度反算出来。

(4)处理设计粉喷桩的桥梁软基之时,要想将桩体长度以及桩体间间距精确的计算出来。在进行沉降观测的时候,也要对粉喷桩的喷灰量进行不间断的观测,从而确保粉喷桩能够与设计施工要求相符。但因为施工技术对施工质量的控制不严,粉喷桩的喷灰量在十米之内不充分的状况经常发生,与此同时,还可能出现粉喷桩强度提高的效果不明显以及粉喷的过程不充分等状况。因此,在粉喷桩承载力满足设计施工要求之后,要尽可能的使相邻桩体水平间距和桩体长度减小。具体的情况,要根据实际的工程状况来决定。

3 粉喷桩技术在桥梁加固施工中的施工

(1)在粉喷桩施工进行之前,要对施工现场场实行平整处理,选择沙砾垫层对场地进行铺垫,接着再实行测量放样,通过全站仪将每个桥梁的粉喷桩位置放样出来,并在现场位置用红漆表明出来,同时将粉喷桩的桩号标出。

(2)要根据设备操作规范的要求来进行钻机就位,使其与测量放样桩位中心能够对准,并且对准误差不能比五厘米大,同时还要确保钻机垂直向下,将主垂轴的垂直偏差角度控制在规范要求的1%之下。使用的主要机械设备包括电器系统、钻机传动系统、粉喷系统和灰罐、空气压缩机、配套运送水泥罐车、粉喷桩机等。

(3)在进行钻杆钻探时,一定要确保钻探深度达到设计要求之后,才可以实行喷射粉喷桩,在粉喷桩施工的过程中,要确保水泥能够均匀的喷在桩位末端,同时确保其能够充分搅拌均匀。要确保粉喷桩体的粉喷状态是充分均匀的就需要对水泥灰实行再次搅拌,将剩余灰量全部喷到桩体上。与此同时,在粉喷时要确保粉喷施工的连续性,在粉喷上一个粉喷桩的时候,要将下一个粉喷桩的施工准备工作做好,从而确保在上一个粉喷桩的施工完成之后,能够立刻开始下一个粉喷桩的施工。

4 检测粉喷桩的质量

在完成粉喷桩的施工并且桩体成型之后,需对粉喷桩实行成桩之后的质量检测,看成桩的质量能否满足建筑物施工要求达到的强度,从而确保建筑物的工程质量。通常状况下,会在成桩之后对粉喷桩的成桩质量进行检测,将桩身上的样本用机械设备取出,然后对其进行试验,并按照施工组织的设计要求和粉喷桩的质量规范来对其进行检测,同时对混凝土粉喷桩样本的强度进行检测,并由此对施工现场的粉喷桩强度予以判定。最后将判定结果做成技术性的报告文件储存起来,方便日后用作参考。目前,我国粉喷桩质量检测的方式包括:截取桩段来做抗压强度、取芯检验、静力触探试验、标准贯入试验、瑞典贯入法、轻型动力触探、浅部开挖等。

(1)对施工过程中对粉喷桩各种材料均匀程度进行检测,选择质量较轻的触探器设备,通过触探器设备上的勺钻工具对准混凝土粉喷桩桩身的中心位置打一个孔,接着将钻孔的桩芯拿出来,观测它们的色形是否一致,有没有因为粉喷不充分而形成泥土团或有无水泥砂浆的密集之处。在完成混凝土粉喷桩的触探试验之后,让其与水泥土强度和轻便触探基数进行比较,假如一天之内,桩身承受基数可以比十五击大;或者在一周时间之内,桩身可以承受的受击数目比三十击大,那么它的桩身强度就可以满足设计的要求。

(2)在粉喷桩成桩二十八天之后,通过设备打孔取柱芯的方式对粉喷桩整体性和内部材料均匀程度进行检测。取出来的粉喷桩柱芯样品一定要通过监理工程师对其均匀部位进行现场选定,在送入实验室进行无侧限抗压轻度试验二十八天之后,留下一组试件,对其实行为期三个月的无侧限抗压试验,从而将桩身的强度测定出来。在粉喷桩取芯之后残留的空间范围内,要选择强度相等的水泥砂浆进行回灌密实处理。

5 粉喷桩的使用优点

无需钢筋,设备简单,易于操作,并且机械化的程度很高。投入劳力少,劳动强度低,施工进度快,工期短,施工的场地不会受到限制。工程的造价低,相比于钻孔灌注桩它的造价要便宜一些。在进行水泥粉喷桩的施工之时,无噪声,无振动,不会干扰临近的建筑物,不会对周围人的生活环境产生影响。

6 结语

在桥梁投入使用之后,通过对桥梁使用状况的跟踪调查表明,它的地基沉降量与设计规范的要求相符,使用的效果很好,由此证明,粉喷桩技术在桥梁加固中的运用是成功可行的。因此,在软弱土层不是很深之时,用粉喷桩技术来进行桥梁地基的加固处理,可以使工程造价得到有效地降低,劳动强度得到相应的减少,噪声污染也得到了控制。伴随粉喷桩技术在明勇建筑和公路桥梁中的广泛使用,它的施工机械也在不停的更新,同时施工技术也在不停的进步,使得它的质量更加有保障,在这种情形之下,它的加固技术也会得到越来越广泛的应用。

参考文献:

[1]谢胜华,刘松玉.双向搅拌粉喷桩技术开发与应用研究[J].工程勘察,2011(8)

[2]郝立军.粉喷桩在黄延高速公路软土地基加固的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2012(19)

[3]李慧.粉喷桩在道路路堤软土路基处理中的应用[J].建材发展导向,2011(8)

[4]王霞飞.浅谈粉喷桩在公路软土路基处理中的施工[J].中小企业管理与科技,2010(15)

粉喷桩技术范文第10篇

关键词:粉喷桩技术;建筑工程;软土地基;加固;应用

1 粉喷桩的荷载传递机理

复合地基是指天然地基中的部分土体通过某种方式得到增强或被置换而形成的强化地基。粉喷桩复合地基是其中的一种,它是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在软基中将软黏土和水泥强制拌和,使软弱土硬结成为桩同承担外部荷载的复合地基。粉喷桩的加固原理主要基于:

(1)水泥加固土的物理化学过程,即水泥与土拌和后水泥中的钙物质与土中的水发生化学反应,生成柱桩结晶而起到骨架作用。

(2)水泥的炭化反应,即水泥中大量的钙离子与土和水中的二氧化碳发生反应,生成碳酸钙沉淀,增加水泥土的强度。

(3)离子交换与团粒作用,即水泥土中大量的钙离子与钠离子、钾离子发生置换,形成大量的软土团粒和水泥团粒,使水泥土的强度得到提高。

粉喷桩自身性质通常介于刚性桩与柔性桩之间,它的刚度、抗压强度和抗侧压力作用小于刚性桩而大于柔性桩。粉喷桩的轴向应力分布是不均匀的,从桩顶而下应力逐渐减小,最大轴向力位于桩顶3~5倍桩径范围内。当施加较小荷载时,荷载通过垫层均匀地传递到桩和桩间土上,此时相应的变形也较小,桩与土的应力随荷载线性增长。随着外荷载的增加,桩与土的应力将发生变化,为满足桩和桩间土的变形协调条件,荷载将按地基材料刚度的大小不断进行分配,此时桩承担了大部分荷载,应力逐渐向桩的顶部集中。随着荷载的进一步增大,复合地基的变形速率加快,应力集中现象也越见加剧,最终桩承担的荷载达到极限,桩体首先进入局部塑性状态而不能分担增加的荷载,应力将会向桩间土转移,外加荷载的增量部分将由桩间土来承担,直至桩和桩间同进入塑性状态,此时所对应的荷载即为复合地基的极限荷载。

2 粉喷桩常见质量问题分析

(1)喷粉时高压气流对软土的扰动比较明显,扰动后原土结构及粒间的胶结作用被破坏,在未达到新的稳定之前,可能导致地基承载能力反而降低了。

(2)水泥粉与土不易混合,对高含水率的软土,水泥粉容易结块,再加上喷粉量不易控制,最终导致桩身搅拌不均匀和桩身水泥土的强度偏低。

(3)水泥与水结合形成水化强度是需要时间的,搅拌结束后短时间内桩体强度很低,相当于被搅动软土的强度,相对于原状土而言,强度反而降低。

(4)粉喷桩介于刚性桩与柔性桩之间,桩身压缩变形大,易受地下土质等不确定因素的影响,桩身水泥遇水后软化比较严重,导致抗震动、抗剪切能力差。

(5)由于采用水泥干粉施工,施工过程难以控制,易发生的桩体疏松、空心桩、夹层、断桩、桩径不匀,桩身移位等质量通病。

(6)粉喷桩的水泥粉是靠压缩空气携带,深度越大,阻力也越大,因此,桩底常因空压机的动力不足而出现喷粉量过少的质量问题。

3 工程地质概况

某小区几栋住宅楼,砖混结构,设计六层。场地是由浅河滩地填土而成。

①杂填土:层厚2.3~3.5m,场地内分布基本均匀。②-1淤泥:灰黑色,淤积,含有机质,饱和,流塑,分布于整个站址,厚度2.0~4.0m。②-2黏土:湿,以黄褐色为主,粘性好,局部含少量砂,分布整个场地,处于淤泥层之下,厚度1.20~2.0m。③-1粉质黏土:湿,以灰黄色为主,含少量粉细砂。局部含有机质,分布于大部分场地,厚度和埋深变化较大。

4 技术方案与施工工艺

4.1 地基处理方案

住宅采用条形基础,用粉喷桩进行地基加固处理,桩径为Φ500mm,桩长7.0m左右,桩尖深入地质报告中③层土中1~2m。每栋住宅楼设计粉喷桩296根,置换率0.264,桩的布置在平面上沿轴线对称排列,间距约900mm。设计复合地基承载力标准值为210kPa,使用425#普通硅酸盐水泥为加固料,每m喷灰量55~60kg。0.3m的桩头截除后,铺设200mm厚的碎砂石垫层,并加以夯实。

4.2 粉喷桩的施工

粉喷桩的施工程序主要包括:场地平整桩位放线钻机就位预搅下沉喷粉反向提升复搅成孔钻机移位。

粉喷桩的施工工艺主要包括:①定位,即安施工顺序将搅拌机就位和对中。②预搅下沉,启动搅拌机电机,使搅拌机沿导向架切土下沉。③喷浆提升,等搅拌机下沉到达最大深度后,开启粉喷机一边喷粉,一边搅拌提升,当搅拌头提升至地面下300mm时停止喷粉。④复搅和复喷,即在第1次喷粉结束后对全桩进行复搅,最后在桩顶下1.5m范围内再次进行重复喷粉和搅拌。⑤为提高桩身的均匀性,最后上下往返复搅1次。⑥施工过程中因故停止喷粉时,应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处,待恢复喷粉后再进行搅拌。⑦钻机移位,重复上述步骤。

5 施工质量控制

(1)场地处理:对粉喷桩施工的场地进行清表处理,清除桩位处地面和地下的一切障碍。场地低洼时,应先填粘性土,然后整平。

(2)现场管理:对粉喷桩施工单位和监理单位要预先审查其资质、信誉和业绩。施工单位要签订质保责任书,经驻地监理审核,由业主批准后方可进场开展工作。

(3)材料管理:粉喷桩所用水泥不得分包,应全部由承包人负责统一提供,且必须由正规厂家供货,经监理验收合格后方可使用。

(4)配比试验:粉喷桩处理软基的效果如何,很大程度上取决于配比的选择是否适合当地的工程地质条件。求采用425#普通硅酸盐水泥做室内配比试,水泥用量的参考值如下:W≤50%时,水泥用量50kg/m;50%70%时,水泥用量为60~65kg/m。

(5)工艺技术:采用变掺量施工工艺。依据土层的含水量沿深度采用变水泥用量的方法可以有效地增强地基承载力和控制沉降量。本场地上部土层含水量较大,所以上半段桩身在施工时要增大喷粉量。为保证桩身的均匀性,在桩顶以下3.0m范围内增加复搅与复喷一次。

(6)质量控制:①每根桩施工前清理喷头,确保施工过程中喷头送粉通畅。②在粉喷机的灰罐上安装电子秤,提高送灰量的计量精度。③通常在施工时只记录一根桩的单程总送灰量,所以喷粉量是否均匀不易控制。在本工程中,要求按每m记录喷粉量,并配备专职技术人员进行现场监督。通过改变灰罐压力和桩机提升速度,确保能在每米桩段内喷粉量可达到设计要求。④施工中要求进行全孔复搅,即二喷四搅,大大提高了桩体的均匀性。

6 加固效果检测

成桩7d后,采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点取在桩径方向1/4处,抽检频率为2%,静力触探锥尖阻力的平均值为1.5MPa,变异系数在32.5%~41.0%之间;成桩14d后,采用低应变反射波法进行桩身完整性检测,抽检频率为20%,全部为合格桩,其中􀀁类桩占89%;成桩28d后,采用抽芯取样检查粉喷桩的桩身强度和桩身长度,抽检比例为1%。对桩身土芯样进行无侧限抗压强度试验,桩身水泥土抗压强度在0.91~3.14MPa之间,均大于设计值0.8MPa。上述检测结果表明,桩的施工质量比较满意。成桩28d后,对加固后的复合地基进行荷载试验,每栋住宅楼分别对3根单桩进行静荷载试验和对3个点进行复合地基荷载板试验,单桩承载力标准值在160~196kN之间,换算后复合地基承载力标准值在220~265kPa之间,满足设计要求。该小区已竣工2年多,地基未发生明显的不均匀沉降,住宅楼的主体结构完好,表明软基的加固效果良好。

7 结束语

总而言之,粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,与其他软基处理手段相比,具有施工方便、工期短、工后沉降小(营运质量高)等显著优点。但从其设计方法及施工质量管理来看,技术难度较大,如果掌握不好,极易出现偏差,且因其为隐蔽工程,易留下隐患。只要以科学的态度,熟悉粉喷桩发的施工流程,掌握其技术标准,严格控制施工质量,就一定能取得满意的工程质量。

参考文献

[1] 丁劭荣,浅述粉喷桩处理软土地基施工控制[J]安徽建筑,2006.07

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