粉喷桩在软基处理中的应用

粉喷桩在软基处理中的应用

收稿日期:2003201206

作者简介:胡雪峰(19712),男,2001年毕业于长安大学路桥专业,助理工程师,晋中路桥建设有限公司第二分公司,山西晋中　030600

胡雪荣(19742),女,1998年毕业于山西省交通学校路桥专业,助理工程师,晋中路桥建设有限公司第二分公司,山西晋中　030600

胡雪峰　胡雪荣

摘　要:以福宁高速公路福安连接线某施工段施工中使用粉体喷射搅拌桩处理软土地基为例,系统地分析介绍了粉喷桩

的适用范围、施工工艺流程以及施工中的注意事项等,为粉喷桩的应用提供了实践依据。关键词:粉体喷射搅拌桩,软土地基,检测中图分类号:T U47118文献标识码:A

1　工程概况及工程地质条件

福宁高速公路福安连接线全长29.8km ,设计标准为重丘区

一级公路,由中国水利水电总公司施工的A3标段,其地层结构较简单,沿线主要不良地质问题为埋藏分布在地表0.4m ～2.5m 以下的软土层,软土路基分布在沿赛江的一些山前平原及河漫滩阶地,为第四系滨海相及海陆交互相沉积的淤泥、淤泥质土层以及压缩性强的粘土层,该层土含水量高,孔隙比大,抗剪强度低,压缩性高,典型地质模型,自上而下分别为耕植土、亚粘土、淤泥质土、亚粘土及粘土、碎石—砾砂、下伏基岩。由于沉积的不均匀性,各层厚度变化较大,部分路段层位缺失。

该标段软基处理采用的方案主要为:粉体喷射搅拌桩结合土工格栅、欠载预压,且取得了良好的效果。

2　施工前准备工作211　清表

该段原地面为葡萄园及菜地,所以首先清除表层腐质土和耕植土等不适应路基填料的材料,现场的草皮、树根等一定要清除干净,然后用粘土回填50cm 至原地面并用推土机整平。

212　机械设备、电源、水泥进场

施工用电为附近动力用电和自备发电机1台。

施工机械为铁道部武汉工程机械研究所所产“PH5B (电脑计量)型粉体喷射搅拌机”两台,该种设备具备完整的机械、喷粉和

低振型对总的基底剪力都起着比较主要的控制作用,而对于刚度较均匀的单塔结构,一般来说其主振型就出现在前几个振型中,它们对基底剪力的贡献显著,这是单塔模型与多塔模型较明显的一个区别,同时也说明对于多塔计算模型的结构,结构整体计算时应选取较多的振型数进行地震作用分析。

2.4　不同结构计算简图在风和地震作用下的位移

由于不对称多塔楼的位移以高塔楼为主,故此项不考虑低塔楼单塔计算的情况。表1的数据表明,各计算模型在风作用下产生的位移并无变化,地震作用下不对称双塔和单幢高塔楼的最大层间位移稍有不同影响,但都应在设计考虑范围内。

2.5　不同结构计算简图下各楼层的配筋

由计算所得配筋结果可见,对于各塔楼转换层以上的上部结构平面,不同的计算模型对于各墙、梁的配筋影响不大,但对于不对称多塔中两塔相邻处的剪力墙在转换层以上一层的配筋应该考虑塔间影响,做出适当调整;而对转换层以下一层裙房楼面,在对比分析不对称双塔与比较方案一(单塔)在核心筒附近的框架梁配筋可见,在不同等条件下由于水平地震作用的影响,低塔楼对应的裙楼按实际模型计算的结果要比按单塔楼计算结果大

10%～15%,而高塔楼部分则是按单塔楼计算的结果要比按实

际模型大10%左右。

由此可见,按不同的计算模型对大底盘多塔楼结构进行分析,控制构件设计层地震剪力是有变化的,并且反映在结构设计中,所以在具体的设计计算中应该考虑这方面的影响。

3　结语

通过对大底盘多塔楼结构利用不同计算模型进行分析比较,得出以下结论:

1)对周期位移的影响不大,可忽略不计;

2)对于结构主振型的影响较大,当按结构整体计算时要考虑选取较多的振型数进行分析,防止有些地震力计算不出来,导致结构抗震设计不安全;

3)对转换层以下一层裙房的配筋有一定影响,在实际的结构设计中应加以注意;

4)对于不同的大底盘塔楼,若上部结构基本对称,则将其按单塔切开计算,抗震结果应差异不大,但若上部结构不对称,则由于振型的不对称性及高低塔楼的塔间影响,要按单塔计算应在结构设计时充分考虑这些影响因素。因此,在条件许可的情况下,建议还是按结构的实际模型进行计算分析。

Computerization analysis on the multi 2tow er structure with a large podium

WANG H ong 2bing

(Guangzhou Branch o f Shanxi Institute o f Architecture Design and Research ,guangzhou 510070,China )

Abstract :In this paper the results differences caused various calculation m odels in internal force analysis and calculation of multi 2tower structure with a large podium are discussed.S ome problems needing attention in calculation design are summarized based upon comparative analysis on calculation dia 2grams ’period of different structure and earthquake force in transition layer ,which provide valuable references for same type design.K ey w ords :multi 2tower structure with a large podium ,internal force analysis ,earthquake resistance

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23・第29卷第3期2003年3月　　　　　　　　　　山西建筑SH ANXI 　ARCHITECT URE

　　　　　　　　　　　　　　　　　　V ol.29N o.3M ar.　2003　　

计量系统,电流表、电子秤和喷粉记录仪,已由技术监督局标定期。

进场水泥必须是先经过试验室试验合格的批号。因是海洋性气候,比较潮湿,所以水泥堆放场地要硬化。并用竹杆垫高50cm ,其上钉一层木板,水泥堆放高度不超过10袋,上面用竹杆搭棚,帆布覆盖。

213　施工放样

根据设计图施工范围,用全站仪精确放出中桩和边桩,其间用钢尺放出每根粉喷桩桩位,桩间距偏差应在10cm 内,并插以竹桩等标示物。

3　施工工序311　桩机就位

根据施放的桩位确定粉喷桩机体的位置,使机体搅拌轴保持垂直状态,以保证桩体垂直度偏差不大于1%。

312　下钻

启动搅拌钻机,钻头边旋转边钻进,为了不致堵塞喷射口和减少负载扭矩,钻进时喷射压缩空气,钻进速度采用1.8m/min 。

313　钻进结束

当电流值达70A 以上,并伴有钻头跳动现象时,表明钻头已深入持力层,应停止钻进。

314　提钻

钻头呈反向以1.2m/min 的速度边旋转边提升,同时粉体发射器以0.3MPa ～0.5MPa 的喷粉压力将水泥喷入被搅拌的土体中,当钻头提升至距地面50cm 时,发送器停止向孔内喷射水泥,成桩结束。

315　复搅

为保证水泥土的均匀性,要进行全桩复搅,此时停止喷粉,复搅下钻,提钻速度同第一次,使土体和水泥充分拌和。

4　施工要点

1)清表必须干净,机械操作手应根据地段的不同情况掌握清

表深度,腐殖质土及草根等杂物不仅影响粉喷桩的成桩效果而且桩身强度也难以保证。

2)要经常检查电子秤等计量系统的准确性,以保证每m 的喷灰量,水泥喷入量误差不得大于2%,喷灰时间误差不得大于5s 。

3)桩长可根据地质情况进行适当的调整,桩体必须穿透软土进入硬层,进入硬层深度应不小于0.5m ,否则会造成沉桩。

4)在成桩过程中发生意外事故(如提升过快、断电等)影响桩身质量时,应在12h 内采取措施,补喷重叠长度不得大于1.0m ,否则应重新打设。

5)钻头提升前应预喷15s ,以保证喷灰时间与提钻时间的一致性,避免造成桩身底部灰量偏少的现象。

6)提钻速度一定要稳定,以保证桩身各段灰量的均匀性。7)停面上50cm 用同剂量的水泥回填时,如逐根桩进行,由于

时间差,难以保证桩身的整体性及强度;如果整个工作面都回填时,又会造成经济上的损失,所以施工时回填土高度应高出原地面55cm ,使得停灰面正好在原地面上,这样既保证了桩顶标高,又保证了桩身的整体强度。

5　粉喷桩质量检测

按施工进度和现场监理随机抽取的桩号,由福建省交通建设工程试验检测中心前后共进行7d 龄期N10轻型触探检测140根,总进尺1120.40m ;进行28d 取芯检测74根,总进尺723.75m ;单桩承载力检测3点,三桩复合地基承载力检测6点,所有检测结果表明:用水泥粉体搅拌桩进行软基加固处理是非常有效的方法,其各项指标均达设计要求(附各项检测结果)。

根据粉喷桩7d 龄期N10检测成果,经综合分析,结论如下:1)检测的粉喷桩N10击数连续贯入30cm ,一般在70击～160击,指标离散性偏大,从触探曲线图上看,多数桩桩头与桩底击数相对中部较低,桩体强度中部较高,总体上桩身强度较好,桩身7d 龄期强度满足设计要求,评定为质量合格的粉喷桩。

2)检测桩的桩身芯样钻取采用全液压XY 2150型钻机进行施工,采用<91mm 单动双管钻具金刚石钻头,取芯位置沿着桩径方向的1/4轴线垂直回转钻进,遇固结差、岩芯破碎或软弱段采用合金干钻、无泵投球取芯工艺,以保证采取率。

在桩的上、中、下各取一组完整性较好的芯样,每组三块,进行室内无侧限抗压强度试验。

根据钻孔柱状图、芯样抗压强度试验报告表和桩芯样照片,经综合分析,结论如下:

1)测得的桩其桩身大部分完整性较好,搅拌粉喷均匀,固结良好,芯样表面多数光滑,部分粗糙—较光滑,呈长柱状、柱状、短柱状,桩身强度较高。

2)桩身局部存在搅拌、粉喷欠均匀现象,固结较差—稍差—一般,芯样呈碎块状、短柱状,局部呈可—硬塑状。

3)芯样试块抗压强度代表值一般在1.90MPa ～7.00MPa ,最大值16.01MPa ,最小值1.33MPa ,均达到设计要求。

6　静载测试

测度点荷载由油压千斤顶进行逐级加荷,千斤顶所需的反力由袋装砂堆重平台承担,千斤顶为QF200220型,测试加荷方式为慢速维持荷载法。试验进展顺利,未出现异常现象,测试未达到极限承载状态。

7　结语

试1号、2号、3号测点三桩复合地基承载力标准值不小于132.5kN ,试4号、7号、8号、9号测点复合地基承载力标准值不小于142.5kPa ,试5号、6号测点三桩复合地基承载力标准值不小于151.5kPa 。

Application of cement injection pile in soft soil foundation treatment

HU Xue 2feng 　HU Xue 2rong

(The Second Branch o f Jinzhong Road and Bridge Co.Ltd.,Jinzhong 030600,China )

Abstract :T aking the application of cement injection pile in s oft s oil foundation treatment in Funing Expressway as example the application scope of ce 2ment injection pile ,its construction technology and matters needing attention in construction are systematically analyzed ,which provide g ood references for its application.

K ey w ords :cement injection pile ,s oft s oil foundation ,test

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33・　　第29卷第3期2003年3月

　　　　　　　　　　　　　　胡雪峰等:粉喷桩在软基处理中的应用