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經驗交流:地基處理深層攪拌法(壹)

壹般規定

1 深層攪拌法適於處理淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大於120KPa的粘性土等地基。當用於處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時,宜通過試驗確定其適用性,冬季施工時應註意負溫對處理效果的影響。

2 工程地質勘察應查明填土層的厚度和組成,軟土層的分布範圍、含水量和有機質含量,地下水的侵蝕性質等。

3. 深層攪拌設計前必須進行室內加固試驗,針對現場地基土的性質,選擇合適的固化劑及外摻劑,為設計提供各種配比的強度參數。加固土強度標準值宜取90d齡期試塊的無側限抗壓強度。

設計

1.深層攪拌法處理軟土的固化劑可選用水泥,也可選用其它有效的固化材料。固化劑的摻入量宜為被加固土重的7%~15%。外摻劑可根據工程需要選用具有早強、緩凝、減水、節約水泥等性能的材料,但應避免汙染環境。

2.攪拌樁復合地基承載力標準值應通過現場復合地基荷載試驗確定,也可按下式計算:

fsp,k=m·Rkd/Ap + β·(1-m)fs,k (1)

式中

fsp,k —— 復合地基的承載力標準值;

m—— 面積置換率;

Ap—— 樁的截面積;

fs,k —— 樁間天然地基土承載力標準值;

β —— 樁間土承載力折減系數,當樁端土為軟土時,可取0.5~1.0,當樁端土為硬土時,可取0.1~0.4,當不考慮樁間土的作用時,可取0;

Rkd —— 單樁豎向承載力標準值,應通過現場單樁荷載試驗確定。單樁豎向承載力標準值也可按下列二式計算,取其中較小值:

Rkd =ηfcu,kAp

Rkd=qsUpl + αApqp

式中

fcu,k —— 與攪拌樁身加固土配比相同的室內加固土試塊(邊長為70.7mm的立方體,也可采用邊長為50mm的立方體)的無側限抗壓強度平均值;

η—— 強度折減系數,可取0.35~0.50;

qs—— 樁周土的平均摩擦力,對淤泥可取5~8KPa,對淤泥質土可取8~12KPa,對粘性土可取12~15KPa;

Up—— 樁周長;

l—— 樁長;

qp—— 樁端天然地基土的承載力標準值,可按國家標準《建築地基基礎設計規範》GBJ7-89第三章第二節的有關規定確定;

α —— 樁端天然地基土的承載力折減系數,可取0.4~0.6。

在設計時,可根據要求達到的地基承載力,按(1)式求得面積置換率m。

3.深層攪拌樁平面布置可根據上部建築對變形的要求,采用柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀等處理形式。可只在基礎範圍內布樁。

柱狀處理可采用正方形或等邊三角形布樁形式,其樁數可按下式計算:

n=m·A/Ap (9.2.3)

式中

n —— 樁數;

A —— 基礎底面積。

4.當攪拌樁處理範圍以下存在軟弱下臥層時,可按國家標準《建築地基基礎設計規範》GBJ7-89的有關規定進行下臥層強度驗算。

5.攪拌樁復合地基的變形包括復合土層的壓縮變形和樁端以下未處理土層的壓縮變形。其中復合土層的壓縮變形值可根據上部荷載、樁長、樁身強度等按經驗取10~30mm。樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國家標準《建築地基基礎設計規範》GBJ7-89的有關規定確定。

6.深層攪拌壁狀處理用於地下擋土結構時,可按重力式擋土墻設計。為了加強其整體性,相鄰樁搭接寬度宜大於100mm。

施工

1.深層攪拌法施工的場地應事先平整,清除樁位處地上、地下壹切障礙物(包括大塊石、樹根和生活垃圾等)。場地低窪時應回填粘性土料,不得回填雜填土。

基礎底面以上宜預留500mm厚的土層,攪拌樁施工到地面,開挖基坑時,應將上部質量較差樁段挖去。

2.深層攪拌施工可按下列步驟進行:

1)深層攪拌機械就位;

2)預攪下沈;

3)噴漿攪拌提升;

4)重復攪拌下沈;

5)重復攪拌提升直至孔口;

6)關閉攪拌機械。

3.施工前應標定深層攪拌機械的灰漿泵輸漿量、灰漿經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數,並根據設計要求通過成樁試驗,確定攪拌樁的配比和施工工藝。

4.施工使用的固化劑和外摻劑必須通過加固土室內試驗方能使用。固化劑漿液應嚴格按預定的配比拌制。配備好的漿液不得離析,泵送必須連續,拌制漿液的罐數、固化劑與外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄。

5.應保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度,攪拌樁的垂直度偏差不得超過1.5%,樁位偏差不得大於50mm。

6.攪拌機預攪下沈時不宜沖水,當遇到較硬土層下沈太慢時,方可適量沖水,但應考慮沖水成樁對樁身強度的影響。

7.攪拌機噴漿提升的速度和次數必須符合施工工藝的要求,應有專人記錄攪拌機每米下沈或提升的時間,深度記錄誤差不得大於50mm,時間記錄誤差不得大於5s,施工中發現的問題及處理情況均應註明。

質量檢驗

1.施工過程中應隨時檢查施工記錄,並對每根樁進行質量評定。對於不合格的樁應根據其位置和數量等具體情況,分別采取補樁或加強鄰樁等措施。

2.攪拌樁應在成樁7d內用輕便觸探器鉆取樁身加固土樣,觀察攪拌均勻程度,同時根據輕便觸探擊數用對比法判斷樁身強度。檢驗樁的數量應不少於已完成樁數的2%。

3.在下列情況下尚應進行取樣、單樁荷載試驗或開挖檢驗:

1)經輕便觸探對樁深強度有懷疑的樁應鉆取樁身芯樣,制成試塊並測定樁身強度;

2)場地復雜或施工有問題的樁應進行單樁荷載試驗,檢驗其承載力;

3)對相鄰樁搭接要求嚴格的工程,應在樁養護到壹定齡期時選取數根樁進行開挖,檢查樁頂部分外觀質量。

4.基槽開挖後,應檢驗樁位、樁數與樁頂質量,如不符合規定要求,應采取有效補救措施。

深層攪拌法適用於飽和軟黏土、淤泥質亞黏土、新吹填土、沼澤地帶炭土、沈積粉土等土層的建築物基礎加固,深層攪拌摻水泥格柵式擋墻作為深基坑支護,隔水帷幕,以及道路,港口基礎的軟土地基加固,土的承載力可由90Kpa提高到248Kpa。

(壹)施工準備

1.材料

(1) 深層攪拌法加固軟黏土,宜選用525#以上普矽水泥作為固化劑,水泥摻量根據加固強度,壹般為加固土重的7%-15%,每壹立方米摻加水泥量約為110-160Kg用公式表示為:摻入比(%)=水泥重/被加固的軟土重×100%。

(2) 改善水泥土性質和樁(墻)體強度,可選用木質素磺酸鈣、石膏、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉等外加劑,還可摻入不同比例的粉煤灰。

(3) 深層攪拌以水泥作為固化劑,其配合比為水泥:砂=1:1-1:2,為增加水泥砂漿和易性能,利於泵送,宜加入減水劑(木質素磺酸鈣),摻入量為水泥用量的0.2%-0.25%,並加入硫酸鈉,摻入量為水泥用量的1%,以及加入石膏,摻入量為水泥用量的2%,水灰比為0.41-0.50,水泥漿稠度為1-14CM,能起到速凝早強作用。

2.作業條件

(1) 依據地質勘察資料進行室內配合比試驗,結合設計要求,選擇水泥加固摻入比,確定攪拌工藝。

(2) 依據設計圖紙,編制施工方案,做好現場平面布置,安排施工進度,布置水泥漿制備的灰漿池,有條件時將水泥漿制備系統安裝在流動掛車上,便於流動供應,采用泵送澆築時,泵送距離小於50米為宜。

(3) 清理現場地下、地面及空中障礙物,以利施工安全。

(4) 測量放線,定出每壹個樁位。

(5) 機械設備配置:深層攪拌機、起重機及導向、量測、固化劑制備等系統。

(6) 勞動組織:每臺深層攪拌機械組由12人組成。

(7) 如施工現場表土堅硬,需要註水攪拌時,現場四周設排水溝及集水井。

(二)操作工藝

1.深層攪拌法水泥土固化原理及操作工藝

(1) 利用水泥系作為固化劑通過特殊的深層攪拌機在地基深處就地將軟黏土與水泥漿強制拌和後,首先發生水泥分解,水化反應生成水化物,然後水化物膠結與顆粒發生粒子交換,因粒化作用,以及硬凝反應,形成具有壹定強度和穩定性水泥加固土,從而提高地基承載力及改變地基土物理力學性能,達到加固軟土地基效果。

(2) 深層攪拌兩臺電動機分別通過減速器,攪拌軸使攪拌頭切削軟土,並經中心管向地基土中壓入固化劑,強制拌和成水泥土。

2.深層攪拌法施工工藝特點:根據上部結構的要求,可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種加固形式。柱(樁)狀加固形式:每間隔壹定的距離打設壹根 攪拌樁。壁狀加固形式:將相鄰攪拌樁部分重疊搭接而成。塊狀加固形式:縱橫兩個方向的相鄰樁搭接而成。

3.深層攪拌樁施工工藝

(1) 定位對中

(2) 預攪下沈

(3) 制備固化劑漿液

(4) 噴漿攪拌提升

(5) 重復攪拌(6) 移位