[00111438]砂置换型水泥搅拌桩在软土地基中的应用

一、课题来源与背景 本课题为自选课题,本工程为大液河水闸重建工程,是Ⅱ等大（2）型工程,主要建筑物级别为2级,次要建筑物为3级。船闸为Ⅶ级,设计可通航50t级船只。正常蓄水位为0.35m,设计挡潮标准为50年一遇,设计挡潮水位1.91m（珠基）,设计洪水30年一遇,对应设计洪水位1.91m,按百年一遇校核,校核洪水位2.45m。新建9孔拦河闸,单孔净宽12m,净高8.6m,水闸挡水总宽度127m。船闸尺寸80m×8m×1.3 m（长×宽×门槛水深）,通航净空4.5m。 软基处理直接关系到本项目能否正常施工,是工程项目能否正常发挥挡潮、灌溉、渔业、通航等作用的关键环节。本工程主体建筑物全部位于流塑状淤泥层上,如果水泥搅拌桩直接在淤泥层上施工,在满足设计规范要求的工艺下成桩效果也十分不理想,水机浆液与淤泥无法完美结合,桩身呈多层片状,松散,酥脆,易断裂,抗压与抗剪能力差,不能满足复合地基抗压强度的设计要求。试桩结果表明,当水泥搅拌桩施工花费三倍的设计时长后,桩身淤泥几乎被水泥浆液置换完毕,此时成桩方可满足规范设计要求,采用直接施工水泥搅拌桩的方案不仅极大的浪费水泥材料,还使工期不能满足合同要求。 二、技术原理及性能指标 1 砂置换型水泥搅拌桩,通过采取砂桩施工方法,使用中砂置换出原先地层的淤泥、腐殖质,再在砂桩原桩位上施工水泥搅拌桩。提高了水泥搅拌桩成桩质量,大幅增加了桩身抗压强度,使复合地基承载力达到设计要求;同时减少了软基处理施工工序、缩短了软基处理时间,使工程可以按合同工期完工。 2 砂桩施工用砂为中砂,相对密度不小于0.7;砂桩桩径为φ600mm,桩底须穿透淤泥层进入③-3砂卵石层50cm;砂桩桩垂直度偏差不小于1%,桩位偏差要求小于50mm,成桩长及成桩直径均不得小于设计值。 搅拌桩施工中配置水泥浆液的水灰比符合设计规范要求,水泥浆液比重通过波美度比重计现场测量,须位于1.73～1.82g/cm3之间。搅拌桩钻进速度不大于1.2m/min,提升速度不大于0.8m/min。桩位偏差要求小于50mm,垂直度允许偏差小于1%,桩径、桩长不小于设计值。 3 一般地层采用“四搅四喷”施工工艺,黏土层采用“六搅六喷”的施工工艺。严格控制水泥浆液比重、喷浆压力及下钻提升速度,保证水泥用量和水泥土体的搅拌均匀性,提高水泥搅拌桩的成桩质量,从而提高软基土体的承载力。 三、技术的创造性与先进性 1 砂桩置换型水搅拌桩是在水泥搅拌桩无法直接施工的基面上,通过先行施工规格不小于水泥搅拌桩设计直径的砂桩,以此来改变水泥搅拌桩的施工条件,这样在同一桩位施工砂桩与搅拌桩,两者结合可以解决流塑状淤泥层成桩质量差的难题。 2 砂置换型水泥搅拌桩施工过程中用到的水泥搅拌桩机、水泥浆增压泵等均加设了各项中间监测控制仪器,例如：灌浆记录仪、搅拌桩深度盘、水平水准器、水泥浆泵送压力表等。 3 在存在流量较大的地下径流的施工场地中,通过在已制备好的水泥浆液中添加4‰（水泥质量）的水玻璃固化剂,加快水泥浆初凝过程,使水泥浆液能够在土体中快速与土层结合,固结成桩。 4 对于黏土层水泥浆液无法与地层充分结合的问题,我部及参见各方现场商议决定采用“六搅六喷”的施工工艺进行,通过增加在黏土层的喷浆量与钻搅时长,使水泥浆液与地层充分混合固结成桩,不仅保证了工程质量,提高了复合地基承载力,为后续主体工程施工打下夯实的基础。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本成果适用于建设工程领域,成功的解决了在淤泥、黏土层及丰富地下水的环境下如何高效、先进、安全的进行软基处理的施工工艺方法。该技术与传统的施工技术相比优越性明显,针对性强,更注重先进施工工艺与科学管理制度的综合运用,使施工变得高效,质量易于控制,极大地节约了施工工期,具有明显的经济效益与显著的社会效益, 五、应用情况及存在的问题 本成果成功运用于海丰县大液河水闸重建工程项目,本成果有效解决了水泥搅拌桩在淤泥中不易成桩的难题,提高了地基承载力的整体质量,大大缩短了软基处理时间, 六、历年获奖情况 无 七、成果简介可向社会公开