水泥搅拌桩在软土地基施工中的检测与分析

2010-06-06马东旭

黑龙江交通科技 2010年7期

马东旭

(河北省唐山市交通局公路工程处)

1 工程简介

某路基经过某路段软土层,沿线地层主要为冲积沉积、海相沉积的粉细砂、淤泥质土,其厚度 13～17m,地下水丰富,地下水位深 2m左右,水质咸,饮用水及工程用水为地表下 450m左右深层的地下水,经过比较决定采用水泥搅拌桩来加固路基,深层搅拌桩的原理就是采用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械就地将水泥浆和土体强制拌和,使水泥与原土体固结,形成水泥土桩,具有施工周期短、造价低、无振动、无噪音、对环境无污染等优点,从而提高了地基的承载能力,减少了地基沉降量和不均匀沉降,提高了土体的抗剪强度。

2 深层水泥搅拌桩的设计

根据工作区内软弱土层的结构特点,软土地基设计为砂垫层 +土工格栅 +深层水泥搅拌桩形成复合地基,为了达到加固后地基应有的承载力,特根据加固前地基的承载力情况、土的压缩模量等资料确定桩长、桩径、桩间距等参数。

(1)桩长的确定。桩长主要取决于需加固土层的厚度,设计桩长 15～19m不等。

(2)桩径的确定。根据实际土质情况,确定桩径为50cm。

(3)桩的布置。采用等边三角形布置,边长为 1.5m,处理深度根据地质情况而定。

3 施工技术方案

在深层水泥土搅拌桩施工前,在施工现场选取一处进行工艺性试桩,以不同水泥掺入量进行搅拌施工成桩,通过成桩后的强度变化,确定水泥土搅拌桩的最佳水泥掺入量、水灰比及土体固结达到设计要求时与之相匹配的搅拌机提升速度、旋转喷浆速度等参数,以便指导正式桩的施工,本次试桩的搅拌机采用的是PH-5D加强型钻机步履系统,将钻机移至设计桩位并利用水平尺及铅锤线将钻机调平调直,使钻头与设计桩位重合,搅拌桩做好之后,通过钻探取芯检验桩身是否搅拌均匀,是否存在夹泥、断桩等缺陷,通过对水泥土钻孔取芯,进行无侧限抗压力学试验,分析评定桩身水泥土强度是否满足设计要求,评价桩端是否进入设计所要求的持力层。

正式桩的施工程序包括场地清理平整—测量放线—钻机就位—制备、运输水泥浆—钻进、喷浆至设计深度—反转、提升搅拌—重复喷浆钻进搅拌—重复搅拌提升—成桩、洗管—填写施工记录—质量检测等,水泥桩成形过程中要严格控制以下几点:

(1)严格控制桩长、桩径、桩间距;

(2)严格控制桩的垂直度,防止桩身倾斜和错位,孔位误差小于 50mm;

(3)一根桩成桩以后要及时清洗浆液输送管及搅拌钻杆,将管内水泥浆清洗干净以备再用;

(4)水灰比的配制严格按照 0.5,水泥土的掺入比控制为16%;

(5)钻机就位前进行施工放线,确保施工轴线偏差小于2cm,钻机就位时确保钻头与轴线的偏差小于 3cm。根据检测记录仪的显示实时控制桩深,确保桩底高程达到设计深度,其误差小于 10cm,依据水平尺及钻塔铅锤线保证钻机水平,控制钻机倾斜度小于 1°。

4 质量检测

成桩之后,采用地基静载试验来验证地基的承载能力,根据设计要求,搅拌桩复合地基承载力需满足 180kPa、单桩承载力特征值满足 200kN以上,静荷载试验采用堆载反力方式,砂包堆重,反力施加由千斤顶施力,千斤顶的压力由精密压力表控制,搅拌桩的沉降由百分表、位移传感器及自动记录仪组成的搅拌桩自动化系统进行位移数据采集、处理。搅拌桩静荷载试验在成桩结束 28d后进行,试验采用慢速维持荷载法,其中桩 1、2、3为单桩静载荷试验见图 1～图 3,最大加荷分别为 650kN、600kN、550kN,桩顶最大沉降量均小于 5.0mm,曲线表明其桩顶沉降量基本呈线性等量增加,无明显陡降拐点出现,卸载后,三根桩的平均回弹率为67.7%,残余变形很小,取三根单桩承载力的平均值作为桩的特征值,即搅拌桩单桩承载力特征值不小于 300kN。

桩 4、5、6为复合地基载荷试验,见图 4～图 6,复合地基承压板面积为 1.21m2。最大加荷均为500kPa,载荷板最大沉降量分别为 11.58mm、5.64mm、2.82mm,远低于复合地基极限承载力按 s/b=0.05(55mm)取值所对应的沉降。Q-S曲线表明其沉降量基本呈线性等量增加,曲线呈缓变形,无明显拐点出现,卸载后,三个点的复合地基平均回弹率为 65.7%,残余变形较小,结论是复合地基的极限承载力均大于 500kPa,承载力特征值均大于 250kPa。