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水泥土搅拌桩在软土基坑支护中的应用核心探索

2021-01-28任永茂

建材与装饰 2021年3期
关键词:搅拌机水泥浆软土

任永茂

(山西建筑工程集团有限公司,山西太原 030000)

基础是否牢固关乎整个建筑物的安全与后续使用的长效性,是建筑企业在施工时考虑的首要问题,故对基坑开挖环节做到极大程度的重视,特别是在软土基坑的支护设计中,加大了监管的整体力度,一方面将基础施工各环节的质量进行严格把控,另一方面是保证了施工的周期,同时可减少工程造价。在城市建设中,建筑企业凭借长远眼光对工程周围的建筑物所应具有的安全问题做到科学且全面化的分析,借助操作简便的水泥土搅拌桩技术来解决软土基坑支护中所遇的复杂问题,将基础建设的安全性做到切实有效的增强,更将建筑企业的经济效益扩大化,使之在愈发激烈的市场竞争中站稳脚跟。

1 水泥土地搅拌桩的概念

水泥土搅拌法即对粉土或黏性土地基进行加固的一种有效手段,在处理松散砂土、饱和黄土和黏性土等地基时尤为适用。该技术是依托石灰或者水泥等材料,以此为固化剂与软土进行拌合,再配以浆液进行就地搅拌,让软土能够硬结,形成极高强度和整体性的水泥加固土,同时具有一定的水稳性,使地基土地原有的强度得到极大程度提升,也增加变形模量。正常来讲,可根据施工工艺的不同,将该技术划分为粉体喷射和浆液搅拌这两种,若是用粉体与地基土进行搅拌的操作即为粉体喷射,形成的是粉喷桩;若是用浆液与地基土完成搅拌则为浆液搅拌,形成的是深层搅拌桩,无论哪一种操作均称其为水泥土搅拌桩。

2 水泥土地搅拌桩的机理

水泥与地基土的拌合会形成水泥土搅拌桩,故水化反应与水泥的水解等多个环节均需就地进行,也需在土的围绕下来完成,导致硬化速度呈现出复杂性,其加固机原理如下:①水泥水化物与黏土颗粒间的作用,通常有离子交换作用,还伴有凝硬效果,因与水泥水化所具有的反应程度相关,需注意含水量;②水泥水解反应,必须依托保证足够的含水量,若基坑土原有的含水量不高,再进行喷粉施工时较为困难,加之水化反应不足,将对水泥土的加固效果减弱,影响支护的稳固度;③碳酸化反应,一方面可从施工工艺考虑,在进行水泥搅拌时,会有水泥团块或原有土块,其大小会受到强制搅拌的影响,若搅拌力度大,土块会被更好的粉碎而呈现出均匀性,使整体强度得到提升,也将离散情况做到极大程度减少,另一方面从加固原理来看,水泥水化物所具有的胶结作用会影响到水泥加固的效果,图1为水泥浆搅拌法施工流程图。

图1 水泥浆搅拌法施工流程

3 水泥土搅拌桩在软土基坑支护中的设计

3.1 桩身设计

正常来讲,在搅拌桩的使用中需要对桩身的参数进行准确设计,应掌握桩长和桩径。施工单位会保证桩长可穿透较软土层,直达有较高承载力的深土层,故应结合上部的结构情况、变形需求和承载力等来进行设计。因桩长与搅拌桩所具有的承载力有着较为直接的联系,施工人员会在实际操作时对影响搅拌桩的因素做到相应考虑,继而设计桩身参数。具体而言,在干法加固时,深度应小于16m;在进行湿法加固操作时,深度不可超过20m,同时保证桩长的设计应超过危险滑弧下2m。

3.2 桩长计算

在实践中,桩长的计算公式已做到有效推导,应结合桩周土所具有的压缩模量(Es)、有效桩长(LC)、桩径(D)和搅拌桩压缩模量(

3.3 布桩选择

因搅拌桩实际的布桩方式会影响整体的加固效果,故施工单位会对工程所在范围的地质情况、建设的荷载需求等进行精准化的把控,同时选择相应的施工工艺和所需设备等。例如,在工业厂房的建设中,应结合设备基础、抗滑桩和构筑物的基础等,选用柱状加固;若遇到点式建筑,同时基底压力与结构刚度较为均匀,应对群桩效应做到相应减少,将桩距增大,选用柱状加固手段,还应对桩长进行适当调整。在实际操作时,施工人员应结合置换率、基础宽度对间距进行精准确定,使垫层处超出基础边,同时保证在30cm;砂石褥垫层应达到30cm,砂石比例保持在6:4,让配比科学,还应选用粒径为2cm的石子。

4 提高水泥土搅拌桩应用质量的对策

4.1 谨遵施工流程

在实际操作中,施工人员应谨遵水泥土搅拌桩的施工流程,将支护的稳定性做到极大程度的提升。具体而言,①完成搅拌机的定位,使之与指定桩位契合;②启动搅拌机,将钢丝绳放松,使之沿导向架完成搅拌切土下沉操作;③在搅拌机已与设计深度契合后,应将水泥浆通过灰浆泵压入地基中,同时注意边旋转边喷浆,保证加快深层搅拌机速度;④重复搅拌,使水泥浆与软土做到充分搅拌,还应将搅拌机沉入土中,待满足加固深度后,将设备提升,也应在旋转的同时进行喷浆,保证升至地面时水泥浆也排空;⑤将搅拌头上粘附的软土做到清洁;⑥根据流程进行重复操作完成各桩的施工。

4.2 掌握施工要点

对于预搅环节,施工人员应通过多种方式将软土进行捣碎,保证后续搅拌的均匀性。对于后续的水泥浆搅拌环节,应严格把控配合比,筛除水泥中的结块,还应避免水泥浆的离析情况,使水泥得到充分搅动。与此同时,为使软土基支护的强度得到切实有效的加固,应避免压浆时断浆情况,保证输浆管道的畅通,有效规避堵塞情况,注意搅拌时加快速度,让每一深度的软土和水泥均得到有效搅拌。起重机的平整度应与地面做到垂直,故还应重视导向架的位置,施工人员需让相邻柱体的施工间隔保持在24h之内,使加固体所具有的连续性增强,以使水泥土搅拌桩完成软土基坑的支护并构建出隔水结构。

4.3 重视检验环节

首先,通过原位测试方式对水泥土桩体所具有的均匀性进行检验,借助标准贯入的试验方式对桩体强度进行检查。其次,对桩体进行部分开挖,以此完成外观、整体性的检查,也能掌握水泥浆和软土的拌合情况。最后,通过钻探取芯的方式,直接了解拌合程度,对桩长进行检查,保证与设计需求契合,还应借助室内水泥土地强度精准把控地基承载能力具有的可靠性。

5 结束语

在新形势下,水泥土搅拌桩技术能够在相应程度上应对软土地基坑支护中出现的诸多问题,通过就地操作将固化剂与软土做到有效结合,经过强制拌合,让原本软土所具有的强度得到极大程度的提升,增强软土处理效果。与此同时,该技术在完成软土的强化处理后,可很快投入后续的使用,缩短了整体的工期,将成本做到有效降低,解决了以往换填土质所遇的问题,更是满足了在软土中进行基坑开挖的需求,使支护方案极具可行性。在实践中,建筑企业对水泥土搅拌桩技术的优势及其施工要点做到精准把控,结合实际的施工需求借助该手段进行软土基坑的支护,不会给道路及周围建筑带来影响,使后续的建设得以顺利且快速地进行,加快建筑行业在新时期下的前行脚步。

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