粉喷桩技术在建筑软土地基加固中应用
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粉喷桩法在软土路基工程中的应用摘要:城市化进程的加快,公路工程项目逐渐增多,随着施工经验总结和技术创新发展,公路软土路基处理技术不断出现,得到越来越广泛的应用。
本文浅析粉喷桩法在软土路基工程中的应用。
关键词:粉喷桩法;软土路基;施工工艺引言在社会经济高速发展的今天,交通量日益增多,加重了我国公路病害问题。
在公路软土路基施工合理选取施工技术,可有效提升路基稳定性,对延长道路使用寿命意义重大。
如软弱土层为地基主要受力地层时,可被看做是软土地基。
通常来讲,如加固软土地基不当,不宜直接用于建筑物、路桥等地基。
天然软基往往多种不利因素,如地基强度、稳定性、地下水渗漏等。
为提高工程质量,必须做好软基处理工作。
粉喷桩法作为软土路基加固的主要技术之一,该技术施工便捷、污染少,在公路软基处理中得到了广泛应用及推广。
1粉喷桩施工技术的原理粉喷桩施工技术是常用的软土路基处理技术。
具体是指在深层搅拌机的作用下,采取钻孔和喷粉方式,对软土路基进行加固的一项技术。
在公路工程施工建设过程中,通常采用石灰和水泥,将其搅拌融合后作为加固材料。
再利用特殊设备搅拌加固材料之后,将其喷入地基当中,让加固材料与软土固化融合。
并且最终在固化剂的化学和物理作用下,逐渐固结成一个稳定、强度高的地基。
进而实现对软土路基的有效加固,确保路基承载力与可靠性,使其更好满足公路建设和施工需要。
公路软土路基处理和加固施工中,粉喷桩施工技术的加固原理主要包括置换作用、垫层作用、挤密作用,同时该技术还能起到良好的加筋效果。
在粉喷桩施工技术的作用下,能将荷载量转移到深层土体当中,进而有效控制地基变形,增强地基承载力与抗剪强度,确保公路工程路基的稳定性与可靠性。
2粉喷桩施工技术在公路软土路基中的应用策略本文以某公路工程为例,该路段处于下河漫滩冲积的地质情况,通过现场勘察得知,路基上下土层分别由黏性土层和砂层组成,容易出现基础稳定性下降,无法满足施工要求。
经研究决定,采用粉喷桩技术处理软土地基,粉喷桩桩数为3500根,桩径为50cm,桩长为5.5m;粉喷桩掺灰料采用32.5MPa普硅水泥,水泥掺入量为每米50kg,单桩抗压强度控制在1000Kpa以上,桩位误差控制在5cm以内。
浅析粉喷桩技术在软土路基加固中的应用【摘要】本文针对粉喷桩技术在软土路基加固中的应用进行了深入分析。
在分别介绍了粉喷桩技术的发展意义和软土路基加固的重要性。
在分别阐述了粉喷桩技术的原理、施工流程、优势、应用案例和局限性。
结论部分指出粉喷桩技术为软土路基加固提供了一种有效的解决方案,同时强调在实际工程中应根据具体情况选择合适的加固技术。
粉喷桩技术通过其快速施工、高效加固和可持续性等特点,成为软土路基加固的重要选择。
应用中也需注意其在颗粒级别上的限制,以充分发挥其效果。
本文系统地总结了粉喷桩技术在软土路基加固中的特点和应用实践,为相关工程实践提供了有益参考和借鉴。
【关键词】关键词:粉喷桩技术、软土路基加固、施工流程、优势、应用案例、局限性、发展意义、重要性、解决方案、加固技术。
1. 引言1.1 粉喷桩技术的发展意义粉喷桩技术的发展意义在软土路基加固中具有重要的意义。
随着城市建设的不断扩大和交通运输需求的增加,软土路基的加固问题已经成为一个亟待解决的难题。
传统的路基加固方法存在着成本高、施工周期长、影响交通等诸多问题,而粉喷桩技术的出现无疑为解决这些问题提供了新的途径。
粉喷桩技术的发展还推动了软土路基加固领域的技术进步,促进了相关设备和材料的研发和应用。
可以预见,随着粉喷桩技术的不断完善和推广,软土路基加固将迎来更加广阔的发展前景,为城市交通建设提供更多有效的技术支持。
1.2 软土路基加固的重要性在软土路基工程中,路基稳定性是一个关键问题。
软土路基指的是土质较为松软和容易发生沉陷的土壤层,其作用于路基的承载能力较低,容易造成路面变形、龟裂以及塌陷等问题。
如果软土路基得不到有效加固处理,将会对道路使用安全带来严重威胁。
软土路基加固的重要性主要体现在以下几个方面:首先是保障路基的稳定和安全。
软土路基的不稳定会导致路基开裂、下沉,严重的甚至会影响整个道路的使用,加固软土路基可以有效提高路基的承载能力和稳定性,确保道路的安全和稳定运行。
粉喷桩在软土地基加固中的应用摘要:本文首先介绍了粉喷桩的基本原理和施工准备,然后分析了施工工艺及要求和粉喷桩质量控制,最后探讨了影响粉喷桩强度的主要因素和粉喷桩的质量检验。
关键词:粉喷桩;软土地基;加固;应用粉喷桩加固软土地基于1971年在瑞典首次应用于工程实践。
它是深层搅拌桩的一种,以水泥粉为固化剂的搅拌桩。
其作为一种加固地基的变形特性,减少在荷载作用下可能发生的沉降和不均匀沉降。
我国80年代初开始应用。
实践证明,粉喷桩主要适用于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高的、地基承载力不大于120kPa的粘性土、粉土等软土地基。
粉喷搅拌法采用水泥、石灰粉等作为固化剂,不需向地基中注入附加水分,却能充分吸收桩周围软土中的水分,进而提高了桩周土的强度,使加固后地基的强度得以提高。
对于含水量很高的软土加固效果尤为显著。
采用粉喷桩处理后的复合地基承载力可达160 kPa~180 kPa。
由于就地加固,无需挖出软土,与其他地基处理方法相比,具有施工作业简便、机械设备简单、速度快、效果好等特点;施工过程中无振动、无污染,对周围环境及建筑无不良影响;适用范围广(据有关资料介绍,最大处理深度已达60 m);经粉喷桩处理后的软基段地基整体强度提高,沉降稳定,可大大减少甚至免去超载预压所需时间,有利于基层、路面等后续工序的顺利进行,这样节约了投资、缩短了工期、加快了施工进度。
基于这些特点,粉喷桩施工推广应用研究的前景广阔。
1粉喷桩的基本原理粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称,国外定名为DJM 工法( Dry Jet Mixing Method)。
其原理是通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等,压缩空气喷入地基深部,凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合,就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体。
桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应,使软土硬结,从而使桩体与桩间土一起组成复合地基,起到加固地基的目的。
小议粉喷桩在处理软土地基中的应用粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,与其它软基处理手段相比,具有施工方便、工期短、工后沉降小(营运质量高)等显著优点。
但从其设计方法及施工质量管理来看,技术难度比较大,如果掌握不好,极易出现偏差,且因其为隐蔽工程,易于留下隐患。
但是,只要以科学的态度,严格控制其设计方法及施工质量管理,就一定能得到满意的工程质量。
本文结合粉喷桩处理软土地基的工程实践,从设计方法与施工质量管理两个方面详细阐述了保证粉喷桩工程质量的有效措施,以提高粉喷桩处理软土地基的设计与施工水平。
标签:高速公路软基处理粉喷桩设计施工粉喷桩是以水泥为固化剂,利用深层搅拌机械对原状软土进行强制搅拌,经水泥与软弱土之间的离子交换作用、凝结作用、化学作用等一系列作用,而生成一种特殊的具有较高强度、较好特性和水稳定性的混合柱状体。
它与原位软土层组合成复合地基,对提高软土地基承载力,减少地基沉降具有明显效果。
下面详细介绍粉喷桩法处理软土地基。
1 粉喷桩加固软基的机理粉喷桩加固软土技术是利用水泥作为固化剂,通过专用的深层搅拌喷射机械,将粉状的胶凝材料喷入地层深部,凭借钻机回转钻头叶片与原位软土均匀搅拌混合并吸收地下水,经一系列的物理化学反应,随着时间的推移,形成具有整体性强、水稳性好和高强度的柱体(即粉喷桩)。
使软粘土硬结形成具有一定的强度、压缩性和渗透性较低的水泥土固体,从而达到加固路基的目的。
当水泥和软土拌和后,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,形成水化物。
这些水化物有的进一步硬化,形成能吸收大量自由水的水泥石骨料;有的则与周围具有一定活性的软土颗粒发生反应,其中钙离子与软土矿物表面所带的钠离子、钾离子等进行离子交换,通过离子交换作用和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒。
通过凝硬反应,逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物,从而使土的强度不断提高。
通过离子交换作用和碳酸化作用形成了一定范围的桩周土硬壳层,从而形成了刚度和强度相对较高的水泥土柱体。
浅析粉喷桩技术在软土路基加固中的应用随着城市化进程的加快,城市的道路交通日益繁忙,其中包括基础设施建设工程中的软土路基加固。
在加固土路基的过程中,存在许多技术方法,其中粉喷桩(Rapid Impact Compaction,RIC)技术是一种被广泛应用的方法。
本文将详细介绍粉喷桩技术在软土路基加固中的应用。
一、粉喷桩技术简介粉喷桩技术是一个以高速、高频率的撞击作用,在软土中形成孔隙降低土体压缩性和提高土体的密实度的加固技术。
它是一种利用钢珠或其他重物高速自由落体作用的振动桩加固土壤的技术。
通过人工或机械将钢珠(直径3~30mm)放置在管道中,在高速撞击下桩顶传导到地面,形成一定的冲击力。
由于冲击力瞬间出现,土壤难以产生大幅度的变形或塑性变形,相对来说较为凝实。
1、技术优势采用粉喷桩加固后,软土路基在一定程度上得到了加固。
相对于其他加固方法,粉喷桩的优势在于加固效果更加稳定,适应性较强。
通过合理选择钢珠的直径和重量,可以控制撞击能量和振动频率,从而达到更好的加固效果,使得软土路基的承载能力得到了提升,抗沉降性能更加优异。
2、应用范围粉喷桩技术的应用范围非常广泛,适用于大部分软土地基,尤其是滞荷系数较低的工程,如城市轨道交通路基、高速公路及机场道路路基、大型建筑物的基础、桥梁路堤、码头堆场路基等。
3、工作原理在粉喷桩施工时,首先需要端部压实器来压实桩周围的土壤,使得粉喷桩的基础比较牢固,之后放入钢珠。
施工时钢珠的数量和重量有所不同,正常情况下每平方米需要300~400公斤左右的钢珠,钢珠直径一般为10mm左右。
钢珠通过约10m/s以上的自由落体撞击力冲击土壤,通过撞击形成地下膨胀波和地震波,进而压实、振动土壤。
在施工的过程中应该不断的进行动态监测,以控制施工质量。
4、施工要点(1)施工环境:在施工区域的范围内,要求所有建筑物、设备、管道都必须安全,不受影响。
同时需考虑到施工的附近地点的振动影响,防止振动扩散。
粉喷桩技术在建筑软土地基加固中的应用摘要:本文首先对粉喷桩的荷载传递机理的进行分析,阐述了用粉喷桩技术在建筑软土地基的施工方法,并提出了保证施工质量的几点措施,希望对建筑工程施工中,如何处理软土地基提供有效的借鉴。
关键词:粉喷桩技术;建筑工程;软土地基;加固;应用
1 粉喷桩的荷载传递机理
复合地基是指天然地基中的部分土体通过某种方式得到增强或被置换而形成的强化地基。
粉喷桩复合地基是其中的一种,它是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在软基中将软黏土和水泥强制拌和,使软弱土硬结成为桩土共同承担外部荷载的复合地基。
粉喷桩的加固原理主要基于:
(1)水泥加固土的物理化学过程,即水泥与土拌和后水泥中的钙物质与土中的水发生化学反应,生成柱桩结晶而起到骨架作用。
(2)水泥的炭化反应,即水泥中大量的钙离子与土和水中的二氧化碳发生反应,生成碳酸钙沉淀,增加水泥土的强度。
(3)离子交换与团粒作用,即水泥土中大量的钙离子与钠离子、钾离子发生置换,形成大量的软土团粒和水泥团粒,使水泥土的强度得到提高。
粉喷桩自身性质通常介于刚性桩与柔性桩之间,它的刚度、抗压强度和抗侧压力作用小于刚性桩而大于柔性桩。
粉喷桩的轴向应力分布是不均匀的,从桩顶而下应力逐渐减小,最大轴向力位于桩顶
3~5倍桩径范围内。
当施加较小荷载时,荷载通过垫层均匀地传递到桩和桩间土上,此时相应的变形也较小,桩与土的应力随荷载线性增长。
随着外荷载的增加,桩与土的应力将发生变化,为满足桩和桩间土的变形协调条件,荷载将按地基材料刚度的大小不断进行分配,此时桩承担了大部分荷载,应力逐渐向桩的顶部集中。
随着荷载的进一步增大,复合地基的变形速率加快,应力集中现象也越见加剧,最终桩承担的荷载达到极限,桩体首先进入局部塑性状态而不能分担增加的荷载,应力将会向桩间土转移,外加荷载的增量部分将由桩间土来承担,直至桩和桩间土共同进入塑性状态,此时所对应的荷载即为复合地基的极限荷载。
2 粉喷桩常见质量问题分析
(1)喷粉时高压气流对软土的扰动比较明显,扰动后原土结构及粒间的胶结作用被破坏,在未达到新的稳定之前,可能导致地基承载能力反而降低了。
(2)水泥粉与土不易混合,对高含水率的软土,水泥粉容易结块,再加上喷粉量不易控制,最终导致桩身搅拌不均匀和桩身水泥土的强度偏低。
(3)水泥与水结合形成水化强度是需要时间的,搅拌结束后短时间内桩体强度很低,相当于被搅动软土的强度,相对于原状土而言,强度反而降低。
(4)粉喷桩介于刚性桩与柔性桩之间,桩身压缩变形大,易受地下土质等不确定因素的影响,桩身水泥遇水后软化比较严重,导致
抗震动、抗剪切能力差。
(5)由于采用水泥干粉施工,施工过程难以控制,易发生的桩体疏松、空心桩、夹层、断桩、桩径不匀,桩身移位等质量通病。
(6)粉喷桩的水泥粉是靠压缩空气携带,深度越大,阻力也越大,因此,桩底常因空压机的动力不足而出现喷粉量过少的质量问题。
3 工程地质概况
某小区几栋住宅楼,砖混结构,设计六层。
场地是由浅河滩地填土而成。
①杂填土:层厚2.3~3.5m,场地内分布基本均匀。
②-1淤泥:灰黑色,淤积,含有机质,饱和,流塑,分布于整个站址,厚度2.0~
4.0m。
②-2黏土:湿,以黄褐色为主,粘性好,局部含少量砂,分布整个场地,处于淤泥层之下,厚度1.20~2.0m。
③-1粉质黏土:湿,以灰黄色为主,含少量粉细砂。
局部含有机质,分布于大部分场地,厚度和埋深变化较大。
4 技术方案与施工工艺
4.1 地基处理方案
住宅采用条形基础,用粉喷桩进行地基加固处理,桩径为φ
500mm,桩长7.0m左右,桩尖深入地质报告中③层土中1~2m。
每栋住宅楼设计粉喷桩296根,置换率0.264,桩的布置在平面上沿轴线对称排列,间距约900mm。
设计复合地基承载力标准值为210kpa,使用425#普通硅酸盐水泥为加固料,每m喷灰量55~60kg。
0.3m的桩头截除后,铺设200mm厚的碎砂石垫层,并加以夯实。
4.2 粉喷桩的施工
粉喷桩的施工程序主要包括:场地平整→桩位放线→钻机就位→预搅下沉→喷粉反向提升→复搅→成孔→钻机移位。
粉喷桩的施工工艺主要包括:①定位,即安施工顺序将搅拌机就位和对中。
②预搅下沉,启动搅拌机电机,使搅拌机沿导向架切土下沉。
③喷浆提升,等搅拌机下沉到达最大深度后,开启粉喷机一边喷粉,一边搅拌提升,当搅拌头提升至地面下300mm时停止喷粉。
④复搅和复喷,即在第1次喷粉结束后对全桩进行复搅,最后在桩顶下1.5m范围内再次进行重复喷粉和搅拌。
⑤为提高桩身的均匀性,最后上下往返复搅1次。
⑥施工过程中因故停止喷粉时,应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处,待恢复喷粉后再进行搅拌。
⑦钻机移位,重复上述步骤。
5 施工质量控制
(1)场地处理:对粉喷桩施工的场地进行清表处理,清除桩位处地面和地下的一切障碍。
场地低洼时,应先填粘性土,然后整平。
(2)现场管理:对粉喷桩施工单位和监理单位要预先审查其资质、信誉和业绩。
施工单位要签订质保责任书,经驻地监理审核,由业主批准后方可进场开展工作。
(3)材料管理:粉喷桩所用水泥不得分包,应全部由承包人负责统一提供,且必须由正规厂家供货,经监理验收合格后方可使用。
(4)配比试验:粉喷桩处理软基的效果如何,很大程度上取决于配比的选择是否适合当地的工程地质条件。
求采用425#普通硅酸盐
水泥做室内配比试,水泥用量的参考值如下:w≤50%时,水泥用量
50kg/m;50%70%时,水泥用量为60~65kg/m。
(5)工艺技术:采用变掺量施工工艺。
依据土层的含水量沿深度采用变水泥用量的方法可以有效地增强地基承载力和控制沉降量。
本场地上部土层含水量较大,所以上半段桩身在施工时要增大喷粉量。
为保证桩身的均匀性,在桩顶以下3.0m范围内增加复搅与复喷一次。
(6)质量控制:①每根桩施工前清理喷头,确保施工过程中喷头送粉通畅。
②在粉喷机的灰罐上安装电子秤,提高送灰量的计量精度。
③通常在施工时只记录一根桩的单程总送灰量,所以喷粉量是否均匀不易控制。
在本工程中,要求按每m记录喷粉量,并配备专职技术人员进行现场监督。
通过改变灰罐压力和桩机提升速度,确保能在每米桩段内喷粉量可达到设计要求。
④施工中要求进行全孔复搅,即二喷四搅,大大提高了桩体的均匀性。
6 加固效果检测
成桩7d后,采用轻便触探仪检查桩的质量,触探点取在桩径方向1/4处,抽检频率为2%,静力触探锥尖阻力的平均值为1.5mpa,变异系数在32.5%~41.0%之间;成桩14d后,采用低应变反射波法进行桩身完整性检测,抽检频率为20%,全部为合格桩,其中类桩占89%;成桩28d后,采用抽芯取样检查粉喷桩的桩身强度和桩身长度,抽检比例为1%。
对桩身土芯样进行无侧限抗压强度试验,桩身水泥土抗压强度在0.91~3.14mpa之间,均大于设计值0.8mpa。
上述检测结
果表明,桩的施工质量比较满意。
成桩28d后,对加固后的复合地基进行荷载试验,每栋住宅楼分别对3根单桩进行静荷载试验和对3个点进行复合地基荷载板试验,单桩承载力标准值在160~196kn之间,换算后复合地基承载力标准值在220~265kpa之间,满足设计要求。
该小区已竣工2年多,地基未发生明显的不均匀沉降,住宅楼的主体结构完好,表明软基的加固效果良好。
7 结束语
总而言之,粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,与其他软基处理手段相比,具有施工方便、工期短、工后沉降小(营运质量高)等显著优点。
但从其设计方法及施工质量管理来看,技术难度较大,如果掌握不好,极易出现偏差,且因其为隐蔽工程,易留下隐患。
只要以科学的态度,熟悉粉喷桩发的施工流程,掌握其技术标准,严格控制施工质量,就一定能取得满意的工程质量。
参考文献
[1] 丁劭荣,浅述粉喷桩处理软土地基施工控制[j]安徽建筑,2006.07
[2] 冯仲仁; 陈向阳; 刘沐宇,粉喷桩加固软土地基的质量控制[j] 岩土力学,2002.10。