水泥粉喷桩复合地基在工程中的应用

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粉喷桩在地基处理中的应用

作者：张小军 王 军

来源：《硅谷》2010年第17期

摘要: 粉喷桩在公路工程地基处理项目中使用较为广泛,文章结合工程实践,从粉喷桩的施工机械设备、配合比试验、施工工艺、质量控制注意事项以及质量检验等方面进行介绍,并提出一些合理、有效的建议,希望能对粉喷桩的施工监理工作有一定帮助。

关键词: 公路;软土地基;粉喷桩;施工工艺;质量检验

中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910149-01

公路工程地基处理项目中,采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点:如能有效地减少地基的总沉降量;控制地基工后沉降具有明显的效果,具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少;经加固后地基在填筑过程中侧向位移明显减少,不仅能增加地基的稳定,而且也减少地基的沉降。粉喷桩复合地基能提高地基土的承载力,适应快速填筑施工,与排水固结法相比,可以允许有较高的填土速率。因此粉喷桩在公路工程地基处理中的应用很广泛。

1 粉喷桩机械设备

粉喷桩施工主要机械有钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头和动力设备等。钻机是粉喷桩施工的主要机械,它必须满足:① 动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求,钻头直径一般应与粉喷桩的直径相同;② 具有正向钻进,反转提升的功能;③ 具有反转提升时能匀速提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能。施工过程中监测一般包括深度计、电子称、各种压力表、电压表读数等。施工前必须标定,施工过程中要有专人监控记录。电压表、电流表主要反映钻头钻进过程中的受力情况,从中可判别钻头经过地层的情况。

2 粉喷桩配合比

粉喷桩施工前必须根据设计文件提供的地质资料,选取典型地段钻探取样,进行室内配合比试验,试验方法可参照(TB10113-96)(YBJ225-91)进行。

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。

粉喷桩复合地基基础的应用分析

引言

近年来，粉喷桩以其与传统软基处理方法相比所呈现的优势，在建筑工程施工中得到越来越多的应用。因此，对粉喷桩技术的加固机理和施工技术进行分析和研究，对施工过程的人、机、料、法、环及其关键工序进行控制，有助于全面指导建筑工程施工，确保工程质量和安全，使建筑工程获得更好的经济效益和社会效益。

一、粉喷桩的概念及优点：

（一）、粉喷桩概念

粉喷桩即粉体喷射搅拌桩，采用深层搅拌法。深层搅拌法使用的固化剂主要材料为石灰、水泥等，就地用特定的攪拌机械将软土与粉体或液体固化剂强制搅拌，利用二者之间的物理、化学反应，使软土硬化并且达到一定强度，形成整体性和水稳性都较好的优良地基。粉喷桩所采用的是粉状固化剂。粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土，以及无流动地下水的饱和砂土等地基，通过水泥土搅拌形成的水泥土加固体，提高砂土地基土内聚力和内摩擦角，消除砂土地基液化的影响。具有以下优点：

（二）、粉喷桩的优点

1、成本低

与钢筋混凝土灌注桩进行经济效果对比分析发现，它的成本可降低左右；与钢筋混凝土按基相比，其成本可降低左右；与灰土垫层地基相比，其成本可降低左右。

2、工期短

粉喷桩施工机械化程序较高，每小时可以成桩三根，省时省工，作业效率高。与灰土垫层地基处理方式相比，它可以缩短工期左右；与钢筋混凝土搜基相比，它可以缩短约工期。

3、作业占用场地面积小 粉喷桩施工现场整洁，不像灌注桩在施工时需要在现场大量堆置砂、石，也无需进行大面积土方开挖。

二、粉喷桩复合地基的承载力计算

（一）、单枯承载力计算

桩长、桩身强度以及桩端土和桩间土的性质，都会影响粉喷桩的单桩承载力，其竖向承载力标准值的计算可以按照以下方法，并取较小值。

式中：

f cu一与搅拌桩桩身水泥配合比一样的室内立方体试块（边长70.7的）90天龄期的抗压强度平均值；

η—桩身强度折减系数；

u p一桩周边长（m）；

・专题研究一工程建筑　

武汉工业学院土木工程系罗思京　

摘要：随着经济建设不断发展，我国基础设施建设的规模愈采愈大。在工程建设中会经常遇到软弱地基，需要对其进行人工处理才能满足工程建　

设的需要。粉体喷射搅拌法这种复合地基形式用于软弱地基的加固，其作用机理和设计理论正在深入研究得到不断完善，其应用范围可在土建、交通　

（铁路、公路）、水利等工程领域，可以说是相当广泛。本文就是结合工程实例，对粉体喷搅拌桩的基本理论以及设计与施工作了简单的介绍。　

关键词：软弱地基复合地基粉体喷搅拌桩置换率　

一，引言　近年来，随着经济建设不断发展，我国基础设施建设的规模愈来愈　

大。在土建、交通、水利等工程建设中会经常遇到软弱地基，它不能满足　

建造建筑物的要求，需要对软弱地基进行人工处理以满足工程建设的　

需要。　

复合地基中增强体和基体是共同承担荷载的粉喷桩就是以水泥，　石灰等材料作为固化剂，通过专用的粉体喷射搅拌施工机械，用压缩空　

气将粉体加固材料喷射入地基土中，再凭借钻头叶片的旋转，使粉体加　

固材料与原位软土充分搅拌，由于水泥和软土之间所产生的一系列物　

理一化学作用，形成抗压强度比天然土强度高很多，并具有整体性、水　稳性的水泥加固土桩体，从而提高地基的强度。　

二、工程概况　

某学校拟建４栋学生公寓为六层砖混结构，拟建场地地貌单元为　

长江冲积一级阶地与三级阶地交接汇合部位，属侵蚀堆积平原。现场经　人工推填改造后，地表标高在２１．７３～ｌ９．２６Ⅲ之间变化。拟建场地在勘　测深度范围内由上而下主要由人工填土、第四系全新统冲积一般粘性　土及第四系上更新统冲积老粘性土组成。其土的物理、力学性质具体列　

表如下：　１．杂填土层，厚度为０．４～３．３ｍ，由一般粘性土混建筑垃圾、草皮、　

树根等杂物组成。　

２．（２—１）粘土层，厚度为０．８～２．６ｍ，层顶埋深１．２～３．３ｍ，　ｆｋ＝６Ｏｋｐａ，软塑状态；（２—２）粘土层，厚度为１．０～３．７ｍ，层顶埋深０．９～