钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用
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水泥土双向搅拌桩(浆喷桩)施工方法水泥土双向搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥,除固化剂采用水泥浆液外,还应根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节省水泥等性能的外掺剂,石膏兼有缓凝和早强的作用,掺入量宜取水泥用量的2.0%~3.0%,应优先采用纯净的生石膏粉作为添加剂,要求通过0.075mm的方孔筛>85%。
双向搅拌桩桩径50cm,设计建议水泥用量55kg/m,具体水泥掺量及喷浆压力根据现场试桩试验确定。
水泥浆制备必须有充分的时间(大于4分钟),以保证水泥浆液搅拌的均匀和水泥的活化。
水灰比(水泥浆)的配置应根据试桩的参数确定(一般为0.45~0.5),浆液进入喷浆池中必须随时搅拌以保证浆液不离析。
施工结束时,水泥浆液必须全部用完。
检测桩的成桩龄期一般应达到28天。
在特殊情况下,施工单位可申请进行14天龄期的检测,经业主批准后进行检测。
龄期小于28天的桩,所测强度值不换算为28天龄期强度,直接采用实测强度进行桩体质量判定。
如不合格,28天龄期时施工单位可申请复测,但复测费用由承包人承担。
1、施工准备(1)施工机械要求:施工设备应选用定型产品,并配有全自动电脑记录仪的设备。
严禁使用非定型产品、自行改装设备,严禁使用没有管道压力表和计量装置的设备。
具体要求如下:1)钻机:采用双电机设备且具有内外嵌套的同心双轴钻杆;内钻杆设置整形旋转叶片并设置喷浆口;外钻杆设置反向旋转叶片。
2)灰浆搅拌机:包括2台容积为0.5m3的全自动制浆仪;泵量50L/min,泵压1500kPa的灰浆泵等。
3)搅拌钻头:钻头直径应与桩的处理直径相同并备齐备件。
定期检查钻头磨损情况,当直径磨损量大于10mm时,必须更换钻头。
4)计量装置:必须安装喷浆量自动记录装置,并应在正式施工前结合试桩由计量部门进行标定,一般包括深度计、流量计、各种压力表、电压表、电流表等。
5)电脑记录仪:电脑自动记录仪应选用定型产品,不得具有存储功能。
应具备现场打印施工过程和成桩资料的功能。
目录一、编制依据.............................................. (1)二、工程概况....................................... . (1)三、试桩目的....................................... . (2)四、工艺介绍. ................................ .. (2)五、钉型双向搅拌桩施工方案........... .......... .. (2)六、人员及机械设备组织 (8)七、施工管理人员配备计划..... (9)八、质量保障措施 (10)九、材料计划表................................................... (12)十、安全技术措施及文明施工 (12)十一、环境保护措施 (19)一、编制依据1、S332安庆至望江改建工程第5标段两阶段施工图设计文件;2、《公路路基设计规范》(JTG D30-2004);3、《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/T D31-02-2013);4、软土路段的地质勘察报告;5、本工程合同要求和招投标文件;6、施工规范及标准:《工程测量规范》(GB50026-2007);《软土地基深层搅拌加固法技术规范》(YBJ225-91);《钉型双向水泥土搅拌桩复合地基技术规程》(苏JG/024-2007)二、工程概况1、我公司承建的S332安庆至望江改建工程第五标段,起止点桩号为K50+000~K67+726.097,线路起于望江县高士镇武昌村自东北向西南沿S332老路布设,终点位于望江县华阳镇新北社区附近S211,全长约17.729公里。
其中武昌湖周边多为软土地基,土质承载力较差。
设计图纸中将K54+168~K54+410、K54+623~K55+959.1段软土地基采用钉型双向水泥搅拌桩方案进行地基加固处理,具体设计参数如下:桩长:5-14m,其中扩大头直径0.9m,长度4-9m,共19080根,115708米;下部桩体直径0.6m,长度0-8m,共10791根,69169米。
天童庄车辆段与综合基地±以下工程(钉形水泥土双向搅拌桩施工方案)编制:审核:批准:日期:中国建筑股份有限公司钉形水泥土双向搅拌桩施工方案一、工程概况1、本工程库外碎石道床区采用钉形水泥土双向搅拌桩加固,桩长延长米67万。
2、钉形水泥土双向搅拌桩正三角形布置,桩径1000/500mm(即扩大头直径1000mm,下部桩径500mm),桩间距1.8m,扩大头高度5.0m,桩长22~25m。
3、水泥采用级普通硅酸盐水泥,设计初定的掺灰量不小于被加固土体质量的15%,水泥浆水灰比为~。
桩顶设置0.6m碎石垫层夹双向50KN/m土工格栅。
图1-1 钉形水泥土双向搅拌桩平面布置图图1-2 钉形水泥土双向搅拌桩构造图二、施工准备1、水田地段排水疏干后挖除地表表层种植土,旱地及荒地地段挖除地表植物根系层,并用购好土回填至原地面;地表低洼积水地段排水疏干并清除表层污泥后填土找平;清除建筑垃圾、建筑残留物及地表硬化层等。
施工场地耐力应满足桩机施工要求。
2、对场地区地表水、地下水、及施工用水水质进行取样复查。
不等使用有侵蚀性水作为施工用水。
3、施工前应完成现场地邻建建筑、道路、地表及地下管线、高压输电线、构筑物、边坡、环境等保护措施,具备施工用水,施工道路畅通。
4、室内配比试验:采集典型软弱层土样,进行室内配比实验,测定各水泥土试块不同年龄期、不同水泥参入量、不同外加剂的抗压强度,寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。
要求28天龄期桩身无侧限抗压强度为。
5、成桩工艺试验,利用室内水泥土配比试验结果进行现场桩试验(不少于3根),以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。
6、主要施工设备、设施配置措施和施工劳动力组织(1)、机械选型:本标段搅拌桩桩长为22~25m,选用DM-3型钉形水泥土双向搅拌桩机能够满足施工需求,拟配备3台DM-3型钉形水泥土双向搅拌桩机进行施工。
(2)设备控制措施(a)进场即由我公司设备部统筹配置性能优良机械按工期筹划所需准时进入施工现场,确保施工顺利开展。
x钉形双向水泥土搅拌桩施工方案麻涌大道延长线升级改造工程钉形水泥土双向搅拌桩施工专项方案编制:审核:批准:湖南中格建设集团有限公司麻涌大道延长线升级工程项目经理部2013年5月钉形水泥土双向搅拌桩专项施工方案一、工程概况1.1 概述水泥搅拌桩具有施工简便、工期短、振动小等优点,在软土地基处理中得到广泛应用,但在应用过程中也发生了水泥搅拌桩存在均匀性差、浆液上冒、受力不合理,人为因素等影响工程质量等问题,钉形水泥土双向搅拌桩吸收了常规水泥搅拌桩的优点,充分利用复合地基应力传递规律,在攻克了常规搅拌桩的严重缺陷后,发明的一种新型与一种全新的施工方法即钉形水泥土搅拌桩与双向水泥土搅拌桩,并获得了国家发明专利,两者有机结合成钉形水泥土双向搅拌桩(简称钉形桩)。
1.2设计要点⑴桩径d:扩大头桩径100㎝,下部桩径60㎝,扩大头长4m.⑵桩距S:本次设计桩距为1.8m。
⑶桩长:钉形桩长度根据设计要求及结合现场地质情况确定,桩端要求穿透淤泥层,要求落在持力性能较好的土层,且进入持力层大于等于0.5~1m;施工前应进行试桩,参照地质报告和逐段试桩结果校对图纸桩长。
⑷材料要求:采用42.5普通硅酸盐水泥,掺入比为18%,桩体28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。
⑸配合比:浆体包括三种材料:水、水泥、工业废石膏,其比例关系为:(0.4~0.5):1.0:0.2。
⑹成桩工艺:施工采用两搅一喷工艺。
⑺褥垫层厚度0.3米,材料采用级配碎石(最大粒径不大于20㎜)。
⑻桩体施工完成一个月后并经过验收合格后,方可填筑路堤或施工加其它荷载,桩身2d龄期的击数N10达到15击或7d龄期的击数N10大于原天然地基击数的一倍以上。
1.2 工程地质情况本段地层在钻探深度范围内按地层成因、岩性及力学性质划分为5大层8个亚层:素填土层、第四系全新统湖积淤质粘土层、第四系全新统冲积粉质粘土层、第四系中更新统冲洪粉质粘土、含砾粉质粘土层、第四系中更新统冲积粘土,下伏基岩为石炭系中风化石灰岩。
浅谈钉型水泥搅拌桩在工程中的应用摘要:本文以浙江省舟山市定沈路东段(后岸新村~富丽岛路)道路工程为例,分析总结了钉型水泥搅拌桩的设计参数选用、材料选择和施工质量控制要素。
验证了钉型水泥搅拌桩在道路工程中的重要地位。
关键词:钉型水泥搅拌桩;工程;应用随着我国道路工程的发展,在路基施工中常常会出现软土地基。
对软土地基的处理比较复杂,有多种处理方法,其中使用钉型水泥搅拌桩技术有一定优势。
其主要是通过搅拌机在软基内部进行水泥的喷入,并进行搅拌,让水泥和土地充分的融合并产生一系列物理反应,进而使得土地的强度和性能得到进一步的提升,但是目前我国钉型水泥搅拌桩技术的使用还存在着一些问题,因此不断的改善水泥搅拌桩的施工效果以及整体道路工程施工质量是未来还需要攻克的课题。
本文以浙江省舟山市定沈路东段(后岸新村~富丽岛路)道路工程为例,分析总结了钉型水泥搅拌桩的设计参数选用、材料选择和施工质量控制要素。
验证了钉型水泥搅拌桩在道路工程中的重要地位。
1 钉型水泥搅拌桩的技术原理以及优点目前我国还有少部分工程作业中会使用到普通的水泥搅拌桩,因为它施工简单、工期短,在施工效率方面有着很大的优势,但是普通的水泥搅拌桩技术本身存在很多弊端,其一普通水泥搅拌桩在施工过程中水泥搅拌不够均匀、冒浆现象比较严重,这个缺点会直接导致整个道路施工工程在质量方面得不到保证,其二普通水泥搅拌桩的处理深度比较浅,并且工程造价较高,这就在很大程度上影响了工程项目在最后的效益,所以钉型水泥搅拌桩技术的出现在很大程度上弥补了过去的不足,它不仅吸取了普通搅拌桩的优点,充分利用复合地基应力传递规律,利用传统的水泥搅拌桩结构作为机架,配合上专用的多功能钻头,通过内外向转杆上叶片的正反向转动形成桩体可以充分的将水泥和软基融合。
钉型水泥搅拌桩技术的技术原理就是利用喷浆搅拌机将软土与水泥浆体在地基深处强力的混合,并接过一系列物理和化学反应,形成强度可以达到道路施工标准的新的结构。
当涂县新黄路下穿铁路段建设工程水泥搅拌桩作业指导书二零一一年十二月新黄路下穿铁路段建设工程第二合同段项目部水泥搅拌桩施工作业指导书水泥搅拌桩是利用水泥作加固剂,使用特制的深层搅拌机械,对地基深处的软土、软弱土原地进行搅拌与加固剂混合后起化学物理反应,对软土或弱土加固的一种方法。
它的使用能提高地基的承载力,减少地基沉降,但水泥搅拌桩施工质量直接影响到加固的效果,为保证加固地基的各项指标符合设计,根据新黄路下穿铁路段建设工程合同文件、图纸及有关技术规范要求,搅拌桩是本项目施工难点,且目前还没有规范依据,故对施工提出以下的技术要求,望参照执行。
一、处理方案采用搅拌桩预压处理方案,搅拌桩采用直径为0.5米,深度一般为8~10米,桩间距为2~2.4米。
用于调整桩顶应力的分布。
布桩形式采用梅花形。
按平行于路线走向布设;桩长及间距参照相应图纸。
搅拌桩处理段和采用固结排水预压处理段的接头部位采用铺设两层双向土工格栅加强过渡处理,在接头部位分别向两侧布设各5米长,格栅设在垫层的顶面、底面。
二、施工前的准备工作1、材料:水泥采用不低于32.5级以上复合水泥,也可采用矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
对进场的同厂家、同品质、同编号、同生产日期的水泥以200T为一检验批,按有关的检验方法做胶砂强度、安定性、细度、凝结时间等项目试验,符合标准时方可使用,但对受潮结块的水泥不允许使用。
所用水泥均应过筛,配置好的浆液不得停滞过长,不得离析,超过2h的浆液不得使用。
各施工点水泥临时储藏区建设要求:选择地势较高、地面整平并压实,支垫高度50CM,水泥下铺垫防潮防水隔层材料,面积满足必须一周使用,搭建临时防雨棚。
2、试验室配合比验证:选择具有代表性的地基土进行技术参数标准试验,检测加固土天然含水量、自然密度、有机质含量、酸碱度。
水泥掺入量为加固土体质量的13%、15%、17%(内掺法),一般为不低于50Kg/m,水灰比不大于0.5,用天然含水量时的加固土(应加固的软土或软弱土)制备7.07CM立方体试件,制备试件用的水泥浆应测其稠度和比重。
钉形水泥土双向搅拌桩在深层软基处理中的设计应用摘要:钉形水泥土双向搅拌桩技术已在铁路、高速公路、港口、码头、市政道路等多个领域百余项工程中得到应用,目前最大处理深度已达28m,最大桩径已达到1.3m;该技术的科学性、先进性和经济性已在工程中得到证明。
本文主要介绍广州市番禺区化龙镇某市政工程软基处理方案。
关键词:软基处理;钉形水泥土双向搅拌桩;设计一、工程概况本次设计项目位于广州市番禺区化龙镇,为东西向市政道路。
道路全长约775m,规划为城市次干路,标准路幅宽度为30m,按双向4车道布置,设计车速40 km/h。
在K0+082.312处设置有一座梁桥,桥上部结构为2-13m预应力空心板梁,下部结构采用钻孔灌注桩接盖梁形式。
本项目场地范围地质情况:在勘探深度范围内,沿线岩土层自上而下主要为第四系耕植土层(Qpd)、填土层(Qml),第四系全新冲积层(Qal)淤泥(淤泥质土)、淤泥质细砂(细砂)、淤泥质土(淤泥)、粉质粘土、砾砂、卵石等。
特点:①淤泥、淤泥质土等软土普遍存在,而且厚度较大、受扰动后强度降低明显,软弱层厚度多在28m左右,最大深度超过30m,处理难度很大。
②场区地下水主要赋存于第四系全新统砂层、碎石层中的孔隙水和赋存于基岩裂隙中的基岩裂隙水。
主要接受大气降水渗入补给,以侧向径流、地表蒸发为主要排泄方式。
勘察期间,测量到的稳定地下水位埋深0.80~1.35m,水位标高5.33~6.24m。
③场地软土层沉积时间短,其厚度较大,固结程度低,地基承载力低,孔隙比大,压缩性大,在附加应力作用下变形量大,渗透性低,固结处理强度增加缓慢,变形速率大且稳定时间长,灵敏度较高,具有触变性及流变性大的特点。
二、软基处理方案的选择常见的深层软土处理方法主要分为排水固结和复合地基处理。
排水固结效果好,造价低,但需要施工工期长,路基要有一定的时间进行预压,鉴于本次工期紧张,设计推荐采用复合地基处理软土。
与常规的水泥搅拌桩相比较,钉形水泥土双向搅拌桩在技术上有着诸多的优势:技术性比较简表本项目软土深度较深,对于这种大规模软土地基深层处理,在满足规范要求和完工后沉降和稳定性的前提下,还应充分考虑工程造价和工期要求。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
浅谈钉形双向水泥搅拌桩施工工艺及质量控制摘要:钉形双向水泥搅拌桩近年来在软弱土地基处理中已经得到广泛的应用,但由于项目所在地不同、处理地基土物理性能的不同,其施工工艺也有很大的不同,这就导致在大面积施工前的试桩尤为关键。
本文通过介绍台州湾大桥及接线工程第TS11标段中钉形双向水泥搅拌桩的试桩工艺流程和检测结果,着重分析了施工中如何控制其质量,充分展示了钉形双向水泥搅拌桩施工工艺流程。
关键词: 软基处理钉形双向水泥搅拌桩施工工艺质量控制1.水泥搅拌桩施工原理及机械构造1.1、水泥搅拌桩施工原理水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。
钉形双向水泥搅拌桩在成桩过程中,由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌,通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩。
(见图一)钉型水泥水泥搅拌桩平面和纵剖面示意图1.2水泥搅拌桩机械构造1.2.1设备名称及技术参数1)、桩机:专用湿喷水泥土搅拌桩桩机2)、箱体:DM-3型(国家专利产品)3)、钻杆:外径Φ127,壁厚10mm;内径Φ89,壁厚 10~ 12mm。
4)、应满足双搅桩设计深度要求。
5)、搅拌钻头:采用厚30mm 的A20钢板切割焊接而成。
6)、灰浆泵:喷泵量≥50L/min,泵压0.2~0.45MPa灰浆搅拌机容积为0.9m3的灰浆搅拌机,每台桩机配2个。
7)、浆量记录仪能自动记录施工过程并打印成桩资料。
计量装置深度仪、流量计、电流表、电压表、压力表等并经计量部门标定。
8)、电力设备满足工程需要的发电机组或市电。
1.2.2、设备构造相关示意图1 机身;2 动力系统;3 动力传动系统;4 内、外钻杆;5 钻头;6 施工场地搅拌模拟图水泥浆流量计测探仪水泥浆喷灌自动记录仪可伸缩叶片1.2.3、试桩目的通过成桩性工艺试验,确定成桩工艺及试验参数,具体达到以下目的:1)、检验室内试验所确定的配合比,水灰比是否合适;2)、掌握下钻、提升的困难程度,确定所设计的下钻提升速度是否能满足试桩要求。
浅析市政道路工程钉形水泥土双向搅拌桩施工技术摘要:水泥搅拌桩施工技术是常用于软土地基加固的工艺,主要利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。
本文结合工程案例,对市政道路软基加固工程钉形水泥土双向搅拌桩施工技术展开了探讨,可为相关类似的工程提供参考借鉴。
关键词:钉形双向搅拌桩;地基加固;施工技术0 引言钉形水泥土双向搅拌桩是将钉形水泥土搅拌桩和双向水泥土搅拌桩的施工工艺相结合而成的一种新型的软土地基处理技术,吸收了常规水泥土搅拌桩的优点,充分利用复合地基应力传递规律,可以根据不同工程的需求,控制钻杆下钻和提升速度、送浆量、进入持力层电流等途径,提高成桩的几率和质量,在施工工期、施工操作的便捷性等方面具有明显优势,加之能够降低振动频率和噪音,因此受到了越来越多的重视与应用。
但一般情况之下,钉形水泥土双向搅拌桩在应用过程中发生一些工程质量问题,会造成对水泥搅拌桩的成桩质量及其处理软基的效果,从而对整个施工质量造成直接影响,所以施工单位应该重视钉形水泥土双向搅拌桩施工技术施工质量,并加以控制,提升其应用效率,保障工程的整体效益。
基于此,笔者结合工程实例,介绍了钉形水泥土双向搅拌桩的工艺原理和进行软土地基加固的施工工艺,从施工难点、工程施工的设备、工艺性的试桩以及质量控制几方面,对钉形搅拌桩的施工技术进行了论述。
1 工程概况某市政道路工程全长共11km,在工程的地质层中有两层不良地质,一是水塘和沟渠表层,二是淤泥质的粉质粘土~粘土。
软土的土层具有流动性、高压缩性、触变性以及不均匀性的特点,道路的填方高度约为5~6m,水塘里的填方高度约为8m,为高填方的软土路堤。
该道路工程底层主要是人工填土层和第四系的全新统冲积层,其土层构成从上到下具体是:(1)1层土层主要为粉质粘土,颜色是灰黄色~灰褐色,较湿润,土壤为可塑性~软塑性,土层中存在少量的灰白色铝土及黑色的氧化物斑,局部有薄层的粉土,土层的厚度约为1~9m。
第29卷第4期 Vo1.29 No.4 建筑施工 BUILDING C0N_sTRUCT10N
钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用 Construction Technique and Application of Nail-Shaped and D0uble—Directi0n Cement-Soil Stirring Pile
口 李仁民 (东南大学岩土工程研究所 南京21 0096)
【摘要】分析了常规水泥土搅拌桩产生桩身质量问题的原因,介绍了钉形水泥土双向搅拌桩施工机械、成桩原理及施工工 艺。通过钉形水泥土双向搅拌桩在高速公路软土地基处理中的应用实例,表明该工艺成桩质量均匀,解决了常规水泥土搅拌桩身 上部强度高、下部强度低的不均匀问题。 【关键词】钉形水泥土双向搅拌桩 施工机械 施工工艺 质量检测 【中图分类号】TU753 ,文献标识码 B 【文章编号】1004—1001(2007)04—0230—03
0概述 由于水泥搅拌桩可以明显提高软弱地基的承载力和减 小软弱地基的沉降量,以及工期短、工效高、无污染和成本低 等优点,水泥土深层搅拌桩在软弱地基处理中得到越来越广 泛的应用。但在应用过程中也存在不少问题,通过对水泥土 搅拌桩应用现状分析研究表明,水泥土搅拌桩产生桩身质量 的原因主要有以下几个方面 -2]:①水泥浆沿桩体垂直分布 不均匀。由于土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用,造 成水泥浆沿钻杆上行,部分水泥浆冒出地面,影响水泥土搅 拌桩桩体中的水泥掺入量,从而出现沿桩体深度的水泥含量 逐渐减少,造成了水泥浆沿桩体的垂直分布不均。②搅拌不 够均匀。水泥土搅拌桩的施工机械采用单向旋转搅拌叶片, 难以把水泥固化剂和软土充分搅拌均匀,造成桩身水泥土中 有大量的土块和水泥结块。③水泥土搅拌桩的有效桩长和有 效处理深度大大减小,且桩体下部强度软低,有时会出现断、 漏、错桩等情况,限制了水泥土搅拌桩的应用。 在充分研究水泥土搅拌桩的加固机理和影响水泥土深 层搅拌桩成桩质量的因素的基础上,针对水泥土搅拌桩在施 工过程中出现冒浆等情况从而导致水泥浆沿桩体垂直分布 不均匀、搅拌不够均匀等问题,刘松玉教授等 成功研制出 钉形水泥土双向搅拌桩施工机械及其施工工艺。本文介绍了 钉形水泥土双向搅拌桩的原理、施工工艺,以及在高速公路 软基处理中的应用实例。
1钉形水泥土双向搅拌桩机械及成桩原理 【作者简介】李仁民(1976一),男,博生。联系地址:南京市四牌楼 2号东南大学土岩木工程研究所(201804),电话:(025)83795680。 【收稿日期】2007—03—19
钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅 拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进,采 用同心双轴钻杆,在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆 口,在外钻杆上安装反向旋转叶片,通过外杆上叶片反向旋 转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥 土的作用,阻断水泥浆上冒,把水泥浆控制在两组叶片之间, 保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀,确保成桩质量; 同时将搅拌叶片设置成可伸缩叶片(注:该叶片可以在地面 以下的任意深度处伸缩),以方便施工水泥土搅拌桩的上、下 不同截面的桩身。钉形水泥土双向搅拌桩即通过搅拌叶片的 伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土 搅拌桩,如图1所示。钉形水泥土双向搅拌桩成桩机械钻头 结构见图2E 。
图1钉形水泥土双向搅拌桩结构,示意图 2施工工艺 钉形水泥土双向搅拌桩的施工工艺如图3所示。具体操 作步骤如下: (1)平整压实场地,放线、定位; (2)搅拌机定位:起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对
维普资讯 http://www.cqvip.com 4f2QQ 李仁民:钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用 第4期 1一搅拌叶片关节点;2一外钻杆;3一内钻杆; 4一固定的搅拌叶片;5一伸缩的搅拌叶片。 图2钉形桩成桩机械钻头结构示意图
(1) (锄 (3) c‘) 【5】 ㈣ m (8) 早■嚣I矗、搅拌机 嚷浆、切 妫目升片,噎提升搅拌伸展叶片、噎浆、切 提升搅拌 菔战定位 土下沉浆 切士下沉 提升搅拌 土下沉
图3钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺
中; (3)切土下沉:启动搅拌机,使搅拌机沿导向架向下切 土,同时开启送浆泵向土体喷水泥浆,两组叶片同时正、反向 旋转切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉,直到扩大头设计深 度; (4)收缩叶片:改变内、外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片 收缩到直径500 mm:切土下沉,两组叶片同时正、反向旋转 切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉、喷浆,直到设计深度; (5)提升搅拌:关闭送浆泵、搅拌机提升,两组叶片同时 正反向旋转搅拌水泥土至扩大头底面; (6)伸展叶片:改变内外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片 伸展到直径1 000 mm;喷浆、提升搅拌至地表或设计桩顶标 高以上50 Cm后,关闭送浆泵。将钻头提升出地表,观察叶片 是否打开,如超出2个叶片未打开,则采用人工打开,在扩大 头部位增加一次下沉、提升搅拌 (7)切土下沉:搅拌机沿导向架向下切土,开启送浆泵, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,直到扩大头设计 深度; (8)提升搅拌:关闭送浆泵,两组叶片同时正反向旋转 搅拌水泥土,直到地表或设计桩顶标高以上50 Cm,完成单 桩施工。
3应用实例问 建设中的某高速公路软土地基设计采用钉形水泥土双 向搅拌桩处理,场地工程地质条件见图4。其中①层为耕植 土:中密,为灰~灰褐色亚粘土,夹植物根茎,中等压缩性土, 埋深约在O~2.O m ②层为淤泥质亚粘土:灰褐色,冲湖积 相,软流塑,很湿~饱和,颗粒较细,粘性较大,下部略含贝壳 碎片,埋深约在2.O~14.O m ③层为亚粘土:灰绿色,冲湖积 相,可~硬塑,湿,颗粒较细,粘性较大,下部略含粉性,含贝 壳、钙质铁等结核,多呈中密状,埋深约在14.O~16.O m;④ 层为亚粘土:绿黄~黄色,上更新统冲湖积相,硬塑,稍湿,颗 粒较细,粘性较大,含铁锰等结核,埋深在16.O m以下(未揭 穿)。 钉形水泥土双向搅拌桩的布桩形式为正三角形,水泥 固化剂采用32.5#普通硅酸盐水泥,水灰比控制在O.5,桩端 穿过软土层进入硬持力层500 mm。钉形水泥土双向搅拌桩 桩长16.5 m,桩径500 mm,扩大头 1 000 mm,桩间距 2.O m,扩大头深度4 m。设计水泥用量: 500 mm部分水泥 用量为65 kg/m;扩大头部分260 kg./m。成桩施工中,搅拌头 的提升和下沉的速度不超过1.0 m/min,浆泵的喷浆压力为 O.4~O.5 MPa。
图4工程地质条件 图5钉形水泥土搅拌桩的试验段现场 在施工过程中,钉形水泥土双向搅拌桩施工中没有发生 丝毫冒浆现象,地面隆起少量松散土体,土体中未发现有水 泥浆存在(图5);而常规水泥土搅拌桩施工中大量水泥浆冒 出,在地表结成大量的水泥块。同时地面隆起也比常规水泥 土搅拌桩小的多。由此可以看出双向水泥土搅拌桩施工工艺
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维普资讯 http://www.cqvip.com 第4期 李仁民:钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用 4Jf2oo7 能够保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量。 成桩28 d后,采用钻孔取芯法结合标准贯入试验对桩 身质量进行了检测,并和常规水泥土搅拌桩进行了对比(图 6),结果显示,钉形水泥土双向搅拌桩沿深度方向桩身标准 贯入击数变化不大,在21~24击之间;而常规水泥土搅拌 桩沿深度方向标准贯入击数变化很大,上部在18~35击左 右,而下部在10击左右,最小的仅5击,且6m以下大都低于 10击。由此可以看出双向水泥土搅拌桩桩身施工质量较高, 且上下均匀。而常规水泥土搅拌桩由于冒浆及搅拌不均匀导 致桩身上部强度极高,下部较低,分布很不均匀,桩身施工质 量较差。 标贯击数 0 20 4o
4结语 0
2 4 6 8 l0 12 图6标准贯入击数沿深度变化图
(1)与常规水泥土搅拌桩相比,钉形水泥土双向搅拌桩 同样施工方便、操作简单,机械在现有的水泥土搅拌桩机械 上改造即可,设备投入少。 (2)有效解决了传统水泥土搅拌桩由于施工过程中冒 浆、搅拌不均匀引起的一系列桩身质量问题,保证水泥土搅 拌桩桩体中的水泥掺入量,提高水泥浆分布的均匀性,桩身 质量大大提高。 (3)由于该桩充分利用了复合地基中上部附加应力大, 下部附加应力小的原理,上部扩大头适应了受力大的特点, 桩间距比传统水泥土搅拌桩大,下部水泥用量大大减少,有 效的节约了工程造价,有着广泛的应用前景。 (4)钉形水泥土双向搅拌桩作为一种新型的地基加固 方法,尚需结合大量的工程实践,对其加固机理及设计方法 进行系统研究。
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