 |
 |
|
協(xié)會(huì)刊物
|
淺談地質(zhì)條件對(duì)深層攪拌樁成樁質(zhì)量的影響 |
| |
時(shí)間日期：2011-9-15 已被閱讀次：[9413] |
佛山市佛利建設(shè)工程有限公司 羅啟鉅
[摘 要] 根據(jù)工程實(shí)例，闡述地質(zhì)條件對(duì)攪拌樁成樁質(zhì)量的影響。
[關(guān)鍵詞] 深層攪拌樁 加固機(jī)理 地質(zhì)條件 軟硬土層
1、深層攪拌樁的應(yīng)用現(xiàn)狀
深層攪拌樁具有施工快、成本低,對(duì)周邊環(huán)境及相鄰建筑物影響較少，成樁后具有一定的強(qiáng)度和防滲穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于形成復(fù)合地基、支護(hù)結(jié)構(gòu)、防滲帷幕等。
深層攪拌樁是利用深層攪拌機(jī),沿深度方向?qū)④浲僚c固化劑(水泥漿或水泥粉、石灰粉,外加一定量的摻合劑)就地進(jìn)行強(qiáng)制攪拌,使土體與固化劑發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),形成具有一定整體性和一定強(qiáng)度的加固體。這種地基處理技術(shù)適用于處理包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂性土、泥炭土等各種成因的飽和軟粘土, 含水量較高且地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120KPa的粘性土等地基。深層攪拌樁所用固化劑種類較多,有水泥類、石灰類、粉煤灰類、瀝青類、泥漿類、化學(xué)材料類等,但最常用的仍然是水泥類,因此具有取材便利、適用土質(zhì)范圍廣泛、加固后所形成的水泥土強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
2、加固機(jī)理
深層攪拌加固原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程。在水泥加固土中，由于水泥的摻量不大，僅占被加固土重的5％～20％，水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)——土的圍繞下進(jìn)行，硬凝速度緩慢且作用復(fù)雜。目前初步認(rèn)為，水泥加固軟土主要產(chǎn)生下列反應(yīng)。
�。�1）、水泥的水解和水化反應(yīng)。水泥遇水后，顆粒表面的礦物很快與水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣與含水鐵酸鈣等化合物。其中前兩種化合物迅速溶于水中，使水泥顆粒新表面重新暴露出來，再與水作用，這樣周圍水溶液就逐漸達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和后，水分子雖繼續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新生成物已不能再溶解，只能以細(xì)分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液，形成凝膠體。
（2）、離子交換和團(tuán)�；饔�。土體中含量最多的二氧化硅，遇水后形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na＋和鉀離子K＋，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中的鈣離子Ca＋＋進(jìn)行當(dāng)量離子交換，這種離子交換的結(jié)果，使大量的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒。水泥水化后生成的凝膠粒子的比表面積，約是原水泥的比表面積的1000倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，具有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來，形成水泥蜂窩結(jié)構(gòu)，并封閉各土團(tuán)之間的空間，形成堅(jiān)硬的聯(lián)體。（3）硬凝反應(yīng)。隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子Ca＋＋，當(dāng)鈣離子的數(shù)量超過上述離子交換的需要量后，則在堿性的環(huán)境中，使組成土礦物的二氧化硅及三氧化鋁的一部分或大部分與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，隨著反應(yīng)的深入，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶礦物，這種重新結(jié)合的化合物，在水中和空氣中逐漸硬化，增大了土的強(qiáng)度，且由于水分子不易侵入，因而具有足夠的穩(wěn)定性。
3、工程實(shí)例和地質(zhì)條件
西樵海舟水閘位于樵桑聯(lián)圍南海區(qū)西樵鎮(zhèn)西堤8＋065處，主要負(fù)責(zé)大南片的引排水任務(wù)。其主體的地基處理，經(jīng)方案比選后采用攪拌樁復(fù)合地基，設(shè)計(jì)樁徑Φ500，樁頂平底板底，樁頂高程參照工程量清單表，位于齒墻處的攪拌樁，樁頂相應(yīng)減低到齒墻底，總工程量約10000m。其中施工要求如下：①基礎(chǔ)底面預(yù)留500厚原樣土，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時(shí)，應(yīng)將上部質(zhì)量較差樁段挖去；②采用425＃普通硅酸鹽水泥，每米樁滲入70kg水泥，攪拌漿液水灰比按0.45～0.5控制；③施工時(shí)施噴下沉及提升速度少于0.8米/分，每條樁上部0～3米段至少重復(fù)攪拌一次。
根據(jù)巖石工程勘察報(bào)告，本工程地層主要為：①、場地土屬軟弱土類型，建筑場地類別為Ⅱ類；②、場地內(nèi)第 �。�2）層淤泥質(zhì)土與粉砂互層，為高壓縮性軟弱土層，為不良堤基土，屬對(duì)建筑抗震不利地段；③、場地內(nèi)的地下水主要賦水層為第四系砂土層，即第（3）～（5）層，含水量較豐富，與河水有一定的水力聯(lián)系；④、當(dāng)發(fā)生烈度為7度的強(qiáng)烈地震時(shí)，第（3）層粉砂層當(dāng)呈松散狀時(shí)可能會(huì)發(fā)生液化，其液化等級(jí)為輕微；⑤、第（3）層粉砂土易發(fā)生過渡型或管涌的滲透變形；第（4）層中砂土易發(fā)生管涌或過渡型滲透變形，屬不良地址現(xiàn)象，對(duì)建筑抗震不利；⑥、地下水主要賦存于第四系砂土層，具有中透水性，與河涌水有一定的水力聯(lián)系，水量較豐富。
4、地質(zhì)條件對(duì)成樁質(zhì)量的影響
淤泥和淤泥質(zhì)軟土中常常含有有機(jī)質(zhì)，高有機(jī)質(zhì)土是工程中的棘手問題。有機(jī)質(zhì)的存在會(huì)使土體具有較大的水溶性、塑性膨脹性、低滲透性和一定的酸性，且能吸附鈣離子，這些特性的嚴(yán)重地阻礙水泥發(fā)生水化反應(yīng)和加固土強(qiáng)度的增長。且軟土在地層分布形式上經(jīng)常存在成層不均勻的情況，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)層理和透鏡體，有些不連續(xù)土層甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高壓縮性、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)低等特點(diǎn)，易產(chǎn)生蠕動(dòng)、不均勻沉降及側(cè)向滑移等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。
本工程采用深層攪拌樁復(fù)合地基處理技術(shù)，樁徑為500mm，樁長約為8.0m，水泥強(qiáng)度為42.5R，用量為70kg/m ,采用四攪雙噴法，采用SP－5I型深層攪拌樁機(jī)施工。
因本工程地下水比較豐富，且有一定的水壓力，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理單位同意，我施工方在內(nèi)涌引水渠EF段進(jìn)行攪拌樁施工時(shí)，將攪拌樁機(jī)的施工平臺(tái)提高1.5m（規(guī)范要求基礎(chǔ)底面以上宜預(yù)留500mm厚的土層，攪拌樁施工到地面，開挖基坑時(shí)，應(yīng)將上部質(zhì)量較差樁段挖去）。待我方完成本段的施工任務(wù)進(jìn)行攪拌樁輕便觸探試驗(yàn)時(shí)（樁身齡期達(dá)到天）發(fā)現(xiàn)，本施工段基礎(chǔ)土質(zhì)為含水率較大的陶瓷黃泥土，建基面以下1.5m沒有攪拌樁成樁，且出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。我方隨即向建設(shè)單位查閱相關(guān)歷史資料，記載該段為樵桑聯(lián)圍險(xiǎn)段，以前曾出現(xiàn)缺堤現(xiàn)象，后來回填土后興建房屋。我方分析其原因可能是土的塑性較高，膨脹性增大，滲透性力降低，從而使水泥土強(qiáng)度降至很低水平，導(dǎo)致無法固結(jié)，影響水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，從而降低加固土的強(qiáng)度。
根據(jù)上述情況，我方提出進(jìn)行基礎(chǔ)處理的設(shè)計(jì)修改變更，得到設(shè)計(jì)院的同意，并作出以下修改：（1）該段增加回填中粗砂1m的基礎(chǔ)處理，分層填筑，并振實(shí)；（2）該段建筑物外1m范圍設(shè)計(jì)輕型井點(diǎn)降水10個(gè)，減少地下水壓力對(duì)基礎(chǔ)施工的影響。我方按照設(shè)計(jì)變更要求完成該段的基礎(chǔ)處理施工，并邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和業(yè)主對(duì)基礎(chǔ)處理施工進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，作出以下驗(yàn)收結(jié)論：該段已無出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，并且基礎(chǔ)換填砂的密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，同意進(jìn)行下一道工序的施工。
西樵海舟水閘工程現(xiàn)已按設(shè)計(jì)完成全部施工任務(wù)，內(nèi)涌引水渠EF段出現(xiàn)較少的沉降量，但并沒有出現(xiàn)不均勻沉降，滿足工程使用要求。
5、結(jié)論
水泥土攪拌樁施工工期短，無公害（震動(dòng)、噪聲、排污和擠壓），造價(jià)低，適應(yīng)范圍廣，對(duì)防止地基液化有很大作用，加固后附加沉降較少，得到設(shè)計(jì)人員和業(yè)主的認(rèn)可，因而其應(yīng)用越來越廣，但影響攪拌樁施工質(zhì)量的因素有很多，應(yīng)用中注意以下問題：
�。�1）、對(duì)于要進(jìn)行地基處理的施工段，工程地質(zhì)勘察院要進(jìn)行針對(duì)性的地質(zhì)勘測，為減少以后的工程建設(shè)投資增加。
�。�2）、施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，且注意攪拌均勻，提升和下沉速度不得太快。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)參照儀表上面的電流表讀數(shù)判斷是否已進(jìn)入持力層，樁底必須進(jìn)入持力層0.5m，然后在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30秒。
�。�3）、盡量采用噴漿法施工工藝，以免因噴粉攪拌不均勻而產(chǎn)生質(zhì)量事故。水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每10米樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)大概為32.5min，注漿壓力不小于1.5MPa。
�。�4）、未固結(jié)的填土、粘性土不宜采用攪拌法加固，因該類土?xí)䦟?duì)加固體產(chǎn)生負(fù)摩擦力，降低加固體的承載力。
參考文獻(xiàn)：
[1]李芳.影響軟土地基粉噴樁質(zhì)量的地層與土質(zhì)因素【J】.公路交通科技，1996，（3）：16－20.
[2]黃新.水泥土加固機(jī)理初探【J】.巖土工程學(xué)報(bào)，1994，（11）.
[3]JGJ94－94 建筑樁基技術(shù)規(guī)范
[4]JGJ106－2003 建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范
|
|
|
|
|
|
 |
