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如何通過試驗來選擇深層攪拌樁的設(shè)計參數(shù)

時間日期：2008-5-21 已被閱讀次：[10958]

廣東威恒輸變電工程有限公司　陳兆春

[摘　要]　本文系統(tǒng)的介紹了在工程中如何通過試驗來選擇深層攪拌樁的設(shè)計參數(shù)。

[關(guān)鍵詞]　深層攪拌樁　試驗　水泥
　　
　　1、前言
　　以水泥作為固化劑的攪拌樁是深層軟土地基工程中常用的樁基形式，220kV丹桂變電站
工程的圍墻、電纜溝、道路等地基就是采用這種地基處理方式。由于缺乏本地區(qū)同類樁的設(shè)
計經(jīng)驗，因此首先要對本工程的深層攪拌樁進行試驗。以下就詳細介紹了本工程如何通過試
驗及試樁來獲得攪拌樁設(shè)計參數(shù)，為有類似情況的工程提供參考。
　　2、場地巖土工程地質(zhì)條件
　　擬建場地位于廣東省佛山市南海區(qū)，原來為菜地，地形大致平坦，地貌上屬于珠江三角
洲平原腹地。根據(jù)《220kV丹桂變電站巖土工程勘察報告》，擬建場地地基土由第四紀沖淤
積層（Qal）和第三紀風(fēng)化基巖（E）組成，自上而下共分九層。
　　第一層為耕土，厚0.5m，由粉質(zhì)粘土組成，場地平整時已基本清除，改填回填砂壓實；
　　第二層為淤泥質(zhì)土：厚9.1～14.3m，頂板相對標高－0.5m，作標貫試驗平均值N=2.3擊
，屬流塑狀高壓縮性土層，為不良地基土；
　　第三層為粉質(zhì)粘土：厚1.4～2.7m，頂板相對標高－9.6～－10.8m，作標貫試驗平均值N
=4.5擊，試驗結(jié)果屬中壓縮性土層；
　　第四層為礫砂、局部粗砂：厚2.7～6.5m，頂板相對標高－12.2～－14.8m，該層作標貫
試驗平均值N=38擊，試驗結(jié)果屬低或中偏低壓縮性土層；
　　第五層為粉質(zhì)粘土：層厚1.2～5.4m，頂板相對標高－15.8～－18.8m，該層作標貫試驗
平均值N=29.9擊，試驗結(jié)果屬中壓縮性土層；
　　第六層為中砂，僅有少量分布，屬中壓縮性土層。
　　以下三層分別為強風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖、微風(fēng)化泥巖，為第三紀風(fēng)化基巖（E）。
　　可見，攪拌樁主要是要處理第一層至第三層的軟弱地基，支撐于第四層，以改善其地基
承載力。
　　3、水泥土試驗
　　為確定220kV丹桂變電站工程深層攪拌樁采用哪種水泥摻入比合適，特在工程現(xiàn)場鉆孔
取土樣到有相應(yīng)資質(zhì)的實驗室做攪拌樁摻入比室內(nèi)加固試驗（養(yǎng)護室的溫度為20±2℃，濕
度大于90％，試驗所用的水泥與試樁所用水泥一致，均為三水北江水泥實業(yè)有限公司生產(chǎn)的
“飛鹿” 牌32.5R普通硅酸鹽水泥），所取土樣主要為淤泥和淤泥質(zhì)土，分別采用水泥摻入
比12％、15％、18％，分別檢驗了齡期為7天、14天、28天、60天、90天的水泥試塊抗壓強
度，每組試驗有6個試塊，共90個試塊，最后得出試驗結(jié)果見表1.1、1.2、1.3。
根據(jù)攪拌樁摻入比室內(nèi)加固試驗結(jié)果，設(shè)計初步?jīng)Q定采用水泥摻入比為15％（設(shè)計
要求單樁承載力大于70kPa，復(fù)合地基承載力要求大于100kPa）。
　　4、試樁
　　由于缺乏本地區(qū)同類樁的設(shè)計經(jīng)驗，也為了確定深層水泥土攪拌樁的施工工藝，特要求
做深層水泥土攪拌樁試樁。試樁需做濕法和干法兩組試驗。
　　第一組（濕法）共50根樁，樁排成10行，每行5根樁，樁與樁成正方形布置，間距
為1250mm，依次編號為1～50＃樁。相關(guān)參數(shù)如下：
　　1)水泥土攪拌樁的樁徑為φ500，水泥摻入比為15％，水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥。
　　2)水泥土攪拌樁支承于第四層（粗砂、礫砂、局部圓礫），要求進入該層0.5米，預(yù)計
樁長約14.0米。
　　3)本次試樁布置在站前區(qū)小廣場處，以便利用。
　　4)施工過程中，應(yīng)認真記錄施工中的各種操作參數(shù)，下鉆及提升的阻力情況等。以便根
據(jù)試驗結(jié)果，確定正式施工參數(shù)。
　　第二組（干法）共50根樁，樁緊接著第一組樁，布置及間距與濕法相同，依次編號
為51～100＃樁，相關(guān)參數(shù)同濕法。
　　試樁施工中，嚴格控制機頭的鉆進速度(1.8m/min)及提升速度(0.9m/min)，注意保
證樁頭的質(zhì)量（采用停留噴粉或噴漿30秒的方法），用電子秤或電子自動記錄儀來記錄每米
噴粉量（濕法則記錄總噴漿量及平均噴漿量），如發(fā)現(xiàn)噴粉量或噴漿量不足，則采用復(fù)攪復(fù)
噴的方法來保證樁身質(zhì)量（試樁時未發(fā)生）。
　　5、試樁檢測
　　為了查明試樁的質(zhì)量，依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，特要求做試樁檢測。具體檢測
要求如下：
　　1）水泥土強度檢測：
　　I. 7天齡期強度的檢測：施工后第7天，用輕便觸探（N10）試驗。檢測水泥土上部4.0
米范圍內(nèi)的強度，要求每1.0米做一次試驗，必須先鉆孔，后試驗，記錄擊數(shù)。干法和濕法
中各做3根樁，鉆孔須采用水泥漿灌滿。
　　II.28天齡期強度的檢測：施工28天后，做抽芯試驗，檢驗成樁質(zhì)量和樁長，同時取芯
樣做室內(nèi)水泥土強度試驗。每2米取一個土樣，干法和濕法中各做3根樁，鉆孔須采用水泥漿
灌滿。
　　2）水泥攪拌樁單樁靜載試驗：
　　I.根據(jù)水泥土強度檢測結(jié)果，僅選擇強度高者做靜載試驗。
　　II.單樁靜力載荷試驗：施工28天后，做單樁靜力載荷試驗。本工程單樁承載力要求大
于70kN。本次試驗做3根樁。
　　III.單樁靜力載荷試驗的深度為現(xiàn)有地面下0.6米。
　　IV.試驗方法：慢速維持荷載法。
　　3）水泥攪拌樁復(fù)合地基靜載試驗：
　　I.根據(jù)水泥土強度檢測結(jié)果，僅選擇強度高者做靜載試驗。
　　II.復(fù)合地基載荷試驗：施工28天后，做復(fù)合地基載荷試驗。本工程復(fù)合地基承載力要
求大于100kPa。本次試驗做3組，每4根樁為一組。
　　III.復(fù)合地基載荷試驗的深度為現(xiàn)有地面下0.3米。
　　IV.試驗方法：慢速維持荷載法。
　　根據(jù)設(shè)計對試樁的試驗要求，由有資質(zhì)的檢測單位完成了此次試驗。試驗完成以下工作
量：輕便觸探試驗6點，進尺24米；抽芯試驗6根樁，每樁鉆一孔，共鉆6孔，完成抽芯總進
尺95.72米，其中水泥土進尺86.30米，持力層進尺9.42米，取水泥土芯樣25組做單軸抗壓強
度試驗，現(xiàn)場標準貫入試驗9次；單樁豎向抗壓靜載3根樁，四樁復(fù)合地基靜載4點�，F(xiàn)將試
驗結(jié)果報告如下：1）輕便觸探試驗在干法和濕法中各選擇了三根樁，分別在樁深0.7～1.00
m、1.70～2.00m、2.70～3.00m、3.70～4.00m實測標貫擊數(shù)，干法和濕法擊數(shù)差別不明顯，
綜合評價濕法施工的攪拌樁擊數(shù)稍高。其標貫平均擊數(shù)見表2：
2）抽芯試驗在干法和濕法中各選擇了三根樁，從現(xiàn)場芯樣看兩種方法施工的攪拌樁
均只有上部（0～7m左右）樁身水泥攪拌較均勻，膠結(jié)較好，水泥土芯樣均呈柱狀或塊狀，
堅硬狀態(tài)，其下樁身水泥攪拌不均勻，膠結(jié)較差，芯樣多呈土柱狀，其間夾塊狀水泥土，大
多硬塑狀，局部可塑狀，總體評價濕法比干法膠結(jié)好些；施工樁長與試驗樁長基本一致；樁
身水泥土抗壓強度干法有部分比較低（為0.137～2.96MPa），而濕法強度較高（絕大部分在
1MPa以上）；樁長為13.9～14.3米，樁端支承于中密砂層；從抽芯結(jié)果評價，濕法比干法施
工好些。
　　3）靜載試驗有三根樁進行單樁豎向靜載和三點四樁復(fù)合地基靜載試驗：①單樁豎向抗
壓靜載試驗：Y1（56＃）、Y4（91＃）單樁極限承載力值達到設(shè)計要求（>70kN），Y5（80
＃）單樁極限承載力值為63kN；②四樁復(fù)合地基承載力靜載試驗：Y2（92＃、93＃、97＃、
98＃）、Y3（62＃、63、67＃、68＃）、Y6（78＃、79＃、83＃、84＃）復(fù)合地基承載力特
征值均滿足設(shè)計要求的100kPa。
　　根據(jù)試樁的檢測結(jié)果，可見深層攪拌樁在本工程中采用濕法比采用干法好，雖然80＃樁
（濕法）的單樁承載力檢測沒有達到設(shè)計要求，但是考慮到本工程主要以復(fù)合地基承載為主
，同時根據(jù)攪拌樁摻入比室內(nèi)加固試驗報告，可知水泥土的抗壓強度隨著齡期仍有一定的增
長，因此攪拌樁還是能滿足本工程的使用要求的。至于攪拌樁身下半段水泥攪拌不均勻的問
題，可以通過適當調(diào)整施工參數(shù)（主要是放慢鉆進及提升速度）來改進。因此設(shè)計決定在本
工程中采用φ500噴漿深層攪拌樁（濕法），水泥摻入比為15％，水泥采用32.5R普通硅酸鹽
水泥，樁長約為14.0m。
　　本工程的深層攪拌樁經(jīng)過緊張的施工后，其檢測的結(jié)果表明其滿足原來設(shè)計的要求，圓
滿的完成了工程。

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