地基加固與處理論文25(共12頁)

1、地基加固(ji )與處理排水粉噴樁復(fù)合地基處理(chl)方法 學(xué) 院： 中南大學(xué)土木工程(tm gngchng)學(xué)院 班 級： 土木1109 姓 名： 李相陽 學(xué) 號： 1208111216 教 師： 聶如松 時 間： 2014年10月22日 目錄(ml)1、概述(i sh)1.2、工作(gngzu)原理43、設(shè)計方法54、施工工藝75、效果檢驗96、工程案例107、參考文獻(xiàn)11排水粉噴樁復(fù)合地基(dj)處理方法摘 要：為了工程建設(shè)，經(jīng)常需要對不良地基進(jìn)行處理和加固、在地基處理和加固方面，工程地質(zhì)和巖土工程界的學(xué)者和技術(shù)人員進(jìn)行了不懈的努力，在既有技術(shù)理論的基礎(chǔ)上取得了許多成果，積累了豐富的經(jīng)

2、驗，促使新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)。本文針對(zhndu)目前出現(xiàn)的地基處理新方法作了全面的概括和分析，對其處理的原理、施工工藝和適用場合做了簡單的介紹,為地質(zhì)條件不好(b ho)或軟弱地基處理方法的選擇提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：地基處理，排水粉噴樁，原理(1)概述粉噴樁復(fù)合地基以及豎向排水體聯(lián)合加載預(yù)壓雖然在處理軟土地基方面有著各自的優(yōu)點， 但是它們各自有著一定的缺陷。粉噴樁處理費用過高，豎向排水體處理工期過長這都是工程實踐所證明的。怎樣解決這些問題是現(xiàn)代巖土工程師所考慮的問題。粉噴樁處理過程可能出現(xiàn)如下不良現(xiàn)象：粉噴樁在處理地基時如存在臨空面時，粉噴樁施工會引起邊坡失穩(wěn)；在已有構(gòu)筑物附近施工，會引起

3、地面開裂、構(gòu)筑物受損等現(xiàn)象；施工完后粉噴樁突然下沉等。分析其原因認(rèn)為是由于：粉噴樁施工時的壓縮空氣對周圍土體施加的側(cè)向壓力；攪拌葉片攪拌時對周圍土體施加的剪切力。因此，考慮到粉噴樁施工過程中所產(chǎn)生的上述不良作用，同時結(jié)合塑料排水板具有縮短土體排水路徑、加快土體固結(jié)速度的特點，東南大學(xué)巖土工程巖土所提出了排水粉噴樁復(fù)合地基(即簡稱排水粉噴樁)。該工法充分考慮了粉噴樁與豎向排水體的各自特點，把粉噴樁與豎向排水體處理技術(shù)的優(yōu)點體現(xiàn)出來。因為，粉噴樁施工時的噴粉壓力對樁周土體產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，而塑料排水體的存在，對樁周土體超靜孔隙水壓力的消散起著積極作用。同時，由于塑料排水板的排水、通氣作用，使粉噴

4、樁施工時噴粉更為順暢，特別是深部樁身質(zhì)量會比常規(guī)粉噴樁樁身質(zhì)量好，而深部樁身質(zhì)量較差是常規(guī)粉噴樁施工中存在的一個不爭的事實。(2)工作(gngzu)原理粉噴樁施工(sh gng)對樁周土體的劈裂(p li)作用粉噴樁施工過程由于側(cè)向噴粉壓力作用，樁周土體的抗拉強度又非常小，因此在粉噴樁施工過程中，噴粉壓力會對樁周的土體產(chǎn)生一種劈裂作用(圖1)。排水粉噴樁由于在樁周加設(shè)了塑料排水板，致使粉噴樁施工過程中所產(chǎn)生的噴粉氣流在土體中的流動更為順暢，因此，排水粉噴樁施工過程對樁周土體的劈裂作用更為顯著。這種劈裂作用是由氣體壓力所致，因此稱之為氣壓劈裂。氣壓劈裂可以理解為：由于氣壓的作用，在巖體或土體中引

5、起裂縫的發(fā)生與擴(kuò)展的一種物理作用現(xiàn)象。 圖1 氣壓劈裂作用由于劈裂作用，樁周土體的滲透系數(shù)大大增加，這是一個較難以量化的參數(shù)?，F(xiàn)場排水粉噴樁單樁試驗中，通過對樁周土體超靜孔隙水壓力消散速度的測試分析，發(fā)現(xiàn)在劈裂作用下，在不到2d的時間里，就可以使施工中在樁周土體中所產(chǎn)生的幾千帕斯卡的超靜孔隙水壓力消散完畢。因此可以假設(shè)，在粉噴樁施工中，超靜孔隙水壓力消散、土體固結(jié)過程符合Barron的固結(jié)理論，應(yīng)用Barton的徑向固結(jié)度計算公式，由現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，可推算出在劈裂作用后，樁周土體徑向滲透系數(shù)變化。由于劈裂作用，使樁周土體的滲透系數(shù)增大，大大縮短了載荷作用下地基土達(dá)到一定固結(jié)度所需的時間。排水粉噴

6、樁工法對樁身質(zhì)量(zhling)的影響粉噴樁施工中樁身質(zhì)量的好壞直接影響著復(fù)合地基承載力的高低，在常規(guī)粉噴樁施工中，深部的樁身質(zhì)量往往偏低。相關(guān)研究表明，當(dāng)攪拌深度超過一定(ydng)深度后，在黏性較大的淤泥或黏性土中，固化料噴出困難，噴攪不勻，嚴(yán)重影響了樁體強度。當(dāng)粉噴樁長度超過100m時，粉噴樁下部沒有形成一定形狀的樁體，僅僅是少量的水泥與原來的地基土層拌和在一起，發(fā)生了很少的化學(xué)反應(yīng)，還未達(dá)到足夠的成樁強度。究其原因，主要是因為：在粉噴樁施工(sh gng)過程中，當(dāng)鉆頭攪拌到深部后，此時噴嘴處的水壓力要比淺部要大，而噴粉壓力在整個施工過程中的變化則很小，因此水泥粉就難以從鉆頭中噴射出來

7、。導(dǎo)致了粉噴樁在深部施工時，噴粉壓力對樁周土體的影響由于圍壓的增加而減小了。在噴嘴附近，由于圍壓過大，使得噴粉有可能不連續(xù)，從而使粉噴樁樁身的攪拌不均勻，成樁質(zhì)量差，強度低。在排水粉噴樁的施工過程中，由于在樁周設(shè)置了塑料排水板，在噴射過程中，會產(chǎn)生氣壓劈裂作用(如圖2)。由于氣壓劈裂作用，樁周土體產(chǎn)生裂縫，裂縫會延伸到塑料排水板，致使粉噴樁施工過程所產(chǎn)生的氣體壓力迅速得以排放。從而使水泥粉可以順暢從噴嘴中噴出，使粉噴樁在攪拌過程中水泥土的攪拌更為均勻，樁身質(zhì)量更好。圖2 排水粉噴樁施工過程的劈裂作用 圖3 排水粉噴樁施工的平面布置（3）設(shè)計方法 1粉噴樁的設(shè)計方法及其注意事項1.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1.

8、1.1基準(zhǔn)(jzhn)期及容許工后沉降柔性路面設(shè)計使用年限為15年，按目前通常的做法，基準(zhǔn)期亦為15年，即從開放(kifng)交通之日起至路面大修(d xi)日止，所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm，涵洞及箱型通道處取20cm，其它人工構(gòu)造物與路堤毗連處取10cm。1.1.2穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)以K1.2控制。1.1.3加載速率加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性，設(shè)計采用兩種平均速率：粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d，其余取10cm/d。施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測的結(jié)果予以調(diào)整。1.1.4預(yù)壓期粉噴樁處理的路段預(yù)壓期一般采用60d，

9、且一般不需上預(yù)壓土，預(yù)留沉降量靜置即可。1.2粉噴樁的設(shè)計粉噴樁的樁徑一般為50cm，設(shè)計的樁長宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm。樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān)，最小樁距宜為1.11.2m，樁位在平面上呈正三角形（梅花形）或矩形布置。為改善路堤底面的受力條件，粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右石灰土墊層（摻灰量以8%為宜）。經(jīng)計算，如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm，則其地基宜采用粉噴樁處理，樁間距宜采用1.11.2m。對于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理。 經(jīng)計算，如樁基橋臺位置工后沉降量大于30cm，則對其臺前及臺后地基

10、用粉噴樁處理，再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺后路基填筑。對于沉降量小于30cm而大于10cm的位置，臺前不用粉噴樁處理而直接做樁基，臺后則采用土工合成材料加筋配合等載或超載預(yù)壓進(jìn)行處理。橋臺處粉噴樁距宜采用1.11.2m，處理長度不小于5倍橋臺高度，設(shè)置1/41/3長度的過渡段，并以采用樁距逐漸增大的過渡方法為宜。對于一般路基(lj)段，經(jīng)計算如工后沉降量大于45cm，則宜采用粉噴樁處理(chl)軟基，樁間距(jin j)應(yīng)根據(jù)經(jīng)粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm，則采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行處理。 用粉噴樁處理路段路堤的預(yù)壓高度為路槽設(shè)計高加預(yù)壓

11、期沉降量，即預(yù)壓期末（一般為60d）路槽頂面應(yīng)沉到設(shè)計高，鋪筑路面前無需移去預(yù)壓土方量，僅需整理路槽即可。1.3施工觀測1.3.1沉降觀測1.3.1.1觀測點位的布設(shè)觀測點布設(shè)在路堤中心（以距離中心線50cm左右為宜）及兩側(cè)路肩，一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測斷面，預(yù)壓施工高度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測斷面，跨度小于30m時僅在一端設(shè)置，觀測斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞（包括箱形通道）處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測點，觀測點位于涵背一側(cè)，離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等（超）載預(yù)壓段接頭處，應(yīng)在離開接頭各1

12、0m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測點，以觀測不同處理方案的沉降差異，距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處，應(yīng)分別布置一組沉降觀測點。1.3.1.2觀測頻率路堤施工期：每填兩層觀測一次，路堤填高超過極限高度之后，每3d觀測一次，直至穩(wěn)定再轉(zhuǎn)入正常觀測。 預(yù)壓期：第一個月每7d觀測一次，第二個月至第三個月每15d觀測一次，從第四個月起每一個月觀測一次，直到鋪筑路面前。 路面結(jié)構(gòu)層施工期：一般分為底基層、基層和面層，各層次的沉降觀測每填筑一層至少應(yīng)觀測一次。路面施工結(jié)束后，每月觀測一次，至交工驗收。1.3.1.3水準(zhǔn)點的設(shè)置水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在不受垂直和水平方向變

13、形影響的堅固的地基或永久建筑物上，宜選擇在老路有灌注樁的橋梁上，多年老房子的地坪上或巖石山體等處，其位置應(yīng)盡量滿足觀測時不轉(zhuǎn)點的要求，每三個月用路線測設(shè)中設(shè)置的水準(zhǔn)點作為基準(zhǔn)點，對設(shè)置的臨時水準(zhǔn)點校核一次。橋梁工程結(jié)束時，為了減少沉降觀測由地面水準(zhǔn)點傳遞到路面的高差影響，可將地面水準(zhǔn)點轉(zhuǎn)測到有灌注樁的橋頭耳墻角上。1.3.2側(cè)向位移(wiy)（穩(wěn)定）觀測1.3.2.1側(cè)向(c xin)位移點及其基樁的布設(shè)側(cè)向(c xin)位移點布設(shè)在路堤兩側(cè)的坡腳處，基樁必須布設(shè)在坡腳外路堤沉降影響范圍以外，一般情況下應(yīng)布設(shè)在離坡腳20m以外。觀測斷面僅在預(yù)壓施工高度超過5m的路段上設(shè)置，縱向間距為50m。1

14、.3.2.2觀測及其頻率側(cè)向位移樁和基樁設(shè)置好以后，采用鋼尺量測位移樁與基樁之間的距離，量測鋼尺的拉力為5kg，有條件時也可用紅外測距儀量測。觀測工作在路堤填高超過極限高度時開始，其頻率為每天觀測一次，直至路堤達(dá)到設(shè)計的施工標(biāo)高。1.4不穩(wěn)定狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)路堤在填筑過程中，若中心日沉降量達(dá)到1.5cm/d，或日側(cè)向位移量達(dá)到0.5cm/d時，標(biāo)志著不穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)，應(yīng)立即停止加載。1.5路面鋪筑前沉降穩(wěn)定的判斷當(dāng)連續(xù)三個月觀測的沉降量平均不超過5mm時，可以卸載并開始路面鋪筑工作。(4)施工工藝排水粉噴樁工法是由豎向排水體與粉噴樁相結(jié)合的一種新型軟基處理方法，其施工順序直接影響著復(fù)合地基的處理效

15、果。對于大面積軟基，利用該工法進(jìn)行處理，其經(jīng)濟(jì)性良好。為了便于施工，豎向排水體采用塑料排水板。所謂排水粉噴樁，就是將塑料排水板與粉噴樁兩種地基處理方法有機結(jié)合起來，形成的一種新型的軟基處理方法。粉噴樁與塑料(slio)排水板均采用(ciyng)梅花形布置，如圖3。在進(jìn)行排水粉噴樁施工前，清理平整場地，清除(qngch)高空和地面障礙物；測量放線、測量地面平整后標(biāo)高。砂墊層的施工砂墊層的鋪設(shè)為排水粉噴樁施工的第一步，砂溝的位置應(yīng)布置在塑料排水板連線上，同時注意以下幾點：a用人工或挖槽設(shè)備按施工圖開挖溝槽，溝槽深度和寬度嚴(yán)格按設(shè)計文件進(jìn)行，溝槽深度以50cm為宜，寬度為20cm；b鋪設(shè)砂墊層，選擇

16、中粗砂作為砂墊層的原料，鋪設(shè)在已開挖好的溝槽內(nèi)，簡單壓實；c路基兩側(cè)開挖邊溝以利塑料排水板在施工時的排水，同時防止砂墊層污染。塑料排水板施工在砂溝開挖好，填上砂形成砂溝后，進(jìn)行塑料排水板打設(shè)。塑料板打設(shè)按以下幾點要求與施工工序進(jìn)行：根據(jù)打設(shè)板位進(jìn)行打設(shè)定位；將塑料帶通過導(dǎo)管穿出；安裝管靴；沉設(shè)導(dǎo)管；開機打設(shè)至設(shè)計標(biāo)高；提升導(dǎo)管；剪斷塑料排水板；檢查并記錄板位等打設(shè)情況；移動打設(shè)機至下一板位。施工過程中的注意事項a嚴(yán)格按施工圖設(shè)計的位置、深度及間距進(jìn)行測放。排水板的頂部伸入砂墊層至少30cm，使其與砂墊層溝通，保證排水暢通。b插板機上設(shè)有明顯的進(jìn)尺標(biāo)記，以控制排水板的打設(shè)深度。c塑料排水板在打設(shè)

17、過程中應(yīng)保持排水帶不扭曲，透水膜不被撕破和污染。d打設(shè)過程中，當(dāng)塑料排水板長度不夠時，不允許使用搭接延續(xù)的塑料排水板，以確保排水性能，須將不夠尺寸的排水板拋棄。e排水板與錨銷連接可靠，并且錨銷與導(dǎo)管下端口密封要嚴(yán)，以免進(jìn)泥。施工中采用h形錨銷，一是防止打設(shè)過程中土層與插板直接接觸，損傷排水板；二是防止泥土進(jìn)入導(dǎo)管。f打設(shè)后外露(wi l)的排水板不得(bu de)遭污染，應(yīng)及時(jsh)清除排水板周圍帶出的泥土并用砂填實。g進(jìn)場堆放在現(xiàn)場的塑料排水板應(yīng)予遮蓋，防止長時間暴露在陽光中造成老化。施工質(zhì)量控制要點a塑料排水板施工允許偏差：板距偏差為15cm，豎直度偏差小于15，板長要求不小于設(shè)計長度

18、；b塑料排水板透水濾套不得被撕破、劃裂及污染，如發(fā)生上述現(xiàn)象須將破損段裁掉，以免影響排水板的有效工作性能；c塑料排水板搭接采用濾套內(nèi)平接的方法，芯板對扣，凸凹對齊，搭接長度不小于20cm，濾套包裹后用綁絲或針線縫接牢靠；d插入過程中導(dǎo)軌要垂直，鋼套管不得彎曲。每次施工前要檢查套管中有無泥土雜物進(jìn)入，一旦發(fā)現(xiàn)要及時清除，防止插入及拔出過程中污染排水板或劃裂濾套；e排水板與靴頭固定架要連接牢固，防止拔出套管時發(fā)生跟帶現(xiàn)象。如排水板跟帶大于50cm，則應(yīng)在旁邊重新補打；f插板施工完畢后，要注意及時將板頭埋入砂礫墊層中，防止機械及車輛碾壓損壞外露板頭。粉噴樁的施工工藝與常規(guī)粉噴樁基本相同。圖4為排水粉

19、噴樁施工的整個流程圖，該工法施工的主要環(huán)節(jié)是施工的先后順序，同時注意把塑料排水板連成一條排水的盲溝，這主要是以便于粉噴樁施工時水的排出。并且，在粉噴樁施工時，注意對塑料排水板的保護(hù)。(5)效果檢驗排水粉噴樁是粉噴樁與塑料排水板相結(jié)合的一種新型地基處理方法，因此它的使用也有著一定的適用條件。常規(guī)粉噴樁由于受攪拌機械攪拌能力的限制，一般對于地基承載力大于120kPa的黏性土和粉土地基不適用，對于排水粉噴樁來說，也必須滿足這一條件。如所處理的軟基有機質(zhì)含量較高，也會影響著水泥與土體的水化反應(yīng)，水泥土的強度也會降低，在這種情況下，只有增加水泥用量，才能達(dá)到設(shè)計要求的強度。 含水量應(yīng)大于35的各類淤泥、

20、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和黏性土地基均適合用排水粉噴樁進(jìn)行加固。因此可見，排水粉噴樁主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高而地基承載力小于120kPa的黏土、粉質(zhì)黏土、粉土等軟土地基，且含水量應(yīng)大于35。而對于土中含伊利石、氯化物和水鋁英石等礦物時，加固效果較差。土的原始(yunsh)抗剪強度低于2030kPa時，加固效果也較差。當(dāng)粉噴樁用于泥炭土或土中有機質(zhì)含量較高，pH值小于7和地下水有侵蝕性時，宜通過試驗確定(qudng)其適用性。另外若地下有大于10cm的石塊或其他障礙物時，應(yīng)先清除。目前(mqin)，國內(nèi)常規(guī)粉噴樁處理軟土的有效加固深度一般難以超過14m。對排水粉噴樁的加固深度，由于該新工法中的塑料排水板具有排水、導(dǎo)氣作用，軟基的處理深度與常規(guī)粉噴樁相比，加固的有效深度將會大大增加，預(yù)計可達(dá)到20m。（6）工程案例武鋼開封威仕科鋼材加工中心工程，施工地點位于河南省開封市魏都路與十二大街交匯處，我單位施工該工程的的地基基礎(chǔ)部分，地基處理采用水泥土攪拌樁施工。1.工藝流程放線定樁位鉆機就位鉆樁孔至設(shè)計深度邊攪拌、噴粉、邊提升鉆桿至樁頂以上50cm停止攪拌、噴粉，提桿至地面移至下一樁位繼續(xù)施工。2.粉噴樁施工部署為使粉噴樁施工更好的協(xié)調(diào)施工，A到B軸1到25線為第三施工區(qū)，B到F軸19到25線為第二施工區(qū)，B到F軸8到19線為第一施工區(qū)。粉噴樁施工走向見下