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三轴搅拌桩地基加固在施工中的应用

2015-07-13 302 0

1.工程概述
　　南京地铁三号线TA13-1标位于南京市南绕城高速与玉兰路交叉口东侧，该标段与绕城高速交叉，且位于绕城高速的下方。该标段总长度151m，平均宽23m，净宽平均10m，地铁三号线TA-13-1标埋深17～19.6m。
　　地铁三号线TA-13标整体式现浇钢筋混凝土结构，采用明挖顺作法施工，基槽四周有直径800㎜钻孔灌注桩作围护，基坑底均位于第5工程地质粉质粘土层。地基加固采用Φ850@600三轴水泥土搅拌桩。基坑内部被动区土体加固深度为基坑底以下2m范围，基坑外侧主阴角处加固深度为地表下1m至基坑底以下2m。三轴水泥土搅拌桩采用P.o42.5级普通硅酸盐水泥，基底以下部分（实桩）水泥掺量为16%，基底以上部分（空桩）水泥掺量为7%，水灰比控制在0.8～1.5，实桩桩体28天无侧限抗压强度≥0.5Mpa，需保证桩体具有良好的均匀性。
　　2.三轴搅拌桩加固优、缺点
　　1.1 采用专用三轴搅拌机施工，两轴同向旋转喷浆与土拌合，中轴逆向高压喷气在孔内与水泥土充分翻搅拌和，而且由于中轴高压喷出的气体在土中逆向翻转，使原来已拌合的土体更加均匀，成桩直径更加有效，加固效果更优。
　　1.2 三轴搅拌机械施工效率高，相对单轴或双轴搅拌机械施工工期大大缩短，对于施工工期要求紧的工程，此法施工特别有效。
　　1.3 适用范围广。水泥深层搅拌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、泥炭土、有机质土等地基。同时，水泥深层搅拌桩所形成的水泥土固体可作为竖向承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕等。
　　3.三轴搅拌桩地基加固施工
　　3.1施工准备
　　3.1.1材料备料
　　本标段地基加固采用P.o42.5复合型散装水泥，在使用前，应按规定频率对水泥进行抽检，现场应搭设2个可储存60t水泥的水泥罐，以确保连续生产。
　　3.1.2机械准备
　　三轴搅拌桩地基加固主要机械有三轴深层搅拌机、灰浆泵、灰浆搅拌机，储浆罐、电脑流量计、所有计量设备均应通过检测机构标定合格后，方可用于生产。
　　3.1.3加固体水泥用量的确定：根据地质报告确定被加固土体的性质，按设计要求水泥掺入比为实桩20% ，空桩10～12%的水泥掺入量，计算出每延米的水泥用量。其常规计算过方法为：
　　水泥用量（t）=加固体体积（m3）×土的天然密度（t/m3）×设计水泥掺量
　　三轴搅拌桩每幅所加固的面积为1.495㎡，但在设计和施工过程中每幅桩在横向和纵向都存在一定的搭接，以木渎站为例在设计上要求桩间搭接250mm。如果按照每幅桩1.495㎡计算每幅桩的水泥用量，在250mm搭接处的水泥掺量由于搅拌成桩两次，在每一次成桩都掺入水泥，这样在搭接处的水泥掺量将大于设计水泥掺量，水泥用量就会相应的增加。在实际施工过程中，为了更好地解决该问题同时又保证被加固土体的质量，一般做法为首先按照施工图纸计算出被加固体的体积，然后根据加固体的体积计算出加固体总的水泥用量，在CAD图上按照比例画出桩位图，并计算出总的加固幅数。然后用总的水泥用量除以总的加固幅数，就是每幅桩所需的水泥用量，这样就能够保证地基加固所需总的水泥用量不超过总的设计用量。
　　3.2工艺试桩
　　按照设计要求、地质实际情况和机械设备性能进行工艺试验桩。
　　3.2.1深层搅拌桩施工是搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、进尺速度，确定不同土层的水泥用量、水灰比、泵送压力及施工工艺等。以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
　　3.2.2试桩不少于3根，在成桩7 d后采取轻便触探法，根据触探击数判断桩身强度， 14 d后进行抽芯，观察搅拌和喷浆的均匀程度，判定各种水泥掺量及施工工艺的施工效果。
　　3.3施工工艺
　　3.3.1平整场地：清除施工场地上的障碍物及杂物将原地面整平，一般整平后地表高程须高出桩顶50cm左右，以便施工，并在地基加固范围内标出基坑内的障碍物，包括格构柱等。如遇有池塘及洼地时应抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实，不得回填杂填土或生活垃圾。导沟采用挖机开挖工作沟槽，沟槽宽度为1m、深度1m。
　　3.3.2桩机就位：钻机就位应满足图纸要求，垂直度偏差不大于1.0%（垂球法检测），为确保垂直度控制良好，在钻机四个支座处加设较大面积的钢垫箱，使钻机在钻进中保持平稳，钻进时要经常检查垂直度，如发现偏差则边钻进边调整，对于设计长度较长的水泥搅拌桩，在开始时保持较慢的钻进速度，待机身稳定后再加快钻进速度。桩的孔位置与图纸偏差不得大于50mm。
　　3.3.3水泥浆的制备须有充分的时间，要求大于3分钟，以保证搅拌均匀性。水泥浆从灰浆拌合机导入储浆罐时，必须通过过滤网，把水泥硬块剔出。浆液进入储浆罐中必须不停地搅拌，以保证浆液不离析。拌制浆液的时间超过两个小时的应作为废浆处理，施工时泵送水泥浆必须连续，水泥浆用量以及泵送水泥浆的时间应有专人纪录。
　　3.4 施工过程控制
　　3.4.1三轴水泥搅拌桩施工过程中，应全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。
　　3.4.2水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
　　3.4.3为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行垂直度控制。
　　3.4.4重点检查每根成型的搅拌桩的确确水泥用量、水泥浆拌制的稠度、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。
　　4.质量检测
　　水泥深层搅拌桩施工完成后，要对其施工质量是否达到设计要求而进行质量检测，质量检测要由有检测资质的机构进行检测，质量检测方法主要有3 种：
　　4.1施工完成后3d 内的N10 轻便触探试验，主要目的是检验水泥搅拌桩桩身水泥浆液的分布均匀性，轻便触探深度一般不大于4m，检测频率为施工总桩数的1%，且不少于3 根。
　　4.2施工完成28d 后进行的水泥搅拌桩承载力（静载）试验，可采用复合地基承载力试验和单桩承载力试验。主要目的是检验水泥搅拌桩完成后对地基的承载力是否得到提高，检验桩身是否达到设计和规范要求，检验数量为施工总桩数的0.5%～1.0%。且每项单体工程不应少于3 根。
　　5.结论
　　三轴深层水泥土搅拌桩施工方法作为软基处理的方法之一，相比单轴、双轴深层搅拌桩在施工速度、施工质量上占有明显的优势。同时，三轴深层水泥搅拌桩施工管理需要各管理层的重视才能得到有效的保证，施工人员也要提高认识和业务水平，重视施工过程质量的控制，才能有效地保证其加固效果。
　　参考文献
　　[1]邹本波.深层水泥搅拌桩在施工中的应用[J].
　　[2]余志成，施文华。深基坑设计与施工[M]。中国建筑工业出版社，1997
　　[3]龚晓南主编。地基处理手册（第三版）[J]。中国建筑工业出版社，2008

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