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加固施工

忻州水泥土搅拌桩地基加固

作者: 发布时间:2022-04-12 21:42:37点击:5347

信息摘要:

 深层搅拌法的特点是:在地基加固过程中无振动、无噪音,对环境无污染;对土无侧向挤压,对邻近建筑物影响很小;可按建筑物要求作成柱状、壁状、格栅状和块状等加固形状;可有效地提高地基强度(当水泥掺量为8%和10%时,加固体强度分别为0.24和0.65MPa,而天然软土地基强度仅0.006MPa);同时施工期较短,造价低廉,效益显著。

       水泥土搅拌桩地基系利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机在地基深部,就地将软土和固化剂(浆体或粉体)强制拌合,利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应,使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体,与天然地基形成复合地基。其加固原理是:水泥加固土由于水泥用量很少,水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的,凝结速度比在混凝土缓慢。水泥与软粘土拌合后,水泥矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应,同时从溶液中分解出氢氧化钙生成硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三(3CaO·Al2O3)、铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)、硫酸钙(CaSO4)等水化物,有的自身继续硬化形成水泥石骨架,有的则因有活性的土进行离子交换和团粒反应、硬凝反应和碳酸化作用等,使土颗粒固结、结团,颗粒间形成坚固的联结,并具有一定强度。


        1.特点及适用范围


         深层搅拌法的特点是:在地基加固过程中无振动、无噪音,对环境无污染;对土无侧向挤压,对邻近建筑物影响很小;可按建筑物要求作成柱状、壁状、格栅状和块状等加固形状;可有效地提高地基强度(当水泥掺量为8%和10%时,加固体强度分别为0.24和0.65MPa,而天然软土地基强度仅0.006MPa);同时施工期较短,造价低廉,效益显著。


         本法适于加固较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的粘性土地基,对超软土效果更为显著。多用于墙下条形基础、大面积堆料厂房地基;在深基开挖时用于防止坑壁及边坡塌滑、坑底隆起等,以及作地下防渗墙等工程上。


         2.桩平面布置


         水泥土搅拌桩平面布置可根据上部建筑对变形的要求,采用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩。柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩形式。


          3.机具设备及材料要求


         水泥土搅拌桩的主要施工设备为深层搅拌机,有中心管喷浆方式的SJB-1型搅拌机和叶片喷浆方式的GZB-600型搅拌机两类。


          SJB-1型深层搅拌机是双搅拌轴中心管输浆的水泥搅拌专有机械,制成的桩外形呈“8”字形(纵向更大处1.3m,横向更大处为0.8m),其外形和构造如图7-20a所示。它由动力部分:2×30kW潜水电机各自连接一台2级2K-H行星齿轮减速器;搅拌部分:包括搅拌轴(每节长2.4m、直径φ127mm)和搅拌头(带硬质合金齿的两叶片式;直径0.7~0.8m);输浆部分:由中心管(直径φ40mm,每节长度2.45m)和穿在中心管内部的输浆管(直径φ68mm)以及单向球阀(球径φ120mm)等组成。中心管通过横向系板与搅拌轴连成整体。其技术性能见表7-18。其配套设备见图7-21,主要有灰浆搅拌机(共两台各200L,轮流供料)、集料斗(容积0.4m3)、HB6-3型灰浆泵、电气控制框等。        

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      (a)SJB-1型深层搅拌机;(b)GZB-600型深层搅拌机


       1-输浆管;2-外壳;3-出水口;4-进水口;5-电动机;6-导向滑块;7-减速器;


         8-搅拌轴;9-中心管;10-横向系板;11-球形阀;12-搅拌头;13-电缆接头;14-进浆口

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       1-深层搅拌机;2-履带式起重机;3-工作平台;4-导向架;5-进水管;6-回水管;


      7-电缆;8-磅秤;9-搅拌头;10-输浆压力胶管;11-冷却泵;12-贮水池;


         13-电气控制柜;14-灰浆泵;15-集料斗;16-灰浆搅拌机


          GZB-600型深层搅拌机是利用进口钻机改装的单搅拌轴、叶片喷浆方式的搅拌机,其外形和构造如图7-20b所示。它包括:动力部分:两台30kW电机,各自连接一台2K-H行星齿轮减速器;搅拌轴与输浆管;单轴叶片喷浆方式是使水泥浆由中空轴经搅拌头叶片,沿着旋转方向输入土中,搅拌轴外径φ129mm,轴内输浆管外φ76mm;搅拌头:在搅拌头上分别设置搅拌叶片和喷浆叶片,两层叶片相距0.5m,成桩直径600mm,喷浆叶片上开有3个尺寸相同的喷浆口。其技术性能见表7-19。其配套设备见图7-22,主要有PMZ-15型灰浆计量配料装置。由灰浆搅拌机两台(容积各为500L)、集料斗(容积0.18m3)、灰浆泵组成;电磁流量计等。

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     1-流量计;2-控制柜;3-低压变压器;4-PM2-15泵送装置;


       5-电缆;6-输浆胶管;7-搅拌轴;8-搅拌机;9-打桩机;10-电缆


       深层搅拌桩加固软土的固化剂可选用水泥、掺入量一般为加固土重的7%~15%,每加固1m3土体掺入水泥约110~160kg。SJB-1型深层搅拌机还可用水泥砂浆作固化剂,其配合比为:1:1~2(水泥:砂),为增强流动性,可掺入水泥重量0.20%~0.25%的木质素磺酸钙减水剂,另加1%的硫酸钠和2%的石膏以促进速凝、早强。水灰比为0.43~0.50,水泥砂浆稠度为11~14cm。


        4.施工工艺方法要点


        (1)深层搅拌桩的施工工艺流程如图7-23。

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       (a)定位下沉;(b)深入到设计深度;(c)喷浆搅拌提升;


       (d)原位重复搅拌下沉;(e)重复搅拌提升;(f)搅拌完成形成加固体


         (2)深层搅拌桩的施工程序为:深层搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆(或砂浆)→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。


          (3)场地应先整平,清除桩位处地上、地下一切障碍物(包括大块石、树根和生活垃圾等),场地低洼处用粘性土料回填夯实,不得用杂填土回填。


         (4)施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数,并根据设计要求通过试验确定搅拌桩的配合比。


          (5)施工时,先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上,用输浆胶管将贮料罐砂浆泵与深层搅拌机接通,开动电动机,搅拌机叶片相向而转,借设备自重,以0.38~0.75m/min的速度沉至要求加固深度;再以0.3~0.5m/min的均匀速度提起搅拌机,与此同时开动砂浆泵将砂浆从深层搅拌中心管不断压入土中,由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌,边搅拌边喷浆直到提至地面(近地面开挖部位可不喷浆,便于挖土),即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升,即完成一根柱状加固体,外形呈“8”字形,一根接一根搭接,相搭接宽度宜大于100mm,以增强其整体性,即成壁状加固体,几个壁状加固体连成一片,即成块状。


         (6)施工中固化剂应严格按预定的配合比拌制,并应有防离析措施。起吊应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数,使连续均匀,以控制注浆量,保证搅拌均匀,同时泵送必须连续。


          (7)搅拌机预搅下沉时,不宜冲水;当遇到较硬土层下沉太慢时,方可适量冲水,但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。


          (8)每天加固完毕,应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道,以备再用。


           5.质量控制


          (1)施工前应检查水泥及外掺剂的质量,桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备(主要是水泥流量计及其他计量装置)完好程度。


         (2)施工中应检查机头提升速度,水泥浆或水泥注入量,搅拌桩的长度及标高。


        (3)施工结束后应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。


          (4)进行强度检验时,对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件;对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件,试件可钻孔取芯,或其他规定方法取样。


           (5)对不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况,分别采取补桩或加强邻桩等措施。


            (6)深层搅拌桩地基质量检验标准如表7-20所示。

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