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淺析水泥土攪拌樁復(fù)合地基在軟土地基處理中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

2013-04-29 00:44翁鐵均
關(guān)鍵詞:樁間褥墊樁體

翁鐵均

摘 要:水泥土攪拌樁作為一種較為成熟的軟土地基處理方法在國(guó)內(nèi)外已得到了廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)階段的實(shí)際應(yīng)用中尚存在著一些問(wèn)題。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀,分析了在不同地質(zhì)條件下該技術(shù)應(yīng)用中存在的一些問(wèn)題,提出了相應(yīng)的解決方法與措施。

關(guān)鍵詞:水泥土攪拌樁;復(fù)合地基;軟土地基;地基處理

一、在軟土地基處理中水泥土攪拌樁復(fù)合地基存在的問(wèn)題

水泥土攪拌樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工是一個(gè)比較復(fù)雜的工程技術(shù)課題,其工程技術(shù)效果往往與設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和施工工藝的正當(dāng)性密切相關(guān),這里就該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用中常見(jiàn)的一些問(wèn)題分析大致為以下幾點(diǎn):

(1)水泥土攪拌樁復(fù)合地基是區(qū)別于樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的地基處理方案,設(shè)計(jì)者往往在計(jì)算過(guò)程中側(cè)重于對(duì)攪拌樁的單樁承載力計(jì)算,忽略了復(fù)合地基樁間土對(duì)地基承載力的貢獻(xiàn)。實(shí)際樁間土的貢獻(xiàn)度相當(dāng)可觀,忽略勢(shì)必造成工程經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)。

(2)水泥土攪拌樁樁身長(zhǎng)度的控制不僅取決于復(fù)合地基承載力,也應(yīng)考慮地基的變形。作者曾遇到過(guò)某項(xiàng)工程其復(fù)合地基承載力無(wú)論是理論計(jì)算還是檢測(cè)結(jié)果均有足夠的安全度,但該工程在實(shí)際使用過(guò)程中還是發(fā)生了過(guò)量的傾斜變形。分析結(jié)論是該工程設(shè)計(jì)攪拌樁樁身長(zhǎng)度未考慮到場(chǎng)地土層條件樁端下地基土層的不均勻性與建筑荷載的不均勻性,其荷載偏大的部位樁端下軟弱土層偏厚,荷載中心偏向壓縮性能較差的地基部位,產(chǎn)生主體的偏斜無(wú)可厚非。

(3)復(fù)合地基的褥墊層設(shè)計(jì)是地基處理新舊規(guī)范區(qū)別的一大改進(jìn),是通過(guò)大量試驗(yàn)研究的一項(xiàng)成熟的理論與經(jīng)驗(yàn),其厚度控制與質(zhì)量狀況直接關(guān)系到樁與樁間土承載能力的有效發(fā)揮,工程中卻往往忽略了此點(diǎn),設(shè)計(jì)了不合理的墊層,影響了該項(xiàng)工程技術(shù)應(yīng)用效果。

(4)水泥土攪拌樁開(kāi)挖外觀檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)樁體成型不完整,水泥與土分離成千層餅狀,甚至塊狀,樁體水泥與土沒(méi)有充分拌和,無(wú)疑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度,影響工程質(zhì)量。

二、水泥土攪拌樁復(fù)合地基在地基處理中問(wèn)題的對(duì)策

2.1復(fù)合地基承載力計(jì)算

復(fù)合地基承載力計(jì)算應(yīng)根據(jù)地基處理設(shè)計(jì)規(guī)范,先確定樁長(zhǎng),計(jì)算單樁承載力,再根據(jù)擬定的面積置換率,計(jì)算復(fù)合地基承載力,最終確定合理的基礎(chǔ)受力面積,或者根據(jù)擬定的基礎(chǔ)受力面積與合理的樁長(zhǎng),反算攪拌樁的面積置換率,最終確定水泥土樁的布置密度。在計(jì)算單樁與復(fù)合地基承載力的過(guò)程中,會(huì)遇到如樁側(cè)土側(cè)阻力,樁間土、樁端土折減系數(shù)的取值區(qū)間跨度較大的問(wèn)題。作者認(rèn)為,在有成熟的工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)可按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)結(jié)合場(chǎng)地條件確定;在沒(méi)有可靠的工程經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),應(yīng)充分解讀規(guī)范取值大小的原則,因范圍值取值偏差對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果影響很大,計(jì)算結(jié)論在實(shí)施施工前應(yīng)通過(guò)檢測(cè)驗(yàn)證,當(dāng)計(jì)算與檢測(cè)結(jié)果出入較大時(shí),應(yīng)分析取值的合理性,反推出合理的范圍值取值,進(jìn)行再設(shè)計(jì)。

2.2樁身長(zhǎng)度的控制

水泥土攪拌樁樁身長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)在滿(mǎn)足承載力需求的前提下,控制地基的變形。復(fù)合地基的變形主要由樁土復(fù)合體及其下臥土層的變形組成。樁土復(fù)合體的變形一般較均勻,范圍值一般為1~3cm,其下臥土層的變形量因土層的性狀而異,復(fù)合地基的變形控制應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)環(huán)境條件,與主體荷載條件控制樁身長(zhǎng)度。在深厚軟土條件下,一般變形較均勻,可通過(guò)適當(dāng)加大樁長(zhǎng)減小整體的變形量,當(dāng)上部荷載不均勻時(shí)也可加大樁長(zhǎng)減小變形量進(jìn)而減小差異荷載引起的變形差。當(dāng)軟土層厚度有限時(shí),一般設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)應(yīng)以樁端進(jìn)入下臥硬土層50cm為宜,當(dāng)硬土層層面高差較大時(shí),也應(yīng)調(diào)配樁長(zhǎng)滿(mǎn)足要求,切忌設(shè)計(jì)部分浮樁的不均勻地基。

2.3褥墊層的設(shè)計(jì)控制

地基處理設(shè)計(jì)新規(guī)范強(qiáng)調(diào)了褥墊層設(shè)置的重要性,其質(zhì)量控制直接關(guān)系到樁土能否協(xié)調(diào)受力,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其厚度200~300mm,樁間土利用率較高時(shí)取范圍值的高值,否則取低值。設(shè)計(jì)樁頭控制嵌入墊層100~150mm,嵌入厚度不作墊層控制厚度計(jì)。墊層材料采用中、粗砂或級(jí)配砂石,級(jí)配砂石石料粒徑不宜過(guò)大,控制在20cm以?xún)?nèi),以減小樁的應(yīng)力集中。褥墊層應(yīng)予以密實(shí)處理,但不宜過(guò)密,否則,也會(huì)引起樁的應(yīng)力集中,不利于樁土協(xié)調(diào)受力。復(fù)合地基設(shè)計(jì)中,基礎(chǔ)與樁和樁間土之間設(shè)置一定厚度散體粒狀材料組成的褥墊層,是復(fù)合地基的一個(gè)核心技術(shù)。基礎(chǔ)下是否設(shè)置褥墊層,對(duì)復(fù)合地基受力影響很大。若不設(shè)置褥墊層,復(fù)合地基承載特性與樁基礎(chǔ)相似,樁間土承載能力難以發(fā)揮,不能成為復(fù)合地基。基礎(chǔ)下設(shè)置褥墊層,樁間土載力的發(fā)揮就不單純依賴(lài)于樁的沉降,即使樁端落在好土層上,也能保證荷載通過(guò)褥墊層作用到樁間土上,使樁土共同承擔(dān)荷載。

2.4變摻量設(shè)計(jì)

國(guó)家行標(biāo)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002),設(shè)計(jì)者往往將水泥土樁理解為樁基,因此要求其像剛性樁那樣,在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)強(qiáng)度一致,而且樁強(qiáng)度越高越好。這是違反復(fù)合地基基本假定的。根據(jù)室內(nèi)模型試驗(yàn)和水泥土樁的加固機(jī)理分析,其樁身軸向應(yīng)力自上而下逐漸減少,其最大軸力位于樁頂3倍樁徑范圍以?xún)?nèi)。因此,水泥土樁單樁設(shè)計(jì)時(shí),為節(jié)省固化劑材料和提高施工效率,設(shè)計(jì)時(shí)可采用變摻量的施工工藝。現(xiàn)有工程實(shí)踐表明,這種變強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法能獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 樁身強(qiáng)度亦不宜太高。應(yīng)使樁身有一定的變形量,這樣才能促使樁間土強(qiáng)度的發(fā)揮。

水泥土攪拌樁的傳力上部大于下部,因此對(duì)樁身強(qiáng)度要求上部好于下部,設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)變摻量設(shè)計(jì)滿(mǎn)足以上要求,可對(duì)全樁總摻量不變的前提下,調(diào)制樁體上下段的水泥摻入比,一般做法可對(duì)樁身上下三分之一段作10%~15%的增減調(diào)整。

2.5水泥土攪拌樁的成型質(zhì)量

水泥土攪拌樁是一種工藝性較復(fù)雜的地基處理技術(shù),其施工工藝的合理性直接關(guān)系到成樁質(zhì)量,樁體成型不完整是質(zhì)量的主要問(wèn)題,一般緣由于樁土攪拌不充分,給料不均勻等因素,因此針對(duì)性的對(duì)策是:水泥土攪拌樁開(kāi)鉆前應(yīng)用水清洗整個(gè)管道,并檢查管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象,待水排盡后方可下鉆;對(duì)每根樁質(zhì)量控制重點(diǎn)是水泥用量,水泥壓漿(灰)有無(wú)斷續(xù)現(xiàn)象,噴漿(灰)的攪拌時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)可用二噴四攪工藝,第一次下鉆為避免堵管可帶漿(灰)下鉆,噴料量應(yīng)小于總量的1/2,嚴(yán)禁帶水下鉆,第一次下鉆與提鉆一律采用低檔操作,復(fù)攪時(shí)可提高一檔位,每根樁成樁時(shí)間不少于4s/m;第一次提鉆時(shí)應(yīng)在樁低停留30s左右磨樁端,余漿(灰)上體過(guò)程中全部噴入樁體,在樁頂部位應(yīng)進(jìn)行磨樁頭,停時(shí)30s;變摻量設(shè)計(jì)時(shí)在上部1/3段再進(jìn)行一次噴漿(灰)操作;施工時(shí)嚴(yán)格控制噴漿(灰)速率與停漿(灰)時(shí)間,每根樁開(kāi)鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得中斷,無(wú)法避免時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿(灰);為增加水泥與土的拌和均勻性,應(yīng)再進(jìn)行一次上下鉆復(fù)攪作業(yè),注意攪拌時(shí)應(yīng)慢速均勻。

結(jié)束語(yǔ)

以上分析了水泥土攪拌樁復(fù)合地基在軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題,并探討了解決方法,實(shí)際施工中一般要加以綜合應(yīng)用,如果認(rèn)真對(duì)待,并采取一定的措施,精心設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、反饋設(shè)計(jì)等,可避免產(chǎn)生水泥土攪拌樁復(fù)合地基處理的一般性質(zhì)量問(wèn)題,取得良好的實(shí)際工程建設(shè)的優(yōu)化效果。

參考文獻(xiàn)

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