论文部分内容阅读
摘要：结合云南某磷石膏临时渣场软土地基处理案例，说明深层水泥搅拌桩优势，为同类项目提供借鉴参考。
关键词：地基处理 设计 施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1前言
云南某磷石膏临时渣地处卡斯特地貌、地貌上属洪湖积盆地地貌边缘、经人工整平，地形较平坦。由于磷石膏渣浆废液的 p H值为 1 .5～ 2 .0 ,具有较强的酸腐蚀性和氟腐蚀性、为满足环境保护的要求,需要对临时渣场进行整体防渗。因地基下分布有厚度不等的软土层（泥炭质土），为保证堆放磷石膏渣整体防渗安全，防止防渗膜出现破坏，导致渣液渗漏，需对场地的软土地基进行止水帷幕灌浆，止水帷幕是防渗系统的重要组成部分。深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。
2工程概况
该工程位于昆明市寻甸县，采用干法由低到高分层堆放，占地面积约32600m2，总堆高20m，库容35.4万m3，满足公司0.7年临时堆存要求。临时渣场属于五等库，工程等级为五等，主要构筑物安全级别五级，抗震基本烈度9度,,根据厂区现有的地形、地质及环境条件而设计了磷石膏渣平面按矩形临时堆放，四周堆放坡度1:2，最终堆高为20.0m的磷石膏渣场。
3工程地质条件
临时渣场地层自上而下为：
⑴层杂填土层为新近堆积物，结构松散，欠固结，厚度变化大，分布于整个场地
⑵层粉质粘土，湿，硬塑～可塑状态，中等压缩性，局部夹少量碎石颗粒，厚度不均匀，大部分场地有分布
⑶层泥炭质土，局部流塑状，高压缩性，土质不均匀，有粉土及粘土夹层分布，局部夹薄层有机质粘土，厚度变化大。
⑷层粘土，可～硬塑状态，中等压缩性。
⑸层全风化砂质泥岩，为薄层～中厚层状构造，泥质结构，已全风化成残积土状
⑹场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水，微具承压性，地下水稳定水位埋深1.50～4.40m，主要含水层为②、③、④层。
4工程难点
4.1因故停浆处理，施工时如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m处空转，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过半小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，进行清洗。4.2桩的搭接，壁状加固时桩与桩的搭接长度应满足设计要求，搭接时间不应大于24h，如间隔时间太长和下一根无法搭接时，应在设计与建设单位认可后，采取局部补桩或注浆处4.3加劲材料，当设计要求在桩体内插入加劲材料，必须在搅拌成桩后2-4小时内插毕。4.4卡钻、停转处理，在重复搅拌时，搅拌面由于入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢升降速度或停止下沉原地空转，待电流恢复正常后，再继续下沉，若遇到钻头抱死，钻杆拔不出来，不可用卷扬机强硬上拉，可在钻杆两侧焊铁块，用千斤顶慢慢上顶，再用卷扬机慢慢上拉，处理应及时，否则难以奏效。
5工程地基处理方案
一定范围内采用深层搅拌桩对地基中的软土进行处理，形成复合地基，处理后复合地基的抗剪强度比软土的抗剪强度得到提高，使边坡稳定安全系数提高到1.15，在堆填高度达到10.0m位置的下方地基土中设置两排深层搅拌桩（双向搭接成桩）形成帷幕，人为改善孔隙水压力分布，调整减少差异沉降，防止防渗膜破坏。设计ø深搅桩5719根，深搅桩设计桩径500mm，总桩长53374.5m，平均桩长3.0~16.0m，采用喷浆工艺，喷浆浆液水灰比0.45~0.5，每米水泥掺量70kg，在泥炭质土段掺加适量的磷石膏，四喷四搅，非泥炭土区桩身强度fcu≥0.5MPa，泥炭土区桩身强度fcu≥0.3MPa。
7试桩7．1深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。7．2深层搅拌桩施工是通过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、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。7．3每个标段的试桩不少于7根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，通过试块的无侧限抗压强度，以及现场的轻型动力触探试验来确定搅拌桩及桩间土的承载力，以检验水泥搅拌桩是否能够达到设计要
8深层搅拌桩的施工工艺特点
施工前的准备工作，应在施工前完成以下准备工作：
8.1用重Ⅱ型超前动力触探确定符合设计要求的桩底高程，对桩机性能做全面的检查；合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长；施工场地事先予以平整，地表过软时，采取防止桩机失稳的措施，测量施工平台的高程，放好桩位。
8.2所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
8.2 成樁工艺流程
8.2.1 搅拌机就位 搅拌机械到达桩位并对中，当地面不够平整时，应设法使搅拌机械保持平稳，为确保水泥土桩的垂直度，应校正好导向架的垂直，偏差不得超过1.5%L（L为桩长）。8.2.2 搅拌机下沉 开启搅拌机械，启动电机放松桩架上的钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉情况由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A，一般下沉速度控制在0.4m/min-0.8m/min。8.2.3 拌制水泥浆当搅拌机下沉至一定深度后，即开始按预定掺入比和水灰比拌制水泥浆，并将拌好的水泥浆倒入集料斗备喷，使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，拌制的灌数，外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。8.2.4 喷浆搅拌提升搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，将水泥浆压入地基土中，泵送必须连续，其出口压力保持0.4-0.6Mpa，为确保桩端质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30秒左右，使桩端充满浆液。搅拌机提升速度与输浆速度应保持均匀，SJB系列双轴搅拌机每分钟控制为0.2-1.0m,GZB-600型单轴搅拌机每分钟控制在0.6-1.0m，提升至设计加固的桩顶标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，确保水泥浆喷入量。设计要求进行重复喷浆搅拌时，用同样的方法，再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆提升。8.2.5 清洗 每天成桩结束后，输浆管路应清洗干净，严防泥浆结块，灰浆泵应定期拆开清洗，注意保持齿轮减数箱内润滑油的清洁。8.2.6 记录 搅拌桩施工全过程应有专人进行记录，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5S，对水泥用量、桩长、水泥浆液、喷粉参数、提升时间、复搅次数等应记录准确，随时检查，若有未达到要求的情况，应作好记录，根据其位置和数量，应采取补桩或加强邻桩的措施。
图1：止水帷幕灌浆剖面图
9深层搅拌桩施工作业检查
现场措施：9.1材质检查（1)每批水泥必须有生产厂家保质书,使用时间必须在该批水泥质量保质期内;（2)每种品牌的水泥均需抽样送交质检部门进行物理力学性能试验。9.2 施工工艺检查检查现场施工工艺参数及每根桩的施工记录,内容包括:序号、桩号、成桩深度、复搅深度、成桩开始时间、成长结束时间、水泥用量、备注,灰浆比重及其搅拌过程中的异常情况等。
10 注浆实施效果深层搅拌桩在2008年5月12日施工,在2008年6月15日结束。注浆施工完成后，对注浆处理区域的注浆体钻孔取芯检测，触探试验，挖槽外观鉴定 ，桩体圆匀，无缩颈和回陷现象，搅拌均匀，凝体无松散，群桩桩顶齐，间距均匀结果表明，注浆体止水效果良好。
参考文献：《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
关键词：地基处理 设计 施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1前言
云南某磷石膏临时渣地处卡斯特地貌、地貌上属洪湖积盆地地貌边缘、经人工整平，地形较平坦。由于磷石膏渣浆废液的 p H值为 1 .5～ 2 .0 ,具有较强的酸腐蚀性和氟腐蚀性、为满足环境保护的要求,需要对临时渣场进行整体防渗。因地基下分布有厚度不等的软土层（泥炭质土），为保证堆放磷石膏渣整体防渗安全，防止防渗膜出现破坏，导致渣液渗漏，需对场地的软土地基进行止水帷幕灌浆，止水帷幕是防渗系统的重要组成部分。深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。
2工程概况
该工程位于昆明市寻甸县，采用干法由低到高分层堆放，占地面积约32600m2，总堆高20m，库容35.4万m3，满足公司0.7年临时堆存要求。临时渣场属于五等库，工程等级为五等，主要构筑物安全级别五级，抗震基本烈度9度,,根据厂区现有的地形、地质及环境条件而设计了磷石膏渣平面按矩形临时堆放，四周堆放坡度1:2，最终堆高为20.0m的磷石膏渣场。
3工程地质条件
临时渣场地层自上而下为：
⑴层杂填土层为新近堆积物，结构松散，欠固结，厚度变化大，分布于整个场地
⑵层粉质粘土，湿，硬塑～可塑状态，中等压缩性，局部夹少量碎石颗粒，厚度不均匀，大部分场地有分布
⑶层泥炭质土，局部流塑状，高压缩性，土质不均匀，有粉土及粘土夹层分布，局部夹薄层有机质粘土，厚度变化大。
⑷层粘土，可～硬塑状态，中等压缩性。
⑸层全风化砂质泥岩，为薄层～中厚层状构造，泥质结构，已全风化成残积土状
⑹场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水，微具承压性，地下水稳定水位埋深1.50～4.40m，主要含水层为②、③、④层。
4工程难点
4.1因故停浆处理，施工时如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m处空转，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过半小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，进行清洗。4.2桩的搭接，壁状加固时桩与桩的搭接长度应满足设计要求，搭接时间不应大于24h，如间隔时间太长和下一根无法搭接时，应在设计与建设单位认可后，采取局部补桩或注浆处4.3加劲材料，当设计要求在桩体内插入加劲材料，必须在搅拌成桩后2-4小时内插毕。4.4卡钻、停转处理，在重复搅拌时，搅拌面由于入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢升降速度或停止下沉原地空转，待电流恢复正常后，再继续下沉，若遇到钻头抱死，钻杆拔不出来，不可用卷扬机强硬上拉，可在钻杆两侧焊铁块，用千斤顶慢慢上顶，再用卷扬机慢慢上拉，处理应及时，否则难以奏效。
5工程地基处理方案
一定范围内采用深层搅拌桩对地基中的软土进行处理，形成复合地基，处理后复合地基的抗剪强度比软土的抗剪强度得到提高，使边坡稳定安全系数提高到1.15，在堆填高度达到10.0m位置的下方地基土中设置两排深层搅拌桩（双向搭接成桩）形成帷幕，人为改善孔隙水压力分布，调整减少差异沉降，防止防渗膜破坏。设计ø深搅桩5719根，深搅桩设计桩径500mm，总桩长53374.5m，平均桩长3.0~16.0m，采用喷浆工艺，喷浆浆液水灰比0.45~0.5，每米水泥掺量70kg，在泥炭质土段掺加适量的磷石膏，四喷四搅，非泥炭土区桩身强度fcu≥0.5MPa，泥炭土区桩身强度fcu≥0.3MPa。
7试桩7．1深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。7．2深层搅拌桩施工是通过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、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。7．3每个标段的试桩不少于7根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，通过试块的无侧限抗压强度，以及现场的轻型动力触探试验来确定搅拌桩及桩间土的承载力，以检验水泥搅拌桩是否能够达到设计要
8深层搅拌桩的施工工艺特点
施工前的准备工作，应在施工前完成以下准备工作：
8.1用重Ⅱ型超前动力触探确定符合设计要求的桩底高程，对桩机性能做全面的检查；合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长；施工场地事先予以平整，地表过软时，采取防止桩机失稳的措施，测量施工平台的高程，放好桩位。
8.2所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
8.2 成樁工艺流程
8.2.1 搅拌机就位 搅拌机械到达桩位并对中，当地面不够平整时，应设法使搅拌机械保持平稳，为确保水泥土桩的垂直度，应校正好导向架的垂直，偏差不得超过1.5%L（L为桩长）。8.2.2 搅拌机下沉 开启搅拌机械，启动电机放松桩架上的钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉情况由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A，一般下沉速度控制在0.4m/min-0.8m/min。8.2.3 拌制水泥浆当搅拌机下沉至一定深度后，即开始按预定掺入比和水灰比拌制水泥浆，并将拌好的水泥浆倒入集料斗备喷，使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，拌制的灌数，外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。8.2.4 喷浆搅拌提升搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵，将水泥浆压入地基土中，泵送必须连续，其出口压力保持0.4-0.6Mpa，为确保桩端质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30秒左右，使桩端充满浆液。搅拌机提升速度与输浆速度应保持均匀，SJB系列双轴搅拌机每分钟控制为0.2-1.0m,GZB-600型单轴搅拌机每分钟控制在0.6-1.0m，提升至设计加固的桩顶标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，确保水泥浆喷入量。设计要求进行重复喷浆搅拌时，用同样的方法，再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆提升。8.2.5 清洗 每天成桩结束后，输浆管路应清洗干净，严防泥浆结块，灰浆泵应定期拆开清洗，注意保持齿轮减数箱内润滑油的清洁。8.2.6 记录 搅拌桩施工全过程应有专人进行记录，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5S，对水泥用量、桩长、水泥浆液、喷粉参数、提升时间、复搅次数等应记录准确，随时检查，若有未达到要求的情况，应作好记录，根据其位置和数量，应采取补桩或加强邻桩的措施。
图1：止水帷幕灌浆剖面图
9深层搅拌桩施工作业检查
现场措施：9.1材质检查（1)每批水泥必须有生产厂家保质书,使用时间必须在该批水泥质量保质期内;（2)每种品牌的水泥均需抽样送交质检部门进行物理力学性能试验。9.2 施工工艺检查检查现场施工工艺参数及每根桩的施工记录,内容包括:序号、桩号、成桩深度、复搅深度、成桩开始时间、成长结束时间、水泥用量、备注,灰浆比重及其搅拌过程中的异常情况等。
10 注浆实施效果深层搅拌桩在2008年5月12日施工,在2008年6月15日结束。注浆施工完成后，对注浆处理区域的注浆体钻孔取芯检测，触探试验，挖槽外观鉴定 ，桩体圆匀，无缩颈和回陷现象，搅拌均匀，凝体无松散，群桩桩顶齐，间距均匀结果表明，注浆体止水效果良好。
参考文献：《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）