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摘要:市政道路施工中,软土地基是经常会遇见的地基问题,给工程施工增加了一定的难度。水泥搅拌桩施工技术对于改善软土物理性质、提高力学强度、增加地基基础稳定性具有十分广泛的应用场景。因此,文章围绕市政道路施工中,水泥搅拌桩技术在处理软土地基方面的应用进行了研究。
关键词:市政道路;软土地基;水泥搅拌桩;应用
路基沉降控制是道路修建的重点,也是软土地基道路修建的难点,在我国很多城市道路修建中,经常面临着诸如淤泥质土等软土地基问题。由于软土具有含水量高(通常可高达40%-70%)、孔隙率高、渗透性差、可压缩性高、抗剪强度低等特点,若不进行处理,其地基承载力、工后沉降往往很难满足设计要求。目前,水泥搅拌桩逐渐成为路基工程中常用的沉降控制措施,并已经得到了广泛的应用。
一、工程概况
(一)工程基本情况
某城市道路工程起始桩号分别为K1+52.13和K2+54.36,建设的主要内容为地面道路施工。根据施工要求,工程设计在施工范围内使用内基1356根,埋入墩柱456个,地基承台153个,一次桥台56个,二次桥台65个,采用双联混凝土53联,单联钢箱10联,预制小箱梁75片。工程主体结构使用混凝土约为36.53万m3,钢筋5043万吨,钢箱量8543t。
(二)工程地质情况
经勘查,本工程主要底层分布情况如下:人工填土:土质较为松散,含水量较低,整体呈饱和状态,具有可塑性。淤泥质粉质黏土:饱和,流塑。圆砾:外表饱和,局部不饱和,稍密-中密状,局部掺杂大量粗砂粒,土质较轻,外表表现为棕褐色。黏土:湿,软塑状,局部呈流塑状。泥炭质土:湿度较高,比较密实,内含少量植物根部以及灰褐色的岩体碎块,孔隙间的填充物主要为细沙和黏粒。
拟建场地存在深厚软土,地基孔隙较多,且孔隙系数较大,其间掺杂着未分解完全的植物碎块,使得孔隙内的积水排出困难。地层大约含有63%的黏粒,对于本工程来说,若软土地基中的黏粒含量过高,将会导致地层的二次结合水量多于自然水量,使得结合水的固体性质对自然水产生较大程度的粘滞阻力,从而减弱土层的渗透能力。地基孔隙内的水分难以排出,土层中的含水量会逐渐升高,使得地基的抗剪强度降低,不仅加大了软土地基的处理难度,同时也会延误施工进度。
考虑到软土地基的特殊性,为保证工程的顺利施工以及工程的整体质量,基于实际施工情况,根据建设场地的工程概况,设计合理的软土地基桩基施工工艺,以提高整个地基和桩基的承载力,加快工程施工进度。
二、水泥搅拌桩软基施工要点
搅拌桩与预制桩有很大不同,搅拌桩是典型的非挤土型桩,通过搅拌使土体松散,然后利用水泥浆液使松散的土体变为桩体,实现软土加固。水泥搅拌桩主要施工工序包括:①定位下沉;②沉入至底部;③喷浆搅拌上升;④重复搅拌下沉;⑤重复搅拌上升;⑥成桩完毕。
实际施工中需注意下列要点:
(1)定位下沉过程中,以施工图表为依据,明确沉桩点的位置,同时通过设置临时桩加以标记,确保搅拌机可按照指示完成沉桩。
(2)固定现场搅拌机时,应保证其垂直度与平衡力,倾斜角度不应超过1%,以保证成桩后的垂直度。(3)水泥浆液应预先拌制,并按图纸要求与施工要求按分配比例调配施工需要的水泥浆液,在调配结束后将其存放于容器中。
(4)适当加快喷浆和搅拌的速度,当达到搅拌目的后,调整搅拌机下沉速度,使其处在理想状态。
(5)保证搅拌全方位实施,为达到良好的黏合状态,应将土体与浆液拌和均匀,适当提高搅拌速度能起到增强黏合的作用。
(6)施工结束后做好清洗与移位,因施工时集料器需反复利用,其内部容易积累污垢,所以在清洗时要引起重视,用温度较高的清水冲洗灰浆泵,清洗干净后方可移至下一桩位。
三、施工步骤
(一)测量精放样
在确定场地平整和完成测量粗放样后,将施工钻机移位到工作台处,在移动过程中,以桩基的中心点为坐标系原点,使用移动小车移动钻机,再用枕木把钻机垫平、稳固。钻机基本就位后,根据已经校验精度的测量控制网精准地放样出桩基的初始位置,之后利用人工方式复验桩基位置,检查是否符合预期要求。同时,在距离桩位10~20cm范围内,利用若干小铁钉围出引出桩孔范围。在放样过程中采用钢管对桩基位置进行固定和保护,便于之后钻孔施工中随时校验孔位。
(二)加长钢护筒打设
钢护筒应埋入软土地基中,并利用钢丝来维持其稳定性,为保证钢护筒能够准确地打设到预设位置,在打设过程中,选用ZX450H型液压式自动打桩机实现钢护筒打设。该打桩机的最大臂长为20m,最大打入深度可达10m。钢护筒主要起加固桩基的作用,若想取得最佳的加固效果,施工中的钢护筒的强度与刚度需达到一定要求。打设钢护筒时,利用精度较高的量测仪器,随时检测钢护筒在打设全程中是否始终处于垂直状态。同时,配合振动锤,防止钢护筒打设期间受阻情况发生。通常设定振动锤的激振力为1000~2000kN,空载振幅在10~20mm范围之间。按照以上准备,可保证钢护筒打设到位。
(三)钢筋笼吊装
在钢护筒打设完毕后,采用50t履带起重机吊装钢筋笼。为保证钢筋笼在吊起时能够均匀受力,避免因自重过重而出现变形现象,采用吊点吊装的方式。确保钢筋笼的下放中心点与孔位中心点重合,并缓慢放到桩孔中,之后使用水准仪测量钢护筒的顶端与孔位的距离,保证顶高程符合设计要求。在钢筋笼外围焊接两层钢筋头,且每层至少焊接15个钢筋头,确保钢筋笼的保护层达到一定厚度。同时保证桩长均超过6.5m,桩基上方的钢筋笼长度不超过顶高程的1/3。
(四)桩基成孔
将液压全套全回管钻机压入套管2~4cm,当钻机的第一节套管钻进地基的1/4后,立即安装下一节套管同时利用旋转钻杆进行取土,取土深度不低于1.5m。取土过程需与下压套管同步,并保证套管的底口要超前取土面20~25cm。
当第二节套管进入到地基的1/2后,利用旋挖钻机在取土位置进行护壁成孔,直至孔深达到桩基持力层。成孔过程中,要严格控制钻头的垂直度,做到随挖随测随纠偏,必要时可采用碎石块进行抛石纠偏。
(五)清孔
顺利成孔后应立即进行清孔处理,以保证成孔质量。利用活门式抽渣筒从孔口顶端到孔底对孔内进行反复掏渣,彻底清除井眼底部的泥沙和沉渣。当抽渣筒钢筋下垂后,表明孔内的沉渣厚度超标。重复上述掏渣操作,直到达到工程规范要求。
(六)泥浆制备
工程中选用泥浆自动制作机械完成泥浆的制备。泥浆制作机械具有一定的循环运输功能,可将泥浆储蓄池中的原始泥浆,通过过滤网进行过滤后,得到不含多余杂质的泥浆。之后通过循环程序,再次回到泥浆储蓄池进行循环操作,以提高泥浆纯度。泥浆制造机械的原始泥浆,需选取黏度与颗粒值均不超过30%的优质型黏土。
(七)灌注水下泥浆液
灌注水下泥浆液是进行桩基施工中的重要工序,配制好的泥浆要静置不少于24h。将泥浆泵的前端放入桩孔中,启动泥浆泵,开始灌浆。开灌之后要连续进行灌注,不得有停顿操作,且每次灌注的时间间隔至少为30min,保证泥浆有足够的初凝时间。
完成灌注的泥浆桩应比实际设计的高度高出10~20cm左右,并将多余的部分进行凿除,以提高泥浆灌注的整体质量。至此,完成在软土性地质条件下的桩基施工工艺。
市政道路工程中的桩基施工具有较多的不可控因素, 在软土地基等特殊地质条件下时,则会进一步增加施工的 难度。因此,需要针对软土地基特点,采取相应的桩基施 工方案,增强地基承载力,保证工程整体进度和施工质量。
参考文献
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