软土地基处理的新工艺

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2.为了降低土体含水量,桩体采用干料形态成型,能够有效降 低原地基的含水量,一般能降低10 %左右,提高土体的密实 度,孔隙比可以降低15 % ,同时还能明显提高原状土的力学 性质,使桩间土地基承载力提高10 %～20 %。
3. 采用干料形态成桩,可以保证粉煤灰- 石 灰- 硫酸盐胶凝系统的水化。由于通常情况 下的软土地其含水量超过28 % ,所以桩体 水化所需的水量是充分的,另外材料的透水 性近于砂性土,透水性强,能保证桩体水化均 匀,加之通过机械振动,更有利于桩体吸水, 所以一般情况下能满足水化所需水量要求。
软土地基处理的新工艺
首先我们来认识一下软土，顾名思义软土 就是指土的稳定性较差，承载力较差，变形较 大，含水量较高、一般已达到其饱和含水量的 地基土。这类土一般被认为不合适在其上建造 工程。
下面我们来介绍一下目前的软土地基处理 技术
目前可用软土地基处理技术比较多,如石灰桩、
碎石桩、强夯法、高压喷射注浆法、深层搅拌 法、真空预压法、砂井法和塑料板排水法都得 到了广泛的研究和应用。在这些技术和方法中 以粉喷桩或CFG桩用途最广,但这些技术与方法 要么需要大型设备,施工难度比较大,要么对材 料要求比较高。粉喷桩设备机具大型且自重大, 不利于地基力学性质较差或工作区域狭窄的场 地施工,而且由于耗电量大,野外作业需要的配 套规模大,转场费用高,并且还会由于排污造成 施工区域水质污染,所以对于小区域或复杂地形 施工不便。
4.干料成桩时密实度较低,实际工程应用时 通过及时二次振动可以提高桩体材料的密 实度,也可以通过最佳混凝土胶集比来得到 改善。干料状态的混凝土体积可以是吸水 收缩后体积的2 倍左右,在比较充分吸水后 通过振动方式可以明显提高桩体的密实 度。混凝土最佳胶集比可选择1∶2. 5～ 1∶4. 0。
5.单桩承载力试验表明单桩承载力极限值 对应强度与桩体芯样的无侧限抗压强度相, 计算中可以采用桩体芯样强度值来换算单 桩承载力值,其计算结果与试验结果比较接 近。单桩承载力主要由桩体强度所决定,桩 体强度越高其承载力也越高。
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振动沉管干料成桩对桩间土的影响。这种施工工艺对 桩间土一般有两方面的影响,其一是由于挤密作用而使 得桩间土变得更密实;其二是干料吸水作用使桩间土含 水量减少而改变桩间土的性质,因此除密实砂土、粉土 以外,一般情况下,桩间土的承载力都会得到提高。根据 目前情况看,一般可提高20 %左右。
混合料中石灰质量对桩体强度的影响。振动沉管干料 成桩所形成的复合桩,其混合材料中的石灰质量对桩体 强度的影响是非常明显的,一般采用磨细生石灰的效果 最好,但生石灰在野外施工现场很难保存,可以采用熟石 灰,但熟石灰同样需要保存好,一般陈化时间不宜超过7 d。 如果陈化时间过长(超过14 d) ,不但石灰本身不起作用, 而且还会影响其它胶凝材料的性能,使得桩体粘结不好, 从而大大降低桩体强度。
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·保护桩头长度。建设保护桩头长度不小于30 cm。 3 . 桩体力学性质的现场研究
现场研究内容包括分析现场桩体芯样的无侧限抗压强 度与配合比及龄期的关系、现场的单桩承载力及其影 响因素的研究。单桩承载力设备采用锚杆反力加载装 置,设计总加载量为55 kN ,每级加载量5 kN ,每级荷载 持荷60 min ,采用油压表测读加载量、千分表测定沉 降量,共设置3 个千分表以观察平均沉降量
3.桩间土物理及化学性质的测试
在对加固前后土体化学分析可以一定程度上反映基本系统 混凝土桩对桩间土化学固结作用的存在。
由于化学作用,必然会改变土体固体颗粒的形 貌,据以往的相关研究反映,这会带来土体颗粒级配的变化,
为了对比加固前后颗粒级配的变化情况
二.现场实验
现场试验主要研究不同机械的成桩效果以 及成桩工艺的影响,试验时采用多种配合比 及桩间距进行,以便分析不同配合比对桩体 承载力的影响,不同桩间距对复合地基承载 力的影响。
拔管速度对成桩的影响。拔管速度过快,会导致成桩直 径较小,甚至产生缩径或断桩;拔管速度过慢,由于振动时 间长,会使得桩体下部粗颗粒材料含量较多,桩顶细颗粒 材料含量过多而降低强度,也容易产生离析。因此,一般 建议拔管速度为1. 0～1. 5 m/ min。
活瓣钻头对成桩质量影响。采用活瓣钻头对成桩时,由 于桩靴有时不能充分打开,使得复合料下落不充分,造成 桩端与土接触不密实,或者桩端桩径较小,影响桩端承载 力;使用预制桩尖则不存在上述问题,但预制桩兴的成本 较高。
8.我这次的 软土地基处理的新工艺非常适 合于条件比较差的现场环境施工,研究结果 显示,处理相同面积的桥台地基与传统的技 术相比,会比原综合工程造价降低15 %～10 %。
四.总结结论
由于本项目对软土地基加固效果是综合的,仅通 过实验室试验和原位测试还不能完全反映加固 效果,进一步的研究还应对地基沉降等进行监测, 以更为全面反映本研究所采用的工艺与材料在 强度、耐久性等方面的优势。这样才能使软土 地基地承载力得到更进一步的提高,更好地保证 建筑物的安全。
4.桩间土的改性分析
分别对加固前后的土样以及离桩体不同距离的 土样进行分析,土样制作以及测试 。加固后桩 间土力学性能的测试采用标准贯入度试验方法
5.复合地基力学性能的试验
复合地基承载力分析 采用截载静力反压法加载, 桩间距≤450 mm 时采用每级荷载40 kN 逐级加 载,总加载量估计500 kN ;当桩间距> 450 mm 时 采用每级荷载100 kN 逐级加载,每次加载持荷90 min ,总加载量估计1 000 kN。
1.成桩机械
采用施打公路护栏立柱的轻型打桩机成孔,拔出导管,孔内 下料。
采用经改装后的轻型振动成桩机成孔,导管采用空心活瓣 式桩尖,管内下料振动拔管成桩
2.成桩工艺
打桩顺序对成桩质量的影响。在同一场地内进行连续打桩 和跳打试验,5～10 d 后开挖观察桩身成桩效果,结果发现在 饱和软粘土和淤泥质土中打桩顺序对成桩没有影响;而在松 散粉土和砂土中,连续施打形成的桩多为不规则圆形或椭圆 形,而跳打形成的桩虽然形状较圆,但桩身多有裂隙,甚至有 挤断的情况,这是因为这种复合材料桩早期强度低,侧向销 有挤压就会产生裂缝,甚至断裂,因此建议采用连续施打顺 序施工较好。
6.粉煤灰- 石灰- 硫酸盐混凝土游离出的活 性物质对间土具有比较明显的化学固结作 用,桩间土的微观形貌、化学性质较原土都 有明显变化,处理后的土体颗粒的连结方式 多以胶结连结为主,其连结更加稳定可靠。
7.经粉煤灰- 石灰- 硫酸盐混凝土桩处理后 的复合地基承载力提高20 %～50 % ,对于 淤泥质地基承载力提高幅度可达100 %以 上,加固效果明显。复合地基承载力随置换 率的提高而提高。
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一.实验室分析
1 . 桩体材料吸水性的研究 为了研究材料吸水后体积的变化情况,实验室对 多种胶凝材料配合比进行了试验研究。分别进 行有、无集料配合比研究,观察含水量与体积收 缩量之间的关系,寻找最小体积时的含水量值, 并对比有、无集料时体积收缩的规律和程序。 实验室研究主要确定吸水后什么时候或者说吸 水达到什么状态后进行密实比较合理。
CFG桩需要掺用比例的水泥,因此工程成本高,设备机具规 模大,且加固后桩间土的基本力学性质改善有限,达不到加 固的目的。
我认为软土地基处理的新工艺是
粉煤灰- 石灰- 硫酸盐的工艺原理处理 方法
工程建设过程中,合理的选择地基处理方式是个
棘手的问题,特别是小桥基础,地基为浅层软基,碎石 桩、粉喷桩等传统方案不能满足承载力要求,设计人 员多设计为群桩基础,造成不必要的浪费。经研究, 粉煤灰- 石灰- 硫酸盐混凝土是一种中粘结、半刚性、 更高承载力、施工机具小型化、施工方便、经济实 用处理方法。
三.粉煤灰- 石灰- 硫酸盐的应用特点
粉煤灰- 石灰- 硫酸盐混凝土通过比较系统的 实验室研究和较大规模的现场试验研究,表明所 采用的软土地基处理新工艺是完全可行的,不仅 使处理后的地基具有很好的力学性能,复合地基 的耐久性更好,桩土协调能力更强,而且由于桩 体材料可以全部采用工业废渣,所采用的施工工 艺对地基具有多种加固效果,所采用的小型机械 移动方便,因此与传统方法相比技术、经济以及 社会效益都非常明显,并且有非常广的适用范围
特点如下：
1.胶凝系统是一种水硬性胶凝材料,使用一般品质的原材 料,28 d 的混凝土强度可以达到4 MPa 以上,可以作为一种低 强度等级的水泥使用。当对于粉煤灰- 石灰- 硫酸盐混凝 土,60 d 比28 d 强度提高了1 倍左右,而90 d 的强度则更大, 因此工程允许时可以采用90 d 或60 d 龄期的强度作为强度 等级的判定依据
对材料密实度，吸水率的测试
如吸水率和密度
2. 桩体力学性质的测试
模拟桩体力学性能测试主要测定其样芯无侧限抗压强度桩 体耐久性试验
针对地基处理和桩体材料的特殊性,桩体材料的耐久性方面 主要研究其耐水性质,另外通过较长时期的观察不同龄期样 芯抗压强度的发展趋势,同样也能佐证其耐久性的好坏。
耐水性研究主要通过测定桩体的饱和含水量抗压强度与干 燥抗压强度之比来判断。软化系数大于0. 85 就认为是耐Baidu Nhomakorabea 的。