水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用_第1頁
水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用_第2頁
水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用_第3頁
水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用_第4頁
水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用_第5頁
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文檔簡介

1、水泥攪拌樁在水閘軟土地基加固中的應(yīng)用我省降雨十分顯然,存在較多脆弱地基,而水閘建造物所需的基礎(chǔ)通常需要承受相當(dāng)大的上部荷載,其基礎(chǔ)底部壓力往往比淤泥軟基持力層所能承載的壓力要大許多。因此,在這種淤泥質(zhì)軟基上修筑水閘建造物,務(wù)必實行合理有效的加固處理措施,否則就可能造成軟基消失局部沉降破壞,甚至構(gòu)建物整體滑動等地基失穩(wěn)現(xiàn)象。因此,水閘軟土地基的加固處理方案的抉擇非常關(guān)鍵。而水泥土攪拌就是一種有效的軟土地基加固方法,效果顯著,處理后可很快投入使用。下面,就推薦水泥攪拌樁在水閘軟基加固處理中的應(yīng)用。1閘室穩(wěn)定計算1.1荷載以閘室整體為計算單元,取完建工況為計算工況,其所受荷載包括閘室結(jié)構(gòu)自重、排架機

2、架橋自重、工作閘及金屬結(jié)構(gòu)埋件重及啟閉機重。按照閘室穩(wěn)定計算結(jié)構(gòu),作用于閘室底面的荷載有:豎向力G=8858.94kN,M=36596.40kN。1.2穩(wěn)定驗算采用SL2652022水閘設(shè)計規(guī)范公式舉行閘室基底應(yīng)力計算。式中=為閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值(kPa);G為作用在閘室上的所有豎向荷載(kN);A為閘室基礎(chǔ)底面的面積(m2);M為作用在閘室上的所有豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩(kNm);W為閘室基礎(chǔ)底面向于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m3)。建成無水工況閘室地基承載力不能滿意地基應(yīng)力要求??紤]閘址為沿海地區(qū),閘基土為淤泥質(zhì)粘土,地基土承載力及壓縮模

3、量均較低,為滿意閘室地基應(yīng)力及沉降要求,確定對閘室地基舉行處理,以提高閘室地基的承載能力。沉降計算采用分層總和法,計算采用公式:式中s為地基終于沉降量(mm);s為按分層總和法計算出的地基變形量;s為沉降計算閱歷系數(shù);n為地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù);p0為基礎(chǔ)底面處的附加壓力(kPa);Es為基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量(MPa);zi、zi-1為基礎(chǔ)底面至第i層土、i-1層土底面的距離(m);、為基礎(chǔ)底面計算點至第i層土、i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。閘基礎(chǔ)底面下地層為淤泥質(zhì)粘土,粉質(zhì)粘土及粉土,粉質(zhì)粘土及粉土壓縮模量分離采用3.3MPa、5.9MPa、18.4MPa。壓縮

4、層計算深度按計算層面處土的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比為0.2決定。經(jīng)計算閘室地基最大沉降量22.5cm,大于規(guī)范允許值15cm;需對閘室舉行地基處理。閘基防滲長度按式(3)舉行計算:L=CH(3)式中L為滲徑長(m);C為滲徑系數(shù);H為上下游水位差(m)。現(xiàn)閘基實際防滲長度為20.5m,小于計算要求的防滲長度32m,不滿意規(guī)范要求,需設(shè)置一道防滲墻,增強閘基的防滲長度。2地基處理方案本工程舉行地基處理的目的為增強閘室地基的承載能力及減小沉降量。地基處理常用方法有換填墊層法、強夯法、砂石樁法、混凝土灌注樁及水泥土攪拌樁法。2.1換填墊層法適用于淺層脆弱地基及不勻稱地基的處理。其主要作用是提高地基承載

5、力,削減沉降量,加速脆弱土層的排水固結(jié),防止凍脹和消退膨脹土的脹縮。本工程壓縮性較高的軟土層厚12.40m,墊層的換填厚度不宜超過3m,換填后地基處理效果不顯然。因此工程未采用換填墊層法的地基處理方式。2.2強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強夯置換法適用于高飽和度的粉土,軟流塑的粘性土等地基上對變形控制不嚴的工程,在設(shè)計前務(wù)必通過現(xiàn)場實驗決定其適用性和處理效果。本工程基礎(chǔ)軟土透水性較差,采用強夯法處理地基簡單形成橡皮土,反而達不到地基處理的目的。因此,強夯法不適宜應(yīng)用于工程的地基處理。2.3砂石樁法為采用類似沉管灌注樁的機械和方法,通過沖

6、擊和振動,把砂擠入土中而形成樁基的方法。擠密砂樁的主要作用是將地基擠實排水固結(jié),從而提高地基的整體抗剪強度與承載力,削減地基的沉降量和不勻稱沉降。但這種方法一般能較好地適用于砂性土。本工程為淤泥及淤泥質(zhì)土,因此砂石樁法不適宜于工程的地基處理。2.4混凝土灌注樁直接在樁位上就地成孔,然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。灌注樁能適應(yīng)各種地層,無需接樁,施工時無振動、無擠土、噪音小,宜在建造物密集地區(qū)使用。但其施工費用較高,操作要求嚴格,施工后需較長的養(yǎng)護期方可承受荷載,成孔時有大量土渣或泥漿排出。本工程因為工期較短,灌注樁成孔時會對四周環(huán)境會造成不利影響,且會使工程整體費用升高,未采用混凝土灌注樁

7、法。2.5水泥土攪拌法分為漿液深層攪拌法(簡稱濕法)和粉體噴攪法(簡稱干法)。水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土及無流淌地下水的飽和松散砂土等地基。其加固機理是:水泥漿(粉)與地基土在外力作用下(樁頭攪拌力及水泥漿(粉)壓入壓力)勻稱攪拌,舉行水化反應(yīng)并形成具有一定強度的水泥土樁(即所謂半剛性樁)。部分水泥漿(粉)在灌漿壓力作用下發(fā)生水化反應(yīng)并滲入樁體周邊的土體中形成樁體,增大了樁體與樁間土的摩擦系數(shù),提高了樁體承載力,并與樁間土共同形成良好的復(fù)合地基。按照地質(zhì)資料,本工程地基主要為淤泥及淤泥質(zhì)土,含水量較高,采用水泥攪拌法時因為水泥的水化作用,在一

8、定程度上削減了地基土中自由水的含量,樁間土產(chǎn)生一定的固結(jié)作用,使樁間土本身強度有所提高,從而導(dǎo)致復(fù)合地基承載力的提高。綜上,按照各個地基處理方案的適用條件及地基狀況,決定采用水泥土攪拌法。3樁基設(shè)計3.1樁基布置程水泥攪拌樁采用矩形布置,樁直徑0.6m,除防滲墻外,攪拌樁橫向和縱向樁間距均為1.2m,閘室底板輪廓線范圍內(nèi)的攪拌樁數(shù)按63根計。按照地質(zhì)資料,在干濕交替及無干濕交替作用時,地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有中等腐蝕性,腐蝕介質(zhì)為SO2-4,因此水泥土攪拌樁固化劑采用強度等級為32.5的抗硫酸鹽水泥;樁長假定8m,攪拌樁位于淤泥質(zhì)粘土層。3.2承載力驗算按照閘室底板所受外部荷載、土體力學(xué)指標(biāo)、基礎(chǔ)

9、尺寸,采用相關(guān)規(guī)范公式分離計算水泥攪拌樁單樁承載力和復(fù)核地基承載力。3.3沉降驗算樁基終于沉降量計算公式采用建造地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(5.5.6)中的公式,方法為等效作用分層總和法。附加應(yīng)力取底板附加應(yīng)力70kPa,沉降計算閱歷系數(shù)取0.9;等效沉降系數(shù)取0.9;等效沉降系數(shù)c取0.52。地基處理后,經(jīng)計算,閘室的終于沉降量為11cm,小于規(guī)范中規(guī)定的閘室最大沉降量的要求。3.4滲流穩(wěn)定驗算因為水泥土攪拌樁樁體銜接成壁后有隔水帷幕的作用,為增強閘室的防滲長度,在閘室逼近下游側(cè)采用水泥土攪拌樁套打的方式,形成一道垂直防滲墻。經(jīng)計算閘基防滲長度36.5m,大于計算要求的防滲長度32m,滿意規(guī)范要求。4

10、質(zhì)量檢驗4.1施工期4.1.1材料現(xiàn)場使用的固化劑和外摻劑務(wù)必通過現(xiàn)場加固土的強度實驗,舉行材料質(zhì)量檢驗,合格后方可使用。4.1.2樁位樁位布置滿意設(shè)計要求,施工前在樁中心插樁位標(biāo),施工后將樁位標(biāo)復(fù)原,以便驗收。4.1.3樁身垂直度每根樁施工時均應(yīng)用水準尺或其他方法檢查導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度,間接測定樁身垂直度。4.1.4樁身水泥摻量按設(shè)計要求檢查每根樁的水泥摻用量。4.1.5水泥標(biāo)號、水泥品種對無質(zhì)保書或有質(zhì)保書的小水泥廠產(chǎn)品,應(yīng)先做試塊強度實驗,實驗合格后方可使用。對有質(zhì)保書(非鄉(xiāng)辦企業(yè))的水泥產(chǎn)品,可在攪拌施工時,舉行抽查實驗。4.1.6攪拌頭上提噴漿速度一般均在上提時噴漿,提升速度不超

11、過0.5m/min,通常采用二次噴漿。當(dāng)其次次噴漿時不允許消失攪拌頭未到樁頂而漿液已拌完的現(xiàn)象。有剩余時可在樁身上部再次噴漿。4.1.7漿液水灰比通常為0.40.5,不宜超過0.5。漿液拌和時應(yīng)按水灰比定量加水。4.1.8水泥漿液攪拌勻稱性應(yīng)留意貯漿桶內(nèi)漿液的勻稱性和繼續(xù)性,噴漿攪拌時不允許消失輸漿管道阻塞或爆裂的現(xiàn)象。4.2竣工后4.2.1攪拌樁的施工(1)成樁7d后,采用淺部開挖樁頭(深度宜超過停漿面下0.5m),目測檢查攪拌的勻稱性,量測成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5。(2)成樁后3d內(nèi),可用輕型動力觸探(N10)檢查每延米樁身的勻稱性。檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的1,且不少于3根。4.2.2水泥攪拌樁地基竣工驗收承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷實驗和單樁載荷實驗。載荷實驗務(wù)必在樁身強度滿意實驗荷載條件時,并宜在成樁后28d后舉行。檢驗數(shù)量為樁總數(shù)的0.51,且每項單體工程不應(yīng)少于3點。經(jīng)觸探和載荷實驗檢驗后,對樁身質(zhì)量有疑惑時,應(yīng)在成樁28d后,用雙管單動取樣器鉆取芯樣作抗壓強度檢驗,檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5,且不少于3根。4.2.3工程樁質(zhì)量評定準時檢查施工記錄,按照預(yù)定的施工工藝對工程樁質(zhì)量舉行質(zhì)量評定。對于不合

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