水黏土攪拌樁法濕法加固軟土地基的試驗研究

水黏土攪拌樁法濕法加固軟土地基的試驗研究

1添加劑的加入對加固樁水保在連通性地區(qū)，廣泛積累了灰色和灰綠色粘土和粘土，厚度從幾米到20米不等，最大厚度為24米。具有一般軟土的特點：高含水量、高孔隙比、高壓縮性、高靈敏度、低滲透性，工程性能極差，黏粒、膠粒含量高。如采用水泥攪拌干法加固，施工受到深度的限制，而且天然土體存在最佳含水量，含水量過低或過高時水泥水化都不充分，加固效果也不好。如果在水泥攪拌樁濕法施工過程中，在水泥中加入適量的添加劑，則對水泥土樁的質量具有一定的改善作用。本文結合連—鹽高速公路連云港試驗段的地質條件，擬用不同種類水泥、摻合料和添加劑摻入軟土中，分析各因素對水泥土強度的影響。在初步成果的基礎上，進行現(xiàn)場不同固化劑（普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥）的配比試驗，采用多種施工工藝攪拌成樁。并結合現(xiàn)場效果檢測工作，為水泥攪拌樁在處理連云港海相軟土地基提出合理的配比與施工方案，對水泥攪拌樁在類似地基中的應用具有指導意義。2試驗組軟土物理力學性質室內配比試驗的土樣取自試驗段，淺層軟土地基的主要物理力學性質見表1。3復雜劑量分析根據(jù)室內配比試驗結果和軟土地基條件，制定了分別以普通硅酸鹽水泥（簡記為P.O.32.5）、礦渣硅酸鹽水泥（簡記為P.S.32.5）為固化劑，并加不同外摻劑（尾礦砂、SN-II、石膏和粉煤灰）的現(xiàn)場配比方案，固化劑的摻入比分別為18%（60kg/m）,21%（70kg/m）,24%（80kg/m），外摻劑的摻量為固化劑用量的質量百分比。結合現(xiàn)場施工條件按不同組合進行布置，每一組合在試驗段內不同區(qū)域施工。通過采用改變噴漿復攪次數(shù)（1次噴漿4次攪拌、2次噴漿4次攪拌、2次噴漿6次攪拌）、噴漿順序（上提噴漿、下沉噴漿）等施工工藝，同時結合連云港海相軟土力學指標隨深度而增加的特性及水泥土樁的受力主要位于樁頂2～3倍樁徑（4～5m）范圍內的特點，在2噴4攪和2噴6攪工藝中，第2遍噴漿控制在0～10m范圍內，以達到變摻量施工。為了提高施工速度，部分2噴6攪最后一次復攪只在變摻量范圍進行，從而滿足荷載傳遞規(guī)律對樁身質量的要求，改善復合地基的承載性能。根據(jù)江蘇省高速公路建設指揮部技術質量監(jiān)督處（2003)147號文《江蘇省高速公路水泥攪拌樁檢測工作實施細則》和江蘇省高速公路建設指揮部技術質量監(jiān)督處（2003)250號文“關于《江蘇省高速公路水泥攪拌樁檢測工作實施細則》的補充規(guī)定”，對于施工完成的水泥土攪拌樁的質量檢測，采用現(xiàn)場取芯鑒別描述與標準貫入試驗（SPT）等試驗的方法，并編制了相應的計算程序，為每根檢測樁進行綜合評定，按不合格、合格、良和優(yōu)4個級別評定。4水處理站變形摻量施工對樁體強度影響分析根據(jù)上述檢測細則，一般在28d后，對于施工完成的水泥土攪拌樁采用現(xiàn)場沿樁1/4軸線垂鉆孔取芯，鉆頭直徑為90mm。采用雙管單動沖水循環(huán)回轉鉆進法，每一回次控制在1～1.2m。取芯完成后，按一定的試驗點間距進行標準貫入試驗。通過對芯樣顏色、噴漿均勻度、膠結程度、芯樣狀態(tài)等進行鑒別描述，結合標準貫入試驗結果對樁身質量進行綜合評定。根據(jù)當?shù)氐牡刭|條件和單樁、復合地基中水泥土攪拌樁的荷載傳遞規(guī)律可知，要使樁長達到同一強度發(fā)揮度，勢必要求水泥攪拌樁的強度沿樁逐漸減小，亦即意味著合理的水泥摻入量應該是沿樁身逐漸減小。由于攪拌設備和施工工藝的限制，目前要達到沿樁長均勻地改變水泥摻入量還有困難，但沿樁身分段減小水泥摻入量是可行的。本文所提出的變摻量施工工藝，試圖找出解決樁體上部強度偏低的合理方法。圖1和圖2分別為2噴4攪（2-4）和2噴6攪（2-6）工藝條件下變摻量施工與不變摻量施工的水泥土攪拌樁標貫試驗結果對比。由標貫對比曲線圖可以看出，變摻量施工對樁體上部加固效果較明顯，8m以下兩種工藝加固效果基本一樣，結果證明，變水泥摻入量施工是可行的。由所編程序綜合評定結果表明，由于上部5m范圍內不合格，采用不變摻量施工的2噴4攪及2噴6攪不能滿足路基對復合地基的要求。圖3和圖4分別為礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥2噴4攪（2-4）及2噴6攪（2-6）施工的水泥土攪拌樁標貫試驗結果對比曲線。被檢測的樁都是采用3層6葉片下沉噴漿施工，噴漿口位于底層葉片的中部。水泥漿配比為：水泥摻入量為70kg/m，水灰比為0.43，并摻入0.6%SN-II,2%生石膏作為添加劑。由圖3和圖4可以看出：無論是2噴4攪還是2噴6攪，使用礦渣水泥作為固化劑明顯優(yōu)于普硅水泥，這與室內配比試驗礦渣水泥的無側限抗壓強度在各個齡期都明顯高于普通硅酸鹽水泥結論相吻合，說明針對此軟土含水量高、孔隙比大，黏粒、膠粒含量高，含鹽量高的特點，宜選用礦渣水泥作為固化劑，考慮添加一定量的減水劑和生石膏。圖5和圖6分別為不同水泥摻量的2噴4攪及2噴6攪施工的水泥土攪拌樁標貫試驗結果對比。使用普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量分別為70kg/m和80kg/m。由圖5和圖6可以看出：加大水泥用量可明顯提高樁身質量，尤其對樁身上部質量提高明顯。對于連云港高壓縮性、高含鹽海相軟土加大水泥摻入比，其強度隨之增大，但摻入比的加大應與輸漿泵和攪拌均勻程度相協(xié)調，否則難以獲得理想的結果。從水泥土強度增長的機理分析可知，水泥土強度的增長決定于水泥與水及土中某些特定礦物顆粒是否發(fā)生了充分反應，因此，在水泥含量達到一定程度時(即足以與土中這些特定礦物顆粒進行充分反應，而不致使其過剩)，水泥和土的充分攪拌均勻顯得尤為重要。因此，只增加水泥含量是不夠的，還應提高攪拌的次數(shù)以達到水泥與土充分地拌合。如圖7所示，當水泥摻入量為70kg/m時，2噴6攪明顯優(yōu)于2噴4攪，說明攪拌的均勻性對水泥土的強度提高影響很大。多攪拌一次，樁體質量明顯改善。但是，在實際施工過程中，為了節(jié)約攪拌時間，提高施工效率，在2噴6攪施工工藝中，最后一次復攪可只在上部變摻量范圍內進行。檢測結果表明也可以提高樁身質量，見圖8。5充填材料配比對土石軟度的影響變摻量施工可提高攪拌樁上部質量，滿足承載力對上部樁體強度的要求，符合復合地基中水泥攪拌樁的承載特性和荷載傳遞規(guī)律。連云港海相軟土