大跨度柱网混凝土结构施工技术在工程中的应用

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1、大跨度柱网混凝土结构施工技术在工程中的应用　　深层搅拌技术在我国软土地基加固处理方面的应用只有20多年的历史，但其发展速度之快、应用区域之广引起了岩土工程科技工作者的广泛兴趣。深层搅拌桩可以增加软土地基的承载力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，具有快速、经济、有效等特点。深层搅拌桩经过近二十年的发展，由于施工技术和施工机械的成熟已经被广泛地用于软土地基加固、边坡支护、基坑及堤坝防渗等方面。深层搅拌桩还经常被应用在公路桥头软土地基上，以加快公路的施工进度，消除或缓解桥头跳车等问题。　　其施工方法分为喷粉和喷浆两种方法。1、喷浆型搅拌法：指将水泥加入水后，以水泥浆的形式拌入软土中的深层搅拌法。2、

2、喷粉型搅拌法：通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将水泥粉均匀喷入所需加固的软土地基中，凭借钻头翼片的旋转使水泥粉和软土充分混合，形成水泥搅拌桩。　　设计人员在地基天然含水量大于60％的情况下，从降低地基含水量考虑，常常选用喷粉法。但由于地质条件千变万化，其中若存在淤泥含水量过大，采用喷粉法则可能出现沉桩问题。本文通过对采用喷粉法出现沉桩工程问题进行分析，提出处理方法与同行探讨。　　1、工程简况　　某高等级公路在K8+743～K9+826桥头186m采用水泥喷粉桩处理，水泥喷粉桩按正三角形布置，桩径采用50cm，桩距，平均桩长10m，水泥掺入比15%，即每延米50kg水泥，标号425#。施工单

3、位在施工配套设备进行标定、试桩方案经过监理单位和业主单位同意的情况下采用喷粉法进行试桩试验，共试59根，其中的21根桩发生沉桩，沉桩深度一般为～不等。　　2、沉桩原因分析　　水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等一系列化学反应而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩体。因此，可从地质、施工工艺两方面来分析沉桩原因。　　地质方面，由于各地质层土质的差异而产生水泥加固土的效果不同，水泥加固土的室内实验表明，一般认为含有高岭石，多水高岭石，蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好。而含有伊利石，氯化物和水铝英石等矿物的

4、粘性土及有机质含量高，酸碱度较低的粘性土的加固效果较差。各地质层的含水量的不同，也是引起水泥和土一系列化学反应而形成强度的速度不同的原因。　　施工工艺方面，水泥与土搅拌不均匀，甚至水泥与土无法混合。这与施工机械的各施工参数有关，如钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等有关。必须通过试验桩根据不同地质层、不同土质、不同土压力找到合适的施工参数，加以严格控制，使桩体均匀，防止缩颈、断颈等现象。　　1）地质方面　　在第一次试桩的一排7根桩中，靠路线前进方向右侧有4根桩沉桩。在试桩后第七天对其中两根进行抽芯检测，发现桩体上均有两段水泥明显不凝固。在试桩后第十天对发生沉桩的地质进行补勘，具体

5、地层由上至下为：　　①填砂：河砂，层厚为。　　②粉质粘土：灰黄、灰褐色，可塑，稍湿～湿，随深度增加渐变为软塑状，层厚为。　　③淤泥：深灰、灰黑色，软塑～流塑，饱和，粘性强，滑腻，岩性均一，底部含腐殖物，层厚为。　　④淤泥质粘土：灰、青灰色，软塑，饱和，粘性较强，均匀，层厚为。　　⑤淤泥夹砂：灰、青灰色，软塑，含较多中粗砂，含量在30%～50%，松散状，层厚为。　　⑥砂层：浅灰色，稍密至中密，饱和，以粗砂为主，含粘性土，级配良好，层厚为。　　⑦粉质粘土夹砂：灰黄、棕黄色，软塑，湿，含量在20%～50%，岩性不均，层厚为。　　⑧砂层：以中粗砂为主，灰白、灰黄色，中密，饱和，含粘性土，级配良好，层

6、厚为。　　软土物理力学指标很差，淤泥平均含水量为90%，天然孔隙比，直快剪C=，φ=。　　从以上地质补勘分析，主要有以下原因：　　由于该段淤泥含水量为90%，而喷粉后水泥在桩体内吸水是有限的，参照相近项目试验结果可知，短期内水泥加固土含水量减少量低于水泥掺入比，也就是该段淤泥经水泥加固土的含水量仍为75%以上，搅拌时的土和水泥还是处于流塑～软塑状，压缩模量小，抗剪强度低；喷50～60kg/m水泥9m后增加4500～5400KN自重力。处于流塑至软塑状水泥加固土压缩模量小，自身自重引起桩压缩量就大；水泥加固土抗剪强度低自身自重引起侧向挤出量大；　　桩身周围土受扰动土体下沉后，土对桩侧表面产生向

7、下的负摩阻力。当土和水泥还是处于流塑至软塑状、压缩模量小、抗剪强度低时，在负摩阻力的作用下发生沉桩。　　该段淤泥的灵敏度大，灵敏度是原状试样的无侧限抗压强度与相同含水量重塑试样的无侧限抗压强度之比。从试桩现场，试桩桩位砂垫层表面挤压出来的淤泥很稀，表明其重塑后强度很低，灵敏性高。　　喷粉在桩体内吸水，引起桩体周围土体孔隙压力消散、产生下沉，短时间增加对桩体的负摩阻力，而此时水泥加固土的强度很低且增长慢。　　总