常用地基加固方法

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• 采用粉体喷射法加固,使桩与桩间土形成复 合地基能取得良好的加固效果和较好的经济 效益。
• (一)施工准备
• 1.材料
• (1)粉体搅拌法目前主要使用的固化剂为石灰粉、 水泥以及石膏及矿渣等,也可使用粉煤灰作掺和料。
• (2)粉体生石灰桩技术要求
• 1)石灰应该是细磨的,在搅拌过程中,为防止桩 体中石灰聚集,石灰最大粒径应小于2mm。
• 在注浆过程中,当浆液从附近其他钻孔流出即 串浆时,采取如下方法处理:加大第Ⅰ次序孔 间的孔距;在施工组织安排上,适当延长相邻 两个次序孔施工时间的间隔,使前一次序孔浆 液基本凝固或具有一定强度后,再开始后一次 序钻孔;串浆孔若为待注孔,采取同时并联注 浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封 闭孔口,待注浆完后再恢复钻孔
• 拌入石灰后软土物理性能起了变化,加灰后软土液 性指数随含水量增加呈线性递减,含水量小于50% 的土加灰后,液性指数从原来流态进入半固态或固 态,在稳定压力下压缩量随石灰粉含量增加而递减, 压缩量减小达1/3,提高石灰柱体的强度。拌入石 灰后增加软黏土的渗透性,石灰柱在不同类型软土 中起到排水作用。
• (4)石灰加掺合料比例通常为15%-30%, 加大掺合料比例,使桩身强度提高较大,粉 体材料为生石灰粉掺入3%,半水石膏适用 于地基酸性反应。
• (5)掺粉煤灰必然引起减少桩身吸水效果, 对不追求石灰吸水胀发作用可增大粉煤灰掺 量,最高掺量达80%-90%。
• (6)掺入30%细磨石灰粉,提高流塑状轻 亚黏土地基的加固效果。
• 2.降低地基土的压缩性 地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异 沉降大;由于有填土或建筑物荷载,使地基 产生固结沉降;作用于建筑物基础的负摩擦 力引起建筑物的沉降;大范围地基的沉降和 不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降; 由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性 反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此, 需要采取措施以提高地基土的压缩模量,借 以减少地基的沉降或不均匀沉降。
• 施工效果检验
• 1)轻型动力触探试验。注浆结束后第二天,经 过开挖场地西 北角地基,可见杂填土中的水 泥结石呈片状、条带状。水泥浆呈根须状渗 入砂砾和土层中。当天东南角经两个检查点 测试,在基础面以下土体中作轻型动力触探试 验N10达到19击~20击,相应承载力fak达到 120kPa~145kPa,较处理前N10=10击~12击有 明显提高,随着水泥浆的固化强度会继续提高, 土体承载力fak满足160kPa的要求。
• (二)操作工艺
• 1.粉体喷射搅拌法是在软土地基中输入粉柱 体加固材料,通过和原位地基土强制搅拌混 合,使地基土和加固材料发生化学反应,在 稳定地基土的同时,提高强度的方法。
• (1)施工原理:由压缩空气输送的加固材 料通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出, 并随着搅拌叶片的旋转和原位地基土搅拌均 匀混合一起,和加固材料分离后的空气,就 沿着搅拌轴,由轴与土的缝隙处排出地面。
水泥的水解水化反应,形成凝胶体和水泥 杆菌结晶体。当水泥的各种水化物生成后,有 的自身硬化,形成水泥骨架,有的则与周围具 一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化 作用、硬凝反应等,生成新的化合物,从而提 高水泥土的强度。水泥水化物中游离的氢氧 化钙吸收水及空气中的二氧化碳,形成不溶于 水的碳酸钙,也使土的强度增加。
• 2)石灰应尽量选取纯净无杂质的,石灰中氧化钙 和氧化镁含量至少应为8.5%,其中氧化钙含量最 好不低于80%。
• 3)石灰的储存期,不宜超过三个月。
• 4)石灰的液性指数不低于70%。
• (3)石灰桩法(包括块灰灌入法、粉灰搅 拌法)常用掺合料是粉煤灰,也可掺入火山 灰、钢渣或黏土、采用掺合料后可防止石灰 桩软心。
• 强度控制及施工控制标准
• 经注浆处理后,确保地面以下1.5m土层承载 力特征值fak≥160kPa。由于杂填土均一性差、 空隙率变化大、理论耗浆量不容易确定,因此 施工时不能单纯凭理论计算量来控制,还应按 耗浆量降低率来控制,即孔段耗浆量随注浆次 序的增加而减少。
• 浆材与浆液扩散半径
• 浆材采用两种配方的纯水泥浆,第一注浆段水 灰比为0.5,第 二注浆段为0.75。由于杂填土 均一性差,其孔隙率、渗透系数变化大,因而 仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚合 理。现据大量的经验数据与现场注浆试验综 合得出r=1.5m。
• 3.改善地基土的透水特性 地基土的透水性表现在堤坝等基础产生的地 基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层 粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在 地下水的运动中所出现的问题。为此,必须 采取措施使地基土降低透水性或减少其水压 力。
• 4.改善地基土的动力特性 地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉 细砂(包括部分粉土)将产生液化;由于交通 荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下 沉。为此,需要采取措施防止地基液化,并 改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
• 2 .粉体搅拌法工艺要求
• 室内试验:在现场取回土样与加固料均匀搅 拌后制备灰土试件,具体按下面原则选择:
• 1)当含水量为天然地基土含水量,养护龄 期为7天,28天和90天。
• 2)当含水量高于天然地基土含水量,含灰 量可取10-15%。
• 3)当含水量低于天然地基土含水量,含灰 量可取6-10%。
常用地基加固方法
• 地基基础加固,就是因为天然地基软弱 无法满足地基强度、变形等要求,那么 就需要事先对地基进行处理,利用换填、 夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学 等方法改良地基土的工程特性,从而达 到地基加固的目的。
• 地基处理的目的及意义主要有下面5点:
• 1.提高地基土的抗剪切强度 地基的剪切破坏表现在:建筑物的地基承载力 不够;由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结 构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地 基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖 时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的 抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就 需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
• (三)深层搅拌法加固地基
• 自我国引进开发水泥深层搅拌法以来,这种 地基处理方法很快在全国得到推广 使用,成 为软土地基处理的一种重要手段。水泥深层 搅拌加固法处理软土技术发展至今已成为软 土地基处理中应用最为普遍的一种地基处理 方法,并具有广阔的发展前景。
• 1.应用特点和适用范围
• 水泥深层搅拌法加固软土技术是利用水泥、石灰 等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机 械,在地基深处直接将软土和固化剂强制拌和,使软 土硬结而形成强度较高的补强桩体,使补强桩体和 桩间天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的 复合地基。
• 注浆孔位置及孔深
• 根据浆液扩散半径,注浆孔孔距为1.5m,最优 排距为1.5m。注浆孔采取梅花形分布。根据 基础的埋深及勘察资料中杂填土及淤泥质土 的层厚,注浆孔深为4.0m~5.0m,注浆段厚约 3.0m。
• 注浆
• 由于注浆压力与土的重度、强度、初始应力、 孔深、位置及注浆次序等因素有关,而这些因 素又难以准确地确定,经注浆试验,得出如下 参数:注浆压力为0.3MPa~0.6MPa,其注浆过 程中根据具体情况再做适当调整。注浆量主 要与注浆对象的体积v,土的孔隙率n和经验系 数k值有关。据Q=k・v・n理论估算杂填 土、 淤泥或淤泥质土单位吸浆量分别为 0.35m3 ,0.28m3。在规定的注浆压力下,孔段 吸浆量小于0.6L/min时,延续30min即可结束 注浆。
• 目前常用的深层搅拌桩桩径多数为500mm,加固深 度从数米到数十米不等。可用于增加软土地基承载 力,减少沉降量和提高边坡的稳定性。常用于建(构) 筑物地基、大面积的码头、公路和坝基加固及地下 防渗墙等工程,处理后的复合地基承载力可达 200kPa,甚至更高。
• 2.加固原理及影响因素
• 2.1 软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原 理是基于水泥加固土的物理化学反应。主要 表现为:
• 2.作业条件
• (1)工作场地表层硬壳很薄时,需先铺填 砂、砾石垫层,以便机械在场内顺利移动和 施钻,如场内桩位有障碍物,例如木桩、石 块等应排除。
• (2)机械设备配置:钻机、粉体发送器、 空气压缩机、搅拌钻头等。
• (3)根据地质资料,通过原位测试及室内 试验取得地基土、灰土物理力学及化学指标, 选取最佳含灰量,作为设计掺灰量,决定设 置搅拌范围,选择桩长、截面及根数。
• 3.粉体喷射搅拌法施工工艺 P61
• 粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌土粉混合 体,使灰土混合形成加固柱体。
• 4.粉体搅拌加固形成
• (三)质源自文库标准 • 1.保证项目
• 使用材料的各种指标,包括含灰量、灰液性 指数和外加剂品种掺量,必须符合设计要求。
• 检验方法:材料出厂证明、合格证、试验报 告及施工日志。
• (2)固结原理:粉体喷射搅拌法使用的固化剂, 主要有石灰、水泥,还有石膏及矿渣,可使用粉煤 灰作为掺合料。
• 通过固结反应而形成稳定的石灰粉体,在软土中加 入生石灰,生石灰和土中的水分发生化学反应成熟 石灰,水分被吸收,起到了胶结作用,并产生热量, 柱体消化而产生体积膨胀1-2倍,促进周围土体的 固结。
• 注浆技术加固软地基在技术上是可行的,在施 工质量和处理 效果上是好的,其承载力和稳 定性将得到较大提高,能够满足经济、工期要 求,而且极大地减少了环境污染,值得推广。
• (二)粉体喷射法加固地基
• 采用粉体喷射法加固此处软土地基,喷下去 的水泥粉能迅速吸收地基中的水分,发生物 理化学变化,大大提高地基强度,使粉喷桩 与桩间土形成复合地基,达到理想的加固效 果。
• 5.改善特殊土的不良地基特性 主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的 胀缩性等。
• 地基加固方法
• (一)注浆法加固地基
• 注浆就是让水泥浆液或其他浆液在土体中通 过充填、渗透、扩展形成网络,一方面钻孔对 周围土体挤压提高土体的整体密度;另一方 面,钻孔内的灌注浆液形成柱状,增加了土体 的强度,三者经过压密使地基土体形成复合地 基,相互共同作用达到控制沉降、提高承载力 的目的。
• 注浆施工
• 注浆施工流程 P59
• 注浆过程中,同线位孔实行跳孔位作业。
• 暂停控制:当出现孔口冒浆,注浆压力和耗灰 量均较小时,暂停注浆,间歇后重注。
• 终注控制:注浆自下而上依次分段进行。若 注浆压力和耗灰 量均正常,地面出现冒浆或 浆液在邻孔冒出时,可终止该孔注浆作业。
• 注浆时随时注意孔口、邻近孔口及地面冒浆 情况,以确定是 否暂停或终注。注浆处理过 程中,对注浆压力、水灰比等严格把关,确保 注浆质量。
• 2.2 从工程应用的观点,水泥土的强度主要受下面因 素影响:
• 2.2.1水泥掺入比的影响,当其他条件相同时,在同一 土层中水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增加。 但因场地土质与施工条件的差异,水泥掺入比的提高 与水泥土强度的增加并非成正比。实际工程中水泥 掺入比一般使用7%~15%为宜。掺入比αw用下式表 示:αw=(掺入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%
• 2.基本项目 P62
• (四)施工注意事项
• (1)空压机的压力不需要很高,风量不宜 过大。
• (2)钻机及桅秆安装在载体上,在地面上 进行操作,要满足耐压力要求。
• (3)在施工现场要设置石灰池,石灰粉要 遮盖,一防止飞粉污染,二防止遇雨水产生 化学反应,溅伤皮肤及眼睛,施工人员要配 戴防护眼镜。
• 2)浅层平板载荷试验。注浆施工结束15d后, 在施工段选择3个代表性地点,其中2个在注浆 点位,1个在两相邻灌浆点位中间,进行浅层平 板(0.5m2)载 荷试验。当加载到设计值的两 倍时,即在杂填土顶面单点加载达 320kN,满 足设计要求后便停止加载,这时最大沉降量仅 9.01mm(极限沉降10.6mm)。表明该点地基 土未达到极限破坏状态,说明了经灌浆处理地 基承载力标准值大于160kPa,见图1~图3。
• 2.2.2水泥土龄期的影响,水泥土的强度随龄期增加 而增大,一般情况下水泥土强度7d时可达标准强度的 30%~50%,30d可达标准强度的60%~70%,龄期3个月 后,水泥土的标准强度基本达到要求。因此,工程上 取龄期3个月的强度作为水泥搅拌桩的标准强度。
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