细节:深层密实法
1.振冲法
振冲法,又称振动水冲法,是以起重机吊起振冲器,起动潜水电动机带动偏心块,使振冲器产生高频振动,同时开动水泵,通过喷嘴喷射高压水流在土中形成振冲孔,并在振动冲水过程中分批填以砂石集料,借振冲器的水平及垂直振动,振密填料,形成的砂石桩体与原地基构成复合地基,以提高地基的承载力和改善土体的排水降压通道,并对可能发生液化的砂土产生预振效应,防止液化,减少地基的沉降和沉降差。
振冲桩加固地基可节省钢材、水泥和木材,且施工简单,加固期短,可因地制宜,就地取材,用碎石、卵石和砂、矿渣等填料,费用低廉,是一种快速、经济、有效的加固地基的方法。
振冲桩适用于加固松散的砂土地基;对黏性土和人工填土地基,经试验证明加固有效时,方可使用;对于粗砂土地基,可利用振冲器的振动和水冲过程使砂土结构重新排列挤密,而不必另加砂石填料(亦称振冲挤密法)。
(1)施工要点
1)施工前,应先进行振冲试验,以确定其成孔施工合适的水压、水量、成孔速度及填料方法,达到土体密实度时的密实电流值、填料量和留振时间。
2)振冲挤密或振冲置换桩的施工过程包括:定位、成孔、清孔和填料振密等(图2-7)。
①定位:振冲前,应按设计图定出冲孔中心位置并编号。
②成孔:振冲器用履带式起重机或卷扬机悬吊,对准桩位,打开下喷水口,起动水泵和振冲器。水压可用0.4~0.6MPa,水量可用200~400L/min。此时,振冲器以其自身重力和在振动喷水作用下,以1~2m/min的速度徐徐沉入土中,每沉入0.5m,宜留振5~10s进行扩孔。待孔内泥浆溢出时再继续沉入。
③清孔:当下沉达到设计深度时,振冲器应在孔底适当留振并关闭下喷水口,打开上喷水口减小射水压力(一般保持0.1MPa),以便排除泥浆进行清孔。
④填料振密:振冲器提出孔口,向孔内加入填料约1m高,将振冲器下降至填料中进行振密,待密实电流达到规定的数值后将振冲器提升0.5m,再从孔口往下填料,每次加料的高度为0.5~0.8m。如此自下而上反复进行直至孔口,成桩操作即告完成。在砂性土中制桩时,亦可采用边振边加料的方法。
3)振冲成孔方法可按表2-16选用。
图2-7 振冲碎石桩施工工艺
a)定位 b)振冲下沉 c)振冲至设计标高并下料 d)边振边下料、边上提 e)成桩
表2-16 振冲成孔方法的选择
4)在振密过程中宜小水量喷水补给,以降低孔内泥浆密度,有利于填料下沉,便于振捣密实。
5)振冲桩施工时桩顶部约1m范围内的桩体由于土覆压力密实度难以保证,一般应予挖除,另做垫层或用振动碾压使之密实。
6)冬期施工应采取防冻技术措施,每作业班施工完毕后应及时将供水管和振冲器水管内积水排净,以免冻结,影响施工作业。
(2)质量控制
1)施工前应检查振冲器的性能,电流表、电压表的准确度及填料的性能。
为确切掌握好填料量、密实电流和留振时间,使各段桩体都符合规定的要求,应通过现场试成桩确定这些施工参数。填料应选择不溶于地下水,或不受侵蚀影响且本身无侵蚀性并性能稳定的硬粒料。对粒径控制的目的,是确保振冲效果及效率。粒径过大,在边振边填过程中难以落入孔内;粒径过细小,在孔中沉入速度太慢,不易振密。
2)施工中应检查密度电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等(施工参数由振冲试验或设计确定)。
振冲置换造孔的方法有:排孔法,即由一端开始到另一端结束;跳打法,即每排孔施工时隔一孔造一孔,反复进行;帷幕法,即先造外围2~3圈孔,再造内圈孔,此时可隔一圈造一圈或依次向中心区推进。振冲施工必须防止漏孔,因此要做好孔位编号和施工复查工作。
3)施工结束后,应在有代表性的地段做地基强度或地基承载力检验。
振冲施工对原土结构造成扰动,使其强度降低。因此,质量检验应在施工结束后间歇一定时间进行,对砂土地基应间隔2~3周。桩顶部位由于周围约束力小,密实度较难达到要求,检验取样应考虑此因素。对振冲密实法加固的砂土地基,如不加填料,质量检验主要是地基的密实度,宜由设计、施工、监理(或业主方)共同确定位置后,再进行检验。
4)振冲地基质量检验标准应符合表2-17的规定。
表2-17 振冲地基质量检验标准
2.深层搅拌法
深层搅拌法是利用水泥浆作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使之凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体,与天然地基形成复合地基。
深层搅拌法加固工艺合理,技术可靠,施工中无振动、无噪声,对环境无污染,对土壤无侧向挤压,对邻近建筑影响很小,同时施工期较短,造价较低,效益显著。
深层搅拌法适用于加固较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的黏性土地基,对超软土效果更为显著。多用于墙下条形基础、大面积堆料厂房或地块的地基;在深基坑开挖时用于坑壁及边坡支护、坑底抗隆起加固或做止水帷幕墙等。
(1)施工要点 深层搅拌法的施工工艺流程如图2-8所示。施工程序为:深层搅拌机定位→预拌下沉→制配水泥浆→喷浆搅拌提升→重复上、下搅拌→关机清洗→移至下一根桩位,重复以上工序。
图2-8 深层搅拌法施工工艺流程
a)定位 b)预拌下沉 c)喷浆搅拌机上提 d)重复搅拌下沉 e)重复搅拌上升 f)施工完毕
1)施工时,先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上,用输浆胶管将储料罐砂浆泵与深层搅拌机接通,开通电动机,搅拌机叶片相向而转,借设备自重,以0.38~0.75m/min的速度沉至要求的加固深度;再以0.3~0.5m/min的均匀速度提起搅拌机,与此同时开动砂浆泵,将砂浆从深层搅拌机中心管不断压入土中,由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌,边搅拌边喷浆直到提至地面,即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升,即完成一根柱状加固体,外形呈8字形(轮廓尺寸:纵向最大为1.3m,横向最大为0.8m),一根接一根搭接,相搭接宽度宜大于100mm,以增强其整体性,即成壁状加固,几个壁状加固体连成一片,即成块状。
2)搅拌桩的桩身垂直偏差不得超过1.5%,桩位的偏差不得大于50mm,成桩直径和桩长不得小于设计值。当桩身强度及尺寸达不到设计要求时,可采用复喷的方法。搅拌次数以一次喷浆、一次搅拌或二次喷浆、三次搅拌为宜,且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。
3)水泥土搅拌桩施工工艺由于湿法(喷浆)和干法(喷粉,又称粉喷桩)的施工设备不同而略有差异。
①湿法作业。
a.所使用的水泥都应过筛,制备好的浆液不得离析,泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外加剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录;喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。
b.施工时,设计停浆面一般应高出基础底面标高0.5m。在基坑开挖时,应将高出的部分挖去。
c.施工时,因故停止喷浆,宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m,待恢复供浆时,再喷浆提升。若停机时间超过3h,应清洗管路。
d.壁状加固时,桩与桩的搭接时间不应大于24h,如间歇时间过长,应采取钻孔留出榫头或局部补桩、加桩等措施。
e.搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求,并应有专人记录。
f.当水泥浆液到达出浆口后应喷浆搅拌30s,在水泥浆与桩端土充分搅拌后,再开始提升搅拌头。
g.搅拌机预搅下沉时不宜冲水,当遇到硬土层下沉太慢时,方可适量冲水,但应考虑冲水对桩身强度的影响。
h.每天加固完毕,应用水清洗储料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道,以备再用。
②干法作业。
a.喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气(粉)管路、接头和阀门的密封性、可靠性。送气(粉)管路的长度不宜大于60m。
b.水泥土搅拌法(干法)喷粉施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。
c.搅拌头每旋转一周,其提升高度不得超过16mm。
d.搅拌头的直径应定期复核检查,其磨耗量不得大于10mm。
e.当搅拌头到达设计桩底以上1.5m时,应立即开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至地面下500mm时,喷粉机应停止喷粉。
f.成桩过程中因故停止喷粉,应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处,待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。
g.在地基土天然含水量小于30%土层中喷粉成桩时,应采用地面注水搅拌工艺。
(2)质量控制
1)施工前,应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度(主要是水泥浆流量计及其他计量装置)。
水泥土搅拌桩对水泥压入量要求较高,必须在施工机械上配置流量控制仪表,以保证一定的水泥用量。
2)施工中应检查机头提升速度、水泥浆或水泥注入量、搅拌桩的长度及标高。
水泥土搅拌桩施工过程中,为确保搅拌充分、桩体质量均匀,搅拌机头提速不宜过快,否则会使搅拌桩体局部水泥量不足或水泥不能均匀地拌和在土中,导致桩体强度不一,因此规定了机头提升速度。
3)施工结束后,应检查桩体强度、桩体直径及地基承载力。
4)进行强度检验时,对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件;对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件。
5)水泥土搅拌桩地基质量检验标准应符合表2-18的规定。
表2-18 水泥土搅拌桩地基质量检验标准
(续)