摘 要:水泥搅拌桩在处理淤泥质土类地质时,由于淤泥质土高含水率,高有机质,高孔隙比等特性,导致传统工艺中的水泥难以起到固化效果,淤泥质土条件下水泥搅拌桩抽芯有不成桩,强度低的风险。因此有必要开展新材料新技术的应用以解决此类地质条件下水泥搅拌桩不成桩的难题,提升搅拌桩复合地基工程建设质量。通过选材、优化配合比、试桩等一系列研究和验证,对某项目恶劣条件下的复合地基工程施工材料进行改良,采用新型软土固化材料替代传统水泥材料,以提升工程品质;通过该案例应用分析,为提升同类型工程项目质量提供科学依据。 关键词:新型软土固化剂;生态固化搅拌桩;强度;试桩
水泥搅拌桩在复合地基工程施工中作为常见的施工方法,已在工程项目中得到广泛应用;但随着施工工艺的不断进步,以及在科学、环保、经济及质量保证等综合方面的提升,带动了新材料的研究和应用。近年来,使用新型软土固化材料替代传统水泥处理复合地基取得了新的成功案例,本文就佛山市南海区某项目使用新型软土固化材料在生态固化搅拌桩中的成功应用案例进行分析,通过该案例应用分析,为提升同类型工程项目质量提供科学依据。马丽散
一、项目概况
1.1工程概况
该项目位于佛山市南海区,属于新建工程,共包含3条道路,为城市主干道,双向六车道,设计速度为40km/h。本次地基处理范围为市政道路双向水泥搅拌桩,是案例中新型软土固化材料的应用范围;双向水泥搅拌桩道路地基加固处理形式呈梅花形布置,桩径0.6m,桩间距1.5m。
图1-1 双向搅拌桩地基加固处理平面布置示意图
风刀干燥机发光二极管封装1.2工程地质条件
根据野外钻探、原位测试和室内试验成果综合分析,场地主要出露第四系全新统人工填土层(Q4ml)、 全新统海陆交互相沉积层(Q4mc)及残积层(Qel),基岩为上白垩统三水组(K2sŝ)泥质粉砂岩。
项目场地特殊性岩土主要为:(1)人工填土:根据钻探结合调查资料,地表广泛分布,厚度总体不大,为新近堆填土,未压实,土质较疏松,孔隙比较大,压缩模量较小,压缩系数较大,土质不均匀。(2)软土:场地的软土主要为淤泥、淤泥质粉质粘土层 ,呈灰黑,深灰,饱和,流塑,有机质含量为13.8-39.5%。流塑状软土具触变性和流变性,含水量高,孔隙比大,压缩性高,渗透性低,灵敏度高,自然固结程度低,固结变形持续时间长,承载能力低的工程性质。
生态固化搅拌桩进入土层共分2层,依次是:(1)素填土层:揭露于场区大部分地段,呈层状连续分布,主要由黏性土、砂土及少量碎石块等组成。(2)淤泥层:揭露于场区大部分地段,呈层状连续分布。土体饱和,流塑,有机质含量13.80~39.5g/kg,平均27.7g/kg ,局部夹有薄层粉细砂和碎贝壳。
本项目的软土是路基稳定性的不利因素,如不对软基进行处理,道路工程会造成路基过大
的工后沉降;当降低地下水位或地面大面积荷载(包括填土)时,软土在上部荷载作用下会产生侧向变形,其对路基整体稳定性影响较大。在荷载作用下易产生较大的沉降或不均沉降。本项目特殊性岩土对桩基的影响评价:填土层沿线均有分布,软土层分布较广泛,其对桩基础主要危害是形成负摩阻力,从而降低桩基有效承载力。
二、新型软土固化材料应用概况
2.1试桩背景
原设计要求本项目软基处理采用双向水泥搅拌桩方案,平均桩长19米。采用42.5R普通硅酸盐水泥,配浆水灰比为0.5~0.6,要求水泥用量不小于75kg/m,搅拌轴提升速度为0.5~0.8m/min。搅拌桩施工完成后28天,复合地基承载力不小于100kPa。处治路段广泛分布有淤泥质土,淤泥质土条件下水泥搅拌桩抽芯有不成桩,强度低的风险。前期按设计要求试桩,已出现不成桩状况。
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本项目有3大难点:超深层成桩、有机质含量高及粘土层。
(1)超深层成桩,垂直度及均匀性难以保证
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本次试桩地点设计搅拌桩深度达到19m,对施工的垂直度要求极高,稍微偏差就会导致检测时难以完整的抽芯,易发生抽偏等问题。此外,在深层搅拌时,土压力很大,对搅拌叶片及喷浆均造成很大阻力,因此在深层处的搅拌均匀性和成桩质量挑战性很大。
(2)高含水率、高有机质类淤泥土,水泥固化强度发展慢、强度低等不适用问题。经前期检测,该地段淤泥质土有机质含量极高,达到13.8-39.5%,有机质直接影响固化土的固结效果,导致不成桩或成桩强度低。水泥在含有腐殖酸土质的影响下,阻碍和延缓了水泥水化产物的形成及水泥水化物与黏土颗粒间作用,通常常出现水化强度发展慢等问题,同时水泥土固化后空隙率高导致强度偏低;前期研究显示在有机质含量6%左右的淤泥质土中水泥搅拌桩不成桩、强度低。
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