專利名稱：深層攪拌樁處治軟土地基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路建造領(lǐng)域，具體涉及一種深層攪拌樁處治軟土地基的方法。
背景技術(shù)：
我國地域廣大，有各種成因的軟土層，其分布范圍廣，土層厚度大。這類軟土 的特點是含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、壓縮性高、滲透性差、沉降穩(wěn)定時間長。 近年來，隨著公路工程建設(shè)的快速發(fā)展，經(jīng)常需要在軟土地基上進(jìn)行公路橋梁建設(shè)施 工，由于軟土地基不良的建筑性能，因此需要進(jìn)行人工加固處理，軟土地基的處治方法 很多，如我們常見的挖除非適應(yīng)土進(jìn)行換填，水泥或石灰穩(wěn)定土處治、拋片石擠淤、土 工織物處治、砂墊層和碎石墊層處治、碎石樁處治等。而水泥攪拌樁法處理軟土地基以 其加固效果顯著、成本低、污染小、工期短、場地條件要求低等優(yōu)點而在工程上廣泛應(yīng) 用。水泥攪拌樁法可分為噴漿型與噴粉型兩大類，其中噴漿型水泥攪拌樁適宜于然含水 量< 60%的軟土或軟弱土，其施工方法和作用原理是利用拌漿、送漿壓力泵及深層攪拌 機，將水泥漿輸送至土層中，使其與原位軟弱土強制拌和，通過加固料與軟弱土之間的 離子交換作用、凝聚作用、化學(xué)結(jié)合作用等，形成具有一定強度的水泥土樁。水泥土樁 與樁間土層形成復(fù)合地基，從而提高地基的整體強度。深層水泥攪拌樁是軟基處理中最經(jīng)常使用的方法之一，這類方法適用于處理軟 土，處理效果顯著，處理后可很快投入施用。但深層水泥攪拌樁的施工具有點多、線 長、面廣的特點，施工的管理困難程度較大，而且深層水泥土攪拌樁的成樁質(zhì)量與提升 速度、水泥摻入量、噴料的連續(xù)性和均勻性、施工工藝等緊密親密相關(guān)，所以在實現(xiàn)經(jīng) 濟(jì)的條件下如何確保成樁質(zhì)量，進(jìn)而確保軟基處理的效果是我們在工程實踐中探索的一 個課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種深層攪拌樁處治軟土地基的方法，該方法 可在實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的條件下確保成樁質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種深層攪拌樁處治軟土地基的方法，包括以下步驟
(1)平整場地應(yīng)先整平清除樁位處地上和地下一切障礙物，場地低洼處回填素 土，壓實度達(dá)85%以上；
(2)施工放樣用全站儀放出中心樁號和處理的邊樁，然后根據(jù) 圖紙要求標(biāo)出每排 的位置，根據(jù)圖紙要求每排樁位位置用鋼尺標(biāo)出每列位置，最后用竹片或小木樁固定樁 位，并用石灰粉明示樁位位置；
(3)噴攪下沉開動攪拌機，待攪拌頭運轉(zhuǎn)正常后，隨水泥攪拌樁的自重以0.38 0.75m/min的速度邊旋轉(zhuǎn)、邊切土、邊下沉，直至達(dá)到設(shè)計深度；
(4)拌制固化劑漿液深層攪拌機攪拌下沉的同時，后臺開始根據(jù)摻入比及水灰比拌制固化劑漿液，固化劑漿液經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆虼龎簼{前將漿液倒入集料斗中；固化劑滲 入量為加固土重的8 15%，水灰比為0.55 0.75，同時摻入入固化劑重量0.2 0.25% 的木質(zhì)素磺酸鈣，與1%的硫酸鈉和2%的石膏，以增強固化劑漿液的流動性；
(5)攪拌提升深層攪拌機下沉到達(dá)設(shè)計深度，略停后將水泥攪拌機換檔，反轉(zhuǎn)提 升，同時開啟泥漿泵將水泥漿注入軟土中，以0.3 0.5m/min的速度提升，噴漿量控制 在18 30L /min，噴漿壓力控制在0.5 0.7MPa，邊噴漿邊攪拌，使水泥漿與土充分拌 和，直至地面，提升過程中始終保持送漿連續(xù)，中間不間斷；
(6)重復(fù)攪拌下沉重復(fù)前次作業(yè)，每根樁均要進(jìn)行復(fù)攪復(fù)噴，最后一次復(fù)攪速度 限制在0.5 0.8m/min，轉(zhuǎn)速2 60r/min，到底后原位轉(zhuǎn)2min，每根樁的正常成樁時間應(yīng) 不少于40min ；
(7)移位樁機移至進(jìn)行下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。在所述步驟(6)中，復(fù)拌次數(shù)為兩次，采用“兩噴四攪”工藝，即兩次提升噴 漿，上下各攪拌兩次。在所述步驟(4)中，所用固化劑為32.5號及以上普通硅酸鹽水泥，且新鮮無結(jié) 塊。在所述步驟(7)之后，還包括以下質(zhì)量檢驗步驟
(1)水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗
①檢驗攪拌均勻性用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁 芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)；
②觸探試驗根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)NlO與水泥土強度對比關(guān)系來看，當(dāng)樁身Id 齡期的擊數(shù)NlO大于15擊時，樁身強度已能滿足設(shè)計要求；或者7d齡期的擊數(shù)NlO大 于30擊時，樁身強度也能達(dá)到設(shè)計要求；
(2)水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程 度及樁的施工長度，每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場指定相對均勻部位，送實驗室 做28天齡期的無側(cè)限抗壓強度試驗，留一組試件做三個月齡期的無側(cè)限抗壓實驗，以測 定樁身強度，鉆孔取芯頻率為1 1.5% ；
(3)如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)為 該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時，則應(yīng)在該段同等補 樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格；
(4)對攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強度的水泥砂漿回灌密實；
在特大橋橋臺或軟土層深厚的地方，或?qū)κ┕べ|(zhì)量有懷疑時，可在成樁28天后， 由監(jiān)理工程師隨機指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力，隨機抽查的樁數(shù)不宜少于樁數(shù)的 0.2%,且不得少于3根。本發(fā)明具有積極有益的效果
1.和其它處理地基方式相比，本發(fā)明方法可節(jié)約大量鋼材、混凝土等材料；與現(xiàn) 有的水泥土攪拌樁地基加固工藝相比，水灰比適宜，容易攪拌均勻，成樁質(zhì)量高，強度 高，且加固劑用量少、造價低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2.本發(fā)明還具有以下優(yōu)點①水泥能夠充分水化，在施工中，能夠充分發(fā)揮水 泥的作用；②施工質(zhì)量易于控制和保證；③可以進(jìn)行較深的樁的施工。
3.本發(fā)明方法用于工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)工程加固較深較厚的淤泥淤泥質(zhì)土粉土 和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的粘性土地基在深基開挖時用于防止坑壁及邊 坡塌滑坑底隆起并可作地下防滲墻等工程。


圖1為深層攪拌樁處治軟土地基的施工工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1某段高速路工程軟土路基處理
本段線路為路提通過，填方最大高度17.8m，基底下覆蓋松軟土、軟粘土、粉質(zhì)粘 土、碎石土，總厚10 12m，其下為片麻巖夾混合巖、片巖、大理巖，段內(nèi)地震動峰加 速度為O.lg，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s。施做攪拌樁范圍位于站場線路上，分別 為，長60米，寬約136米，長120米，寬46.9 104.7米左右的兩個區(qū)域。工程地質(zhì)條件該地區(qū)上部為松軟土或粉質(zhì)粘土，分布廣泛，工程地質(zhì)條件較 差。為軟黏土、松軟土、粉質(zhì)黏土、粗角礫土；厚度在2.90 15m，中部為碎石土，下 部為片麻巖夾大理巖。該土層具有含水量高、空隙比大、高壓縮性，中 高靈敏度，承 載性能差的地基特點，應(yīng)采取相應(yīng)的地基處理措施。以深層攪拌樁處治上述軟土地基的方法，參見圖1，包括以下步驟
(1)平整場地應(yīng)先整平清除樁位處地上和地下一切障礙物，場地低洼處回填素 土，壓實度達(dá)85%以上；
(2)施工放樣用全站儀放出中心樁號和處理的邊樁，然后用鋼尺根據(jù)圖紙要求標(biāo) 出每排的位置，根據(jù)圖紙要求每排樁位位置用鋼尺標(biāo)出每列位置，最后用竹片或小木樁 固定樁位，并用石灰粉明示樁位位置，將圖紙中樁位位置用電腦制作出圖片，標(biāo)明樁號 及每排每列樁位，以便施工中有利于控制；
(3)噴攪下沉開動攪拌機，待攪拌頭運轉(zhuǎn)正常后，隨水泥攪拌樁的自重以0.38 0.75m/min的速度邊旋轉(zhuǎn)、邊切土、邊下沉，直至達(dá)到設(shè)計深度；
(4)拌制固化劑漿液深層攪拌機攪拌下沉的同時，后臺開始根據(jù)摻入比及水灰比 拌制固化劑漿液，水泥漿經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆虼龎簼{前將漿液倒入集料斗中；水泥(32.5級 普通硅酸鹽水泥，新鮮無結(jié)塊)滲入量為加固土重的15%，水灰比為0.55，同時滲入水泥 重量0.2%的木質(zhì)素磺酸鈣、1%的硫酸鈉和2%的石膏，以增強固化劑漿液的流動性；
(5)攪拌提升深層攪拌機下沉到達(dá)設(shè)計深度，略停后將水泥攪拌機換檔，反轉(zhuǎn)提 升，同時開啟泥漿泵將水泥漿注入軟土中，以0.3 0.5m/min的速度提升，噴漿量控制 在18 30L/min，噴漿壓力控制在0.5 0.7MPa，邊噴漿邊攪拌，使水泥漿與土充分拌 和，直至地面，提升過程中始終保持送漿連續(xù)，中間不間斷；
(6)重復(fù)攪拌下沉重復(fù)前次作業(yè)，采用“兩噴四攪”工藝，即兩次提升噴漿，上 下各攪拌兩次，最后一次復(fù)攪速度限制在0.5 O.Sm/min，轉(zhuǎn)速^ 60r/min，到底后原位 轉(zhuǎn)2min，每根樁的正常成樁時間應(yīng)不少于40min ；
(7)移位樁機移至進(jìn)行下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。 上述深層水泥土攪拌樁的質(zhì)量檢驗方法本工程攪拌樁按正三角形布置，樁徑0.5m，樁間距1.5米，樁長10m，水泥摻入量 為加固土體質(zhì)量的15% ；水灰比0.55。根據(jù)設(shè)計要求處理后單樁豎向抗壓承載力不小于 150kN，復(fù)合地基承載力不低于130kPa，樁體28天無側(cè)限抗壓強度不低于1.5MPa。為了 達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，本工程在攪拌樁施工過程中按照施工進(jìn)度及檢測要求，進(jìn)行了單樁豎向 抗壓靜載試驗、單樁復(fù)合地基載荷試驗及通過鉆芯取樣進(jìn)行樁體無側(cè)限抗壓強度試驗。 具體檢測方法為
(1)單樁豎向抗壓靜載試驗 檢測方式為慢速維持荷載法，利用反力系統(tǒng)通過分級加載的方式進(jìn)行，在加載過程中 進(jìn)行沉降觀測，根據(jù)沉降隨荷載變化的特征確定對應(yīng)的陡降型Q-S曲線”根據(jù)沉降隨時間 變化的特征確定s-lgt曲線，確定單樁豎向抗壓承載力。(2)單樁復(fù)合地基荷載試驗
檢測方式為慢速維持荷載法，利用反力系統(tǒng)通過分級加載的方式進(jìn)行，在加載過程中 進(jìn)行沉降觀測，根據(jù)壓力-沉降曲線確定復(fù)合地基承載力。(3)鉆芯取樣及無側(cè)限抗壓強度試驗
按照要求取芯后按照下式計算水泥土強度。fcu= ε (4F/ π d2) (fcu—芯樣試件水泥土 強度值，Mpa，精確至0.1 Mpa; F—芯樣試件抗壓試驗測得的最大壓力，N; d—芯樣試 件平均直徑，mm; ε —水泥土芯樣試件抗壓強度折算系數(shù))。進(jìn)過對試驗資料進(jìn)行計算分析，制作試驗結(jié)果匯總表計Q-S曲線、S-Igt曲線、 P-S曲線，依據(jù)曲線形態(tài)結(jié)合國家規(guī)范和地層情況綜合分析，判定單樁豎向抗壓承載力特 征值和單樁復(fù)合地基承載力特征值，根據(jù)水泥土樁鉆芯強度減壓報告確定無側(cè)限抗壓強度值。(4)結(jié)論
①通過本工程的施工，證明水泥土攪拌樁適用于加固較深較厚的淤泥、淤泥質(zhì)土、 粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的粘性土地基，可快速提高地基承載力， 大大縮短了施工周期。②通過工程試驗檢測證明，本工程深層水泥土攪拌樁豎向抗壓承載力特征值 均大于150kN，復(fù)核地基承載力特征值為130kPa，樁體28天無側(cè)限抗壓強度不低于 1.5Mpa,滿足工程設(shè)計要求。③水泥土攪拌樁地基在加固過程中無振動、無噪音、對環(huán)境無污染。④和其它處理地基方式相比，水泥土攪拌樁可節(jié)約大量鋼材、混凝土等材料； 與現(xiàn)有的水泥土攪拌樁地基加固工藝相比，造價低，強度高，成樁質(zhì)量高，經(jīng)濟(jì)效益顯
-frh-
者O
權(quán)利要求
1.一種深層攪拌樁處治軟土地基的方法，包括以下步驟(1)平整場地應(yīng)先整平清除樁位處地上和地下一切障礙物，場地低洼處回填素 土，壓實度達(dá)85%以上；(2)施工放樣用全站儀放出中心樁號和處理的邊樁，然后根據(jù)圖紙要求標(biāo)出每排 的位置，根據(jù)圖紙要求每排樁位位置用鋼尺標(biāo)出每列位置，最后用竹片或小木樁固定樁 位，并用石灰粉明示樁位位置；(3)噴攪下沉開動攪拌機，待攪拌頭運轉(zhuǎn)正常后，隨水泥攪拌樁的自重以0.38 0.75m/min的速度邊旋轉(zhuǎn)、邊切土、邊下沉，直至達(dá)到設(shè)計深度；(4)拌制固化劑漿液深層攪拌機攪拌下沉的同時，后臺開始根據(jù)摻入比及水灰比 拌制固化劑漿液，固化劑漿液經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆虼龎簼{前將漿液倒入集料斗中；固化劑滲 入量為加固土重的8 15%，水灰比為0.55 0.75，同時摻入入固化劑重量0.2 0.25% 的木質(zhì)素磺酸鈣，與1%的硫酸鈉和2%的石膏，以增強固化劑漿液的流動性；(5)攪拌提升深層攪拌機下沉到達(dá)設(shè)計深度，略停后將水泥攪拌機換檔，反轉(zhuǎn)提 升，同時開啟泥漿泵將水泥漿注入軟土中，以0.3 0.5m/min的速度提升，噴漿量控制 在18 30L/min，噴漿壓力控制在0.5 0.7MPa，邊噴漿邊攪拌，使水泥漿與土充分拌 和，直至地面；(6)重復(fù)攪拌下沉重復(fù)前次作業(yè)，每根樁均要進(jìn)行復(fù)攪復(fù)噴，最后一次復(fù)攪速度 限制在0.5 0.8m/min，轉(zhuǎn)速^ 60r/min，到底后原位轉(zhuǎn)2min，每根樁的正常成樁時間應(yīng) 不少于40min ；(7)移位樁機移至進(jìn)行下一樁位，重復(fù)進(jìn)行上述步驟的施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述深層攪拌樁處治軟土地基的方法，其特征在于在所述步驟(6)中，復(fù)拌次數(shù)為兩次，采用“兩噴四攪”工藝，即兩次提升噴漿，上下各攪拌兩 次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述深層攪拌樁處治軟土地基的方法，其特征在于在所述步驟(4)中，所用固化劑為新鮮無結(jié)塊的32.5號及以上普通硅酸鹽水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述深層攪拌樁處治軟土地基的方法，其特征在于在所述步驟(7)之后，還包括以下質(zhì)量檢驗步驟(1)水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗①檢驗攪拌均勻性用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁 芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)；②觸探試驗根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)NlO與水泥土強度對比關(guān)系來看，當(dāng)樁身Id 齡期的擊數(shù)NlO大于15擊時，樁身強度已能滿足設(shè)計要求；或者7d齡期的擊數(shù)NlO大 于30擊時，樁身強度也能達(dá)到設(shè)計要求；(2)水泥攪拌樁成樁28天后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程 度及樁的施工長度，每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場指定相對均勻部位，送實驗室 做28天齡期的無側(cè)限抗壓強度試驗，留一組試件做三個月齡期的無側(cè)限抗壓實驗，以測 定樁身強度，鉆孔取芯頻率為1 1.5% ；(3)如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)為 該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時，則應(yīng)在該段同等補樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格；(4)對攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深層攪拌樁處治軟土地基的方法。其包括平整場地、施工放樣、噴攪下沉、拌制固化劑漿液、攪拌提升、重復(fù)攪拌下沉、移位等步驟，主要工藝參數(shù)水灰比0.55～0.75，下沉空攪0.38～0.75m/min，提升速度0.3～0.5m/min，噴漿量18～30L/min，噴漿壓力0.5～0.7MPa。與現(xiàn)有的水泥土攪拌樁地基加固工藝相比，水灰比適宜，容易攪拌均勻，成樁質(zhì)量高，強度高，且加固劑用量少、造價低，經(jīng)濟(jì)效益顯著；本發(fā)明還具有以下優(yōu)點①水泥能夠充分水化，在施工中，能夠充分發(fā)揮水泥的作用；②施工質(zhì)量易于控制和保證；③可以進(jìn)行較深的樁的施工。
文檔編號E02D33/00GK102021906SQ20101059147
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者楊允, 王義忠, 王彥君, 王燕, 郜天偉, 郭雷 申請人:河南省新開元路橋工程咨詢有限公司