如何通过试验来选择深层搅拌桩的设计参数

 
时间日期:2008-5-21        已被阅读次:[3370]
 
广东威恒输变电工程有限企业 陈兆春

[摘 要] 本文系统的先容了在工程中如何通过试验来选择深层搅拌桩的设计参数。

[关键词] 深层搅拌桩 试验 水泥
  
  1、前言
  以水泥作为固化剂的搅拌桩是深层软土地基工程中常用的桩基形式,220kV丹桂变电站
工程的围墙、电缆沟、道路等地基就是采用这种地基处理方式。由于缺乏本地区同类桩的设
计经验,因此首先要对本工程的深层搅拌桩进行试验。以下就详细先容了本工程如何通过试
验及试桩来获得搅拌桩设计参数,为有类似情况的工程提供参考。
  2、场地岩土工程地质条件
  拟建场地位于广东省佛山市南海区,原来为菜地,地形大致平坦,地貌上属于珠江三角
洲平原腹地。根据《220kV丹桂变电站岩土工程勘察报告》,拟建场地地基土由第四纪冲淤
积层(Qal)和第三纪风化基岩(E)组成,自上而下共分九层。
  第一层为耕土,厚0.5m,由粉质粘土组成,场地平整时已基本清除,改填回填砂压实;
  第二层为淤泥质土:厚9.1~14.3m,顶板相对标高-0.5m,作标贯试验平均值N=2.3击
,属流塑状高压缩性土层,为不良地基土;
  第三层为粉质粘土:厚1.4~2.7m,顶板相对标高-9.6~-10.8m,作标贯试验平均值N
=4.5击,试验结果属中压缩性土层;
  第四层为砾砂、局部粗砂:厚2.7~6.5m,顶板相对标高-12.2~-14.8m,该层作标贯
试验平均值N=38击,试验结果属低或中偏低压缩性土层;
  第五层为粉质粘土:层厚1.2~5.4m,顶板相对标高-15.8~-18.8m,该层作标贯试验
平均值N=29.9击,试验结果属中压缩性土层;
  第六层为中砂,仅有少量分布,属中压缩性土层。
  以下三层分别为强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩,为第三纪风化基岩(E)。
  可见,搅拌桩主要是要处理第一层至第三层的软弱地基,支撑于第四层,以改善其地基
承载力。
  3、水泥土试验
  为确定220kV丹桂变电站工程深层搅拌桩采用哪种水泥掺入比合适,特在工程现场钻孔
取土样到有相应资质的实验室做搅拌桩掺入比室内加固试验(养护室的温度为20±2℃,湿
度大于90%,试验所用的水泥与试桩所用水泥一致,均为三水北江水泥实业有限企业生产的
“飞鹿” 牌32.5R普通硅酸盐水泥),所取土样主要为淤泥和淤泥质土,分别采用水泥掺入
比12%、15%、18%,分别检验了龄期为7天、14天、28天、60天、90天的水泥试块抗压强
度,每组试验有6个试块,共90个试块,最后得出试验结果见表1.1、1.2、1.3。
根据搅拌桩掺入比室内加固试验结果,设计初步决定采用水泥掺入比为15%(设计
要求单桩承载力大于70kPa,复合地基承载力要求大于100kPa)。
  4、试桩
  由于缺乏本地区同类桩的设计经验,也为了确定深层水泥土搅拌桩的施工工艺,特要求
做深层水泥土搅拌桩试桩。试桩需做湿法和干法两组试验。
   第一组(湿法)共50根桩,桩排成10行,每行5根桩,桩与桩成正方形布置,间距
为1250mm,依次编号为1~50#桩。相关参数如下:
  1)水泥土搅拌桩的桩径为φ500,水泥掺入比为15%,水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥。
  2)水泥土搅拌桩支承于第四层(粗砂、砾砂、局部圆砾),要求进入该层0.5米,预计
桩长约14.0米。
  3)本次试桩布置在站前区小广场处,以便利用。
  4)施工过程中,应认真记录施工中的各种操作参数,下钻及提升的阻力情况等。以便根
据试验结果,确定正式施工参数。
   第二组(干法)共50根桩,桩紧接着第一组桩,布置及间距与湿法相同,依次编号
为51~100#桩,相关参数同湿法。
   试桩施工中,严格控制机头的钻进速度(1.8m/min)及提升速度(0.9m/min),注意保
证桩头的质量(采用停留喷粉或喷浆30秒的方法),用电子秤或电子自动记录仪来记录每米
喷粉量(湿法则记录总喷浆量及平均喷浆量),如发现喷粉量或喷浆量不足,则采用复搅复
喷的方法来保证桩身质量(试桩时未发生)。
  5、试桩检测
  为了查明试桩的质量,依据《建筑地基处理技术规范》,特要求做试桩检测。具体检测
要求如下:
  1)水泥土强度检测:
  I. 7天龄期强度的检测:施工后第7天,用轻便触探(N10)试验。检测水泥土上部4.0
米范围内的强度,要求每1.0米做一次试验,必须先钻孔,后试验,记录击数。干法和湿法
中各做3根桩,钻孔须采用水泥浆灌满。
  II.28天龄期强度的检测:施工28天后,做抽芯试验,检验成桩质量和桩长,同时取芯
样做室内水泥土强度试验。每2米取一个土样,干法和湿法中各做3根桩,钻孔须采用水泥浆
灌满。
  2)水泥搅拌桩单桩静载试验:
  I.根据水泥土强度检测结果,仅选择强度高者做静载试验。
  II.单桩静力载荷试验:施工28天后,做单桩静力载荷试验。本工程单桩承载力要求大
于70kN。本次试验做3根桩。
  III.单桩静力载荷试验的深度为现有地面下0.6米。
  IV.试验方法:慢速维持荷载法。
  3)水泥搅拌桩复合地基静载试验:
  I.根据水泥土强度检测结果,仅选择强度高者做静载试验。
  II.复合地基载荷试验:施工28天后,做复合地基载荷试验。本工程复合地基承载力要
求大于100kPa。本次试验做3组,每4根桩为一组。
  III.复合地基载荷试验的深度为现有地面下0.3米。
  IV.试验方法:慢速维持荷载法。
  根据设计对试桩的试验要求,由有资质的检测单位完成了此次试验。试验完成以下工作
量:轻便触探试验6点,进尺24米;抽芯试验6根桩,每桩钻一孔,共钻6孔,完成抽芯总进
尺95.72米,其中水泥土进尺86.30米,持力层进尺9.42米,取水泥土芯样25组做单轴抗压强
度试验,现场标准贯入试验9次;单桩竖向抗压静载3根桩,四桩复合地基静载4点。现将试
验结果报告如下:1)轻便触探试验在干法和湿法中各选择了三根桩,分别在桩深0.7~1.00
m、1.70~2.00m、2.70~3.00m、3.70~4.00m实测标贯击数,干法和湿法击数差别不明显,
综合评价湿法施工的搅拌桩击数稍高。其标贯平均击数见表2:
2)抽芯试验在干法和湿法中各选择了三根桩,从现场芯样看两种方法施工的搅拌桩
均只有上部(0~7m左右)桩身水泥搅拌较均匀,胶结较好,水泥土芯样均呈柱状或块状,
坚硬状态,其下桩身水泥搅拌不均匀,胶结较差,芯样多呈土柱状,其间夹块状水泥土,大
多硬塑状,局部可塑状,总体评价湿法比干法胶结好些;施工桩长与试验桩长基本一致;桩
身水泥土抗压强度干法有部分比较低(为0.137~2.96MPa),而湿法强度较高(绝大部分在
1MPa以上);桩长为13.9~14.3米,桩端支承于中密砂层;从抽芯结果评价,湿法比干法施
工好些。
  3)静载试验有三根桩进行单桩竖向静载和三点四桩复合地基静载试验:①单桩竖向抗
压静载试验:Y1(56#)、Y4(91#)单桩极限承载力值达到设计要求(>70kN),Y5(80
#)单桩极限承载力值为63kN;②四桩复合地基承载力静载试验:Y2(92#、93#、97#、
98#)、Y3(62#、63、67#、68#)、Y6(78#、79#、83#、84#)复合地基承载力特
征值均满足设计要求的100kPa。
  根据试桩的检测结果,可见深层搅拌桩在本工程中采用湿法比采用干法好,虽然80#桩
(湿法)的单桩承载力检测没有达到设计要求,但是考虑到本工程主要以复合地基承载为主
,同时根据搅拌桩掺入比室内加固试验报告,可知水泥土的抗压强度随着龄期仍有一定的增
长,因此搅拌桩还是能满足本工程的使用要求的。至于搅拌桩身下半段水泥搅拌不均匀的问
题,可以通过适当调整施工参数(主要是放慢钻进及提升速度)来改进。因此设计决定在本
工程中采用φ500喷浆深层搅拌桩(湿法),水泥掺入比为15%,水泥采用32.5R普通硅酸盐
水泥,桩长约为14.0m。
  本工程的深层搅拌桩经过紧张的施工后,其检测的结果表明其满足原来设计的要求,圆
满的完成了工程。
     
 
 
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