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某工程基礎(chǔ)處理失敗原因工學(xué)論文
【摘要】水泥土攪拌樁地基處理。
【關(guān)鍵詞】 地基；水泥土攪拌樁；噴漿；噴漿壓力；噴漿速度
【Abstract】The cement soil mix blend a stake foundation a processing
【Key words】Foundation;The cement soil mix blend a stake;Spray syrup;Spray syrup pressure;Spray syrup speed
1. 工程概況及地基處理方案
本工程是在河道上新建一座3孔節(jié)制閘，孔口尺寸4.5×6.0m(寬×高)，閘室順?biāo)飨蜷L(zhǎng)20.0m，過(guò)流凈寬13.5m，底板高程為10.0m。,閘室上部順?biāo)饕来尾贾糜袡z修平臺(tái)、交通橋。閘室及上下游翼墻地基處理采用600的水泥攪拌樁，樁長(zhǎng)10.9m，樁間距為600×600㎜梅花型布置。水泥摻入量為15%。翼墻、閘室部位共布置960根。復(fù)合地基設(shè)計(jì)要求承載力為f≥120KN。
2. 工程地質(zhì)條件
工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)和近代人工堆積層。第四系全新統(tǒng)包括河床相沉積和漫灘相沉積，其中河床相沉積層主要成分為粉狀粘土、粉質(zhì)壤土等，漫灘沉積指砂層和砂卵層；近代人工堆積層主要指已建堤防填土。鉆探未揭示到基巖。
根據(jù)野外鉆孔揭示，新建閘址底層自上而下共分7個(gè)層次，分別描述如下：
①淤質(zhì)類(lèi)土「Q4」：該層層頂分布高程8.96～10.25m，分布厚度1.60～3.70m，其主要成份為粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土，黃褐色，軟塑，該層平均含水量為34.2%，平均干容重1.38g/cm3,平均滲透系數(shù)2.10×10-5cm/s,平均壓縮系數(shù)0.53（MPa）-1,固結(jié)快剪平均凝聚力19.3KPa,平均內(nèi)摩擦力角19°21′，野外平均標(biāo)貫擊數(shù)僅1.5擊。
�、诨尹S色粉質(zhì)粘土層「Q4」：該層層頂埋深3.80～6.00m,層頂分布高程5.26～8.13m，層厚1.70～3.00m,其主要成分為粉質(zhì)粘土，灰黃色，可塑偏軟，該層平均含水量為30.2%，平均干容重1.48g/cm3,平均孔隙比0.835，平均滲透系數(shù)4.24×10-6cm/s，平均壓縮系數(shù)0.36（MPa）-1,固結(jié)快剪平均凝聚力20.7KPa,平均內(nèi)摩擦角19°30′，野外平均標(biāo)貫擊數(shù)為4.0擊。
�、刍疑圪|(zhì)壤土層［Q4］該層層頂埋深6.80-8.30m,層頂分布高程為2.96～6.05m,層厚2.20～3.70m，主要成份為重粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)粘土夾層砂組成，灰色，軟塑。該層平均含水量為37.8%，平均干容重1.31g/cm3,平均孔隙比1.087，平均滲透系數(shù)4.10×10-5cm/s,平均壓縮系數(shù)0.85（MPa）-1,固結(jié)快剪平均凝聚力23KPa,平均內(nèi)摩擦力角17°03′，野外平均標(biāo)貫擊數(shù)為4.1擊。
�、芑疑圪|(zhì)粘土夾砂層［Q4］該層層頂埋深9-11.20m，層頂分布高程0.06-3.35m,層厚9.06-11.00m,其主要成份為粉質(zhì)粘土夾薄層砂，灰色，可塑偏軟，野外平均標(biāo)貫擊數(shù)為5.8擊。
�、菁�(xì)砂層［Q4］:該層層頂埋深20.00-21.60m,層頂分布高程-7.65-10.34m,層厚0.90-2.50m,灰色，中密，該層野外平均標(biāo)貫擊數(shù)為10.5擊。
⑥中細(xì)砂層［Q4］該層層頂埋深22.00-22.50m,層頂分布高程-7.65-10.34m,層厚2.50-3.00m,灰色，中密，該層野外平均標(biāo)貫擊數(shù)為12.5擊。
�、呱车[石層［Q4］：該層層頂埋深24.90-25.00m,層頂分布高程-12.15-14.23m,揭示厚度1.50-2.10m,主要成份為沙礫石，密實(shí)。
3. 水泥攪拌樁施工過(guò)程及質(zhì)量控制
在正式施工工程樁之前，先施工工藝性試樁，在復(fù)勘的基礎(chǔ)上選擇有代表的地段進(jìn)行工藝性試樁，工藝性試樁的目的是根據(jù)鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中的電流大小、鉆進(jìn)難易程度以及噴漿量大小等掌握地層變化情況和工作壓力，以確定工程樁的各項(xiàng)施工技術(shù)參數(shù)。
3.1施工工藝
3.1.1施工工藝流程圖(圖1)。圖1施工工藝流程圖
3.1.2設(shè)備就位：施工輔助設(shè)備，例如大小漿罐、空壓機(jī)等均放在施工區(qū)域外，不能影響正常施工。為了保證電子秤準(zhǔn)確稱(chēng)量，大灰罐一定要擺放平整。主機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，對(duì)孔誤差不得大于50mm；利用垂球整平樁機(jī)，確保工程樁樁身垂直，誤差應(yīng)不大于1%。
3.1.3鉆進(jìn)。鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，整平，支撐牢固后，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行試動(dòng)轉(zhuǎn)，一切正常后，開(kāi)啟空壓機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)下鉆。
3.1.4噴漿、提升、攪拌。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度時(shí)，開(kāi)啟送漿機(jī)送出水泥漿，當(dāng)確認(rèn)灰漿到達(dá)樁底時(shí)，可以III檔提升鉆桿（提升速度保持在0.8m/min為宜）此時(shí)，鉆頭實(shí)行邊提升、邊噴漿、邊攪拌的連續(xù)作業(yè)，使水泥與被加固土體充分拌和，當(dāng)提升至樁頂標(biāo)高時(shí)，關(guān)閉送灰機(jī)，對(duì)于整樁進(jìn)行復(fù)攪。施工中要一次性成樁，若中間因故停機(jī)時(shí)，要進(jìn)行復(fù)打。
3.1.5成樁。經(jīng)過(guò)上述一個(gè)過(guò)程，即可完成一根樁，樁機(jī)可移位至下一根樁繼續(xù)施工。
3.2成樁質(zhì)量控制措施
�。�1）整個(gè)制樁過(guò)程應(yīng)確保邊噴漿、邊攪拌、邊提桿的“三邊”連續(xù)作業(yè)法。鉆桿提升階段不允許有斷漿現(xiàn)象發(fā)生，如遇斷漿應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴、補(bǔ)噴時(shí)重疊長(zhǎng)度不得小于1.0米。
（2）實(shí)際噴漿量偏差不應(yīng)超過(guò)規(guī)范規(guī)定值，如過(guò)少必須補(bǔ)噴。
（3）嚴(yán)格按圖紙進(jìn)行放線，嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)量復(fù)核制度，確保樁位準(zhǔn)確無(wú)誤。施工時(shí)如遇障礙造成樁位偏移，應(yīng)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。
�。�4）定期檢查成樁直徑及攪拌均勻程度，對(duì)使用的鉆頭應(yīng)定期檢查，其直徑磨耗量不得大于規(guī)定值。
�。�5）保證樁身的垂直度，開(kāi)鉆前利用垂球檢驗(yàn)鉆桿的垂直度，成樁傾斜度不超過(guò)規(guī)定值，不定期用經(jīng)緯儀抽查。
（6）由于機(jī)械故障或停電等造成意外停機(jī)，而此刻制樁正在進(jìn)行時(shí)，應(yīng)待一切恢復(fù)正常后進(jìn)行復(fù)打處理。對(duì)原樁進(jìn)行復(fù)打與上次制樁位置重疊搭接，重疊長(zhǎng)度不小于1.0m，若間隔時(shí)間超過(guò)24小時(shí)，在原樁位附近增補(bǔ)2根樁進(jìn)行處理。
�。�7）若因地質(zhì)原因，發(fā)現(xiàn)樁長(zhǎng)相差過(guò)大時(shí)，應(yīng)立即與監(jiān)理、設(shè)計(jì)部門(mén)及建設(shè)單位聯(lián)系，確定處理方案。
�。�8）為保證樁身均勻，提升速度不宜超過(guò)Ⅲ檔。配制自動(dòng)計(jì)量裝置，隨時(shí)有指示噴漿過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，包括工作壓力、噴漿速度和噴漿量等。
（9）為滿足設(shè)計(jì)要求的有效樁長(zhǎng)，保證樁頭保護(hù)層厚度為50cm，樁底應(yīng)超深100-200mm；在確定標(biāo)高的前提下，施工時(shí)按設(shè)計(jì)圖中施工樁頂標(biāo)高來(lái)確定停漿面。
�。�10）成樁過(guò)程中保證噴漿量均勻，不得隨意扳動(dòng)噴漿閘閥，并保證漿罐密封嚴(yán)密，確保噴漿工作壓力。
3.3成樁質(zhì)量自檢。
3.3.1每天應(yīng)對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行自檢，內(nèi)容如下：①樁位位置及施工樁頂標(biāo)高、樁底標(biāo)高；②噴灰量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；③施工中有無(wú)異常情況發(fā)生及處理措施。④施工過(guò)程中7天的靜力觸探檢查,抽檢率大于10﹪。⑤48小時(shí)后，按10﹪抽查成樁外觀檢查。
3.3.2現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)員應(yīng)對(duì)當(dāng)天成樁記錄進(jìn)行復(fù)查，技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行復(fù)核，且每周對(duì)成樁記錄作一次綜合檢查。
3.4作好成品保護(hù)工作。
對(duì)于已施工完畢的作業(yè)區(qū)，要避免自重較大，且接地壓力大的設(shè)備在上行走，以免壓壞樁頭，同時(shí)在樁頂土方開(kāi)挖時(shí)亦要采用人工開(kāi)挖，不可使用液壓挖掘機(jī)作業(yè)。
4. 處理后地基的檢測(cè)、檢查情況
4.1外觀檢查。施工結(jié)束后，對(duì)開(kāi)挖出來(lái)的樁體，水泥攪拌樁的連續(xù)性差，在樁的外邊緣的2－3㎝處有一厚度約2-3㎜的環(huán)狀凈水泥漿；同時(shí)在樁中心直徑約50㎜的范圍內(nèi)也出現(xiàn)凈水泥漿層。
4.2檢測(cè)情況
4.2.1動(dòng)測(cè)試驗(yàn)。水泥攪拌樁完成后并達(dá)到28天齡期，由委托相關(guān)部門(mén)檢測(cè)，檢測(cè)90根，全部不合格；樁體不成型，整體性和連續(xù)性很差。單樁不合格。
4.2.2復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。經(jīng)委托相關(guān)部門(mén)檢測(cè)了3個(gè)部位，3組全部不合格。
5. 失敗成因分析
5.1根據(jù)地勘報(bào)告，原河床含水量過(guò)大，可能與噴漿壓力大有關(guān)。施工中要注意控制噴漿壓力。
5.2因?yàn)槭嵌嗄甑睦虾拥溃?jīng)過(guò)常年的淤積，河內(nèi)的有機(jī)質(zhì)含量大，有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)必然會(huì)在一定程度上影響樁的質(zhì)量。
5.3再者可能是未按設(shè)計(jì)配合比摻入水泥，水泥用量偏小有關(guān)。
6. 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本工程的地基處理，我們可以看出：一個(gè)項(xiàng)目的成功和失敗與地基處理的關(guān)系極為重要，這不僅告訴我們工程實(shí)施單位在進(jìn)行地基處理前一定要充分考慮施工工藝，把握施工各項(xiàng)參數(shù)的嚴(yán)格控制；同時(shí)也提醒勘測(cè)設(shè)計(jì)部門(mén)在做地基處理方案時(shí)，要充分分析本地區(qū)的地質(zhì)條件，特別是水文地質(zhì)，對(duì)工程地基處理方案的適用條件進(jìn)行必要的研究，做到既經(jīng)濟(jì)又牢靠。
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