水泥土樁夯實(shí)與攪拌施工的對比與應(yīng)用分析
發(fā)布時間：2014-02-25 共1頁
保滄高速公路保定段3－8合同段路線內(nèi)部分段落不同程度存在軟弱土層，天然地基承載力特征值100－120kpa,局部地層2－6m間為軟塑狀態(tài)，下面有一層承載力110kpa左右的軟弱層。原設(shè)計為對路基填高于6.5m且軟弱土層的厚度于1m的路段采用水泥攪拌樁處理，同時鋪設(shè)雙向土工格柵。經(jīng)過現(xiàn)場勘察和方案對比，最終將攪拌水泥土樁處理方案變更為夯實(shí)水泥土樁。下面結(jié)合實(shí)際施工情況對夯實(shí)水泥土樁和攪拌水泥土樁兩種施工方案在以下幾個方面進(jìn)行對比，并在應(yīng)用性方面進(jìn)行分析。
一、加固機(jī)理
攪拌水泥土樁和夯實(shí)水泥土樁均屬于縱向增強(qiáng)體復(fù)合地基的范疇，均是將水泥（漿）與被粉碎或切削的散狀土體，經(jīng)充分拌和或攪拌后通過硬凝反應(yīng)，形成增強(qiáng)體，從而提高地基土的承載力，減小地基的壓縮變形。故其加固機(jī)理是相同的。
二、樁體強(qiáng)度的差別
水泥土樁樁體強(qiáng)度一般由兩部分組成，其一為水泥的膠結(jié)強(qiáng)度，其二為土體的密實(shí)強(qiáng)度，它是由土體的密度增加而引起的。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，相同水泥摻量下夯實(shí)水泥土樁的樁體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于攪拌水泥土樁，約是攪拌水泥土樁的2－10倍。原因如下：
1.夯實(shí)水泥土樁是將水泥和土料在地面充分拌和，拌和的均勻程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于孔內(nèi)攪拌水泥土。
2.夯實(shí)水泥土樁的成樁是將地面拌和均勻的水泥土混合料分層回填孔內(nèi)并強(qiáng)力夯實(shí)，樁體強(qiáng)度與天然地基強(qiáng)度相比有一個很增量，這一增量既有水泥的膠結(jié)強(qiáng)度，又有水泥土密度增加產(chǎn)生的密實(shí)強(qiáng)度。而攪拌水泥土樁較天然地基密度增加甚微，其強(qiáng)度增量主要取決于水泥的膠結(jié)硬凝作用。
三、施工方案
由于保滄高速公路保定段的地下水位一般埋深在12.0m以下，局部存在軟弱下臥層，故設(shè)計過程中按允許變形進(jìn)行設(shè)計（詳見《建筑地基處理設(shè)計規(guī)范》 JTJ79-2002）。采用夯實(shí)水泥土樁設(shè)計方案，經(jīng)計算處理后復(fù)合地基承載力的最終沉降量小于原攪拌樁方案的最終沉降量。通過與攪拌水泥土樁對比計算，夯實(shí)水泥土樁方案沉降量小，承載力，方案更趨于優(yōu)化。
四、施工控制
夯實(shí)水泥土樁與攪拌水泥土樁相比，施工設(shè)備簡單，施工方便、易于操作，施工質(zhì)量容易控制。在施工過程中夯實(shí)水泥土樁能夠通過簡易方法檢查質(zhì)量并及時加以更改，而且成孔時能夠?qū)ν翆右荒苛巳唬瑥浹a(bǔ)了勘察階段的不足，對及時發(fā)現(xiàn)土層的異常變化是很有利的。其具體施工過程如下：
1.施工參數(shù)
(1)水泥：用32.5等級礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結(jié)塊。
(2)土料：宜采用亞粘性土或粉土、粉細(xì)砂、渣土，土料中有機(jī)物質(zhì)含量不得超過5%。
2.施工工藝
(1)放線布樁位
先清表，清除表層腐殖土，再進(jìn)行整平，碾壓。根據(jù)設(shè)計圖放樣出定位控制點(diǎn)，用鋼尺量距定出樁位，采用白灰灑縱橫線標(biāo)記出樁位中心線，并用16的鋼釬打200mm深孔，灌白灰以作標(biāo)記。
(2)成孔
采用機(jī)械鏟或長螺旋鉆機(jī)掏土成孔。成孔完畢后由質(zhì)檢員驗(yàn)孔并做好記錄。成孔過程中質(zhì)量不合格的土料（不能用于成樁）應(yīng)及時清理出場。
(3)混合料配制
備土：根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場地質(zhì)條件，成樁用土料采用基坑開挖或成孔土（粉土或粉質(zhì)粘土）。
配料：按1：7的體積比將水泥與土料進(jìn)行混和。為便于計量，可以將體積比換算成每根樁的水泥用量，一根樁（6m）用水泥約為125 Kg，用土（松方）0.73 m3。現(xiàn)場按比例混和后的水泥土用人工拌和一次，再由粉土機(jī)粉碎、攪拌、篩制與拌和。
在成樁過程中，要對混合料含水量（允許偏差±2%）進(jìn)行測定。混合料應(yīng)隨拌隨用，拌和好的混合料應(yīng)在2小時內(nèi)用于成樁，超時即為廢料，不得用于成樁。
(4)成樁工藝
該工序采用吊錘夯實(shí)機(jī)，夯錘的直徑為280mm，錘重180kg，落距為2m。夯機(jī)就位后，固定并保持機(jī)身平衡，然后檢查孔深及孔內(nèi)有無雜物，如孔深不符或有雜物及遇縮徑、塌孔等情況必須處理。符合要求后使夯錘中心正對孔中心。混合料回填之前，先夯孔底5次，孔底夯實(shí)后即可填入填料并夯實(shí)，要求采用一填一擊的連續(xù)施工方法，每次投料厚度不于50mm，嚴(yán)禁突擊填料，距樁頂50cm用素土回填。經(jīng)質(zhì)檢員檢驗(yàn)合格，夯實(shí)機(jī)方可移位。考慮到樁距較近，避免夯實(shí)過程中引起相鄰樁塌孔，因此,采用橫向每兩排樁為一個工作組，梅花形施工。
3.質(zhì)量檢測
現(xiàn)場檢測項(xiàng)目有灰劑量、混合料28天強(qiáng)度和成樁2小時內(nèi)輕型觸探檢測。
五、施工進(jìn)度
夯實(shí)水泥土樁較攪拌水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實(shí)水泥土樁設(shè)備靈活，更易于展開交插作業(yè)，流水施工，能夠提高施工進(jìn)度，縮短工期。根據(jù)設(shè)備能力，單機(jī)作業(yè)效率約為20－30根/天。
六、工程造價
夯實(shí)水泥土樁較攪拌水泥土樁的設(shè)備成本低，水電費(fèi)較少，因此單延米施工費(fèi)用降低，能夠節(jié)省量資金，降低工程造價。通過對保滄高速公路3－8合同段的兩種方案進(jìn)行對比，共節(jié)省資金一百多萬元。
通過以上分析、對比，夯實(shí)水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經(jīng)濟(jì)合理，且能達(dá)到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。
一、加固機(jī)理
攪拌水泥土樁和夯實(shí)水泥土樁均屬于縱向增強(qiáng)體復(fù)合地基的范疇，均是將水泥（漿）與被粉碎或切削的散狀土體，經(jīng)充分拌和或攪拌后通過硬凝反應(yīng)，形成增強(qiáng)體，從而提高地基土的承載力，減小地基的壓縮變形。故其加固機(jī)理是相同的。
二、樁體強(qiáng)度的差別
水泥土樁樁體強(qiáng)度一般由兩部分組成，其一為水泥的膠結(jié)強(qiáng)度，其二為土體的密實(shí)強(qiáng)度，它是由土體的密度增加而引起的。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，相同水泥摻量下夯實(shí)水泥土樁的樁體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于攪拌水泥土樁，約是攪拌水泥土樁的2－10倍。原因如下：
1.夯實(shí)水泥土樁是將水泥和土料在地面充分拌和，拌和的均勻程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于孔內(nèi)攪拌水泥土。
2.夯實(shí)水泥土樁的成樁是將地面拌和均勻的水泥土混合料分層回填孔內(nèi)并強(qiáng)力夯實(shí)，樁體強(qiáng)度與天然地基強(qiáng)度相比有一個很增量，這一增量既有水泥的膠結(jié)強(qiáng)度，又有水泥土密度增加產(chǎn)生的密實(shí)強(qiáng)度。而攪拌水泥土樁較天然地基密度增加甚微，其強(qiáng)度增量主要取決于水泥的膠結(jié)硬凝作用。
三、施工方案
由于保滄高速公路保定段的地下水位一般埋深在12.0m以下，局部存在軟弱下臥層，故設(shè)計過程中按允許變形進(jìn)行設(shè)計（詳見《建筑地基處理設(shè)計規(guī)范》 JTJ79-2002）。采用夯實(shí)水泥土樁設(shè)計方案，經(jīng)計算處理后復(fù)合地基承載力的最終沉降量小于原攪拌樁方案的最終沉降量。通過與攪拌水泥土樁對比計算，夯實(shí)水泥土樁方案沉降量小，承載力，方案更趨于優(yōu)化。
四、施工控制
夯實(shí)水泥土樁與攪拌水泥土樁相比，施工設(shè)備簡單，施工方便、易于操作，施工質(zhì)量容易控制。在施工過程中夯實(shí)水泥土樁能夠通過簡易方法檢查質(zhì)量并及時加以更改，而且成孔時能夠?qū)ν翆右荒苛巳唬瑥浹a(bǔ)了勘察階段的不足，對及時發(fā)現(xiàn)土層的異常變化是很有利的。其具體施工過程如下：
1.施工參數(shù)
(1)水泥：用32.5等級礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結(jié)塊。
(2)土料：宜采用亞粘性土或粉土、粉細(xì)砂、渣土，土料中有機(jī)物質(zhì)含量不得超過5%。
2.施工工藝
(1)放線布樁位
先清表，清除表層腐殖土，再進(jìn)行整平，碾壓。根據(jù)設(shè)計圖放樣出定位控制點(diǎn)，用鋼尺量距定出樁位，采用白灰灑縱橫線標(biāo)記出樁位中心線，并用16的鋼釬打200mm深孔，灌白灰以作標(biāo)記。
(2)成孔
采用機(jī)械鏟或長螺旋鉆機(jī)掏土成孔。成孔完畢后由質(zhì)檢員驗(yàn)孔并做好記錄。成孔過程中質(zhì)量不合格的土料（不能用于成樁）應(yīng)及時清理出場。
(3)混合料配制
備土：根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場地質(zhì)條件，成樁用土料采用基坑開挖或成孔土（粉土或粉質(zhì)粘土）。
配料：按1：7的體積比將水泥與土料進(jìn)行混和。為便于計量，可以將體積比換算成每根樁的水泥用量，一根樁（6m）用水泥約為125 Kg，用土（松方）0.73 m3。現(xiàn)場按比例混和后的水泥土用人工拌和一次，再由粉土機(jī)粉碎、攪拌、篩制與拌和。
在成樁過程中，要對混合料含水量（允許偏差±2%）進(jìn)行測定。混合料應(yīng)隨拌隨用，拌和好的混合料應(yīng)在2小時內(nèi)用于成樁，超時即為廢料，不得用于成樁。
(4)成樁工藝
該工序采用吊錘夯實(shí)機(jī)，夯錘的直徑為280mm，錘重180kg，落距為2m。夯機(jī)就位后，固定并保持機(jī)身平衡，然后檢查孔深及孔內(nèi)有無雜物，如孔深不符或有雜物及遇縮徑、塌孔等情況必須處理。符合要求后使夯錘中心正對孔中心。混合料回填之前，先夯孔底5次，孔底夯實(shí)后即可填入填料并夯實(shí)，要求采用一填一擊的連續(xù)施工方法，每次投料厚度不于50mm，嚴(yán)禁突擊填料，距樁頂50cm用素土回填。經(jīng)質(zhì)檢員檢驗(yàn)合格，夯實(shí)機(jī)方可移位。考慮到樁距較近，避免夯實(shí)過程中引起相鄰樁塌孔，因此,采用橫向每兩排樁為一個工作組，梅花形施工。
3.質(zhì)量檢測
現(xiàn)場檢測項(xiàng)目有灰劑量、混合料28天強(qiáng)度和成樁2小時內(nèi)輕型觸探檢測。
五、施工進(jìn)度
夯實(shí)水泥土樁較攪拌水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實(shí)水泥土樁設(shè)備靈活，更易于展開交插作業(yè)，流水施工，能夠提高施工進(jìn)度，縮短工期。根據(jù)設(shè)備能力，單機(jī)作業(yè)效率約為20－30根/天。
六、工程造價
夯實(shí)水泥土樁較攪拌水泥土樁的設(shè)備成本低，水電費(fèi)較少，因此單延米施工費(fèi)用降低，能夠節(jié)省量資金，降低工程造價。通過對保滄高速公路3－8合同段的兩種方案進(jìn)行對比，共節(jié)省資金一百多萬元。
通過以上分析、對比，夯實(shí)水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經(jīng)濟(jì)合理，且能達(dá)到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。
