粉喷桩与碎石桩在软土地基处理中适用性研究.docVIP

粉喷桩与碎石桩在软土地基处理中适用性研究 　　摘要：分析不同地区，不同土质情况下采用水泥粉喷桩和碎石挤密桩处理软土地基方案的选择过程以及处理效果的比较，阐明了软土地基处理合理方案选择的重要性。 　　关键词：粉喷桩碎石桩适用性软土地基 　　 　　引 言 　　水泥粉体旋喷搅拌桩（简称粉喷桩）和碎石振动挤密桩（简称碎石桩）都是加固软土地基的有效方法。这两种方法经过多年的工程实践，均已经取得了许多成功的经验。但由于软土地质条件的复杂性，对于不同的地区，不同的地质条件，施工选用不同的处理方法，对于提高工程质量，加快工程进度，降低工程成本都有很大的影响。 　　通过对软土地基处理施工的全过程分析，处理效果的沉降观测结果统计，认为软土地基处理方法的确定一定要经过系统的地质调查，试验分析，方能更好的解决软土地基的处理问题。 　　1.特殊路基处理设计方案 　　对于鱼塘、稻田、洼地及水沟内的浅层软土，泥炭类软土需全部清除换填，换填材料为中粗砂、砾石、片石、开山石渣等材料，换填材料换填至原地面标高后，铺设20厘米厚的砂砾后碾压整平，然后铺设一层土工格栅，再铺设40厘米的砂砾碾压整平。在实际施工中，各施工单位根据当地的料源情况，大多选用中粗砂进行换填处理，施工完成后进行了沉降观测，取得了比较理想的效果。 　　对于基地湿软又填土较高的桥头地段或填方路堤段，涵洞通道基础处理部分，一般采用水泥粉喷桩处理，以此提高地基承载力和减小地基沉降变形。粉喷桩固化剂采用新标准32.5级普通硅酸盐水泥，桩体水泥量不少于50kg/m，桩体的标准强度大于2mpa。粉喷桩桩基设计均要求全部穿过软塑土层，桩底应达到硬塑压粘土、密实状压砂土、残积风化土等持力层内，施工时可根据持力层深度调整桩长。 　　2.粉喷桩软土地基处理 　　2.1 粉喷桩加固机理 　　粉喷桩是利用专门的设备，借助压缩空气向软土层内输送水泥粉等加固材料，使其与原位软土混合、压缩，通过加固料与软弱土之间的离子交换作用，凝聚作用，化学作用等一系列的物理、化学作用，形成具有一定强度的桩体。他与原位软弱土层形成的复合地基，可以减少压缩性，以提高复合地基的强度。 　　2.2 材料要求 　　粉喷桩施工所用水泥一般应该是国家免检厂家生产，具有出场质量保证单，并确保在有效期内使用。严禁使用过期、受潮、结块变硬的劣质水泥。 　　2.3施工机械和施工工艺流程 　　在粉喷桩的试验桩阶段，施工单位采用的粉喷桩施工机械为武汉PH-5A型和PH-5B型设备，采用YP-1干粉喷射机，喷粉量由电流表控制。这种设备的最大成孔深度为18.0m。 　　粉喷桩施工的工艺流程是：施工放样-桩机调试就位-下钻旋转搅拌至设计孔深-孔底喷粉，搅拌，提升，提升至地面以下0.5m-向地面以下3/4桩长复搅至原地面-桩机移位。 　　2.4 水泥粉喷桩加固软土地基的机理 　　(1)水泥的水化反应 　　普通硅酸盐水泥主要由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成。在水泥搅入软土中以后，很快与软土中的水发生水化反应，生成氢氧化钙，水化硅酸钙，水化铝酸钙和水化铁酸钙等化合物。 　　(2)土颗粒与水泥水化物的作用 　　①凝硬作用 　　水泥与水发生作用析出大量的钙离子，这些钙离子与粘土中的矿物质进行化学反应，逐渐形成不容与水的结晶化合物。 　　SiO2+Ca(OH)2+nH2O CaO#8226;SiO2#8226;(n+1)H2O 　　AI2O3+ Ca(OH)2+nH2O(CaO#8226;AI2O3#8226;(n+1)H2O) 　　这些新形成的物质在空气中和水中逐渐硬化，增大了水泥土的强度。 　　②离子交换作用 　　软土中含有多种矿物质，并有游离态的钠离子Na＋和钾离子K＋，他们能够和水泥水化生成的钙离子Ca2＋进行等量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的团粒，使土体的强度得以明显提高。 　　③碳酸化作用 　　水泥水化物中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用，生成不溶于水的碳酸钙，也可以提高软土的强度。 　　3.碎石桩软土地基处理 　　3.1碎石桩加固机理 　　碎石挤密桩是采用振动成桩法先用桩管振动成孔，再填入足够数量的碎石或砂砾，振动密实后形成桩体的一种软土地基处理方法。 　　3.1.1施工机械及材料要求 　　碎石桩施工的主要机械是振动器、吊机、施工专用平车和水泵。选择振动器的型号应与碎石桩桩径、桩长及加固工程离周围建筑物的距离相适应。 　　碎石桩采用碎石的天然级配为1～3cm碎石，含泥量不得大于5.0%，并且不宜含有大于4cm的颗粒。为了便于支撑机械设备的移动和增强基底与桩基的整体强度，要求在地表铺设50cm的碎石垫层。 　　3.1.2碎石桩加固机理 　　设置碎石桩的目的就是通过