細節:深層密實法
1.振沖法
振沖法,又稱振動水沖法,是以起重機吊起振沖器,起動潛水電動機帶動偏心塊,使振沖器產生高頻振動,同時開動水泵,通過噴嘴噴射高壓水流在土中形成振沖孔,并在振動沖水過程中分批填以砂石集料,借振沖器的水平及垂直振動,振密填料,形成的砂石樁體與原地基構成復合地基,以提高地基的承載力和改善土體的排水降壓通道,并對可能發生液化的砂土產生預振效應,防止液化,減少地基的沉降和沉降差。
振沖樁加固地基可節省鋼材、水泥和木材,且施工簡單,加固期短,可因地制宜,就地取材,用碎石、卵石和砂、礦渣等填料,費用低廉,是一種快速、經濟、有效的加固地基的方法。
振沖樁適用于加固松散的砂土地基;對黏性土和人工填土地基,經試驗證明加固有效時,方可使用;對于粗砂土地基,可利用振沖器的振動和水沖過程使砂土結構重新排列擠密,而不必另加砂石填料(亦稱振沖擠密法)。
(1)施工要點
1)施工前,應先進行振沖試驗,以確定其成孔施工合適的水壓、水量、成孔速度及填料方法,達到土體密實度時的密實電流值、填料量和留振時間。
2)振沖擠密或振沖置換樁的施工過程包括:定位、成孔、清孔和填料振密等(圖2-7)。
①定位:振沖前,應按設計圖定出沖孔中心位置并編號。
②成孔:振沖器用履帶式起重機或卷揚機懸吊,對準樁位,打開下噴水口,起動水泵和振沖器。水壓可用0.4~0.6MPa,水量可用200~400L/min。此時,振沖器以其自身重力和在振動噴水作用下,以1~2m/min的速度徐徐沉入土中,每沉入0.5m,宜留振5~10s進行擴孔。待孔內泥漿溢出時再繼續沉入。
③清孔:當下沉達到設計深度時,振沖器應在孔底適當留振并關閉下噴水口,打開上噴水口減小射水壓力(一般保持0.1MPa),以便排除泥漿進行清孔。
④填料振密:振沖器提出孔口,向孔內加入填料約1m高,將振沖器下降至填料中進行振密,待密實電流達到規定的數值后將振沖器提升0.5m,再從孔口往下填料,每次加料的高度為0.5~0.8m。如此自下而上反復進行直至孔口,成樁操作即告完成。在砂性土中制樁時,亦可采用邊振邊加料的方法。
3)振沖成孔方法可按表2-16選用。
圖2-7 振沖碎石樁施工工藝
a)定位 b)振沖下沉 c)振沖至設計標高并下料 d)邊振邊下料、邊上提 e)成樁
表2-16 振沖成孔方法的選擇
4)在振密過程中宜小水量噴水補給,以降低孔內泥漿密度,有利于填料下沉,便于振搗密實。
5)振沖樁施工時樁頂部約1m范圍內的樁體由于土覆壓力密實度難以保證,一般應予挖除,另做墊層或用振動碾壓使之密實。
6)冬期施工應采取防凍技術措施,每作業班施工完畢后應及時將供水管和振沖器水管內積水排凈,以免凍結,影響施工作業。
(2)質量控制
1)施工前應檢查振沖器的性能,電流表、電壓表的準確度及填料的性能。
為確切掌握好填料量、密實電流和留振時間,使各段樁體都符合規定的要求,應通過現場試成樁確定這些施工參數。填料應選擇不溶于地下水,或不受侵蝕影響且本身無侵蝕性并性能穩定的硬粒料。對粒徑控制的目的,是確保振沖效果及效率。粒徑過大,在邊振邊填過程中難以落入孔內;粒徑過細小,在孔中沉入速度太慢,不易振密。
2)施工中應檢查密度電流、供水壓力、供水量、填料量、孔底留振時間、振沖點位置、振沖器施工參數等(施工參數由振沖試驗或設計確定)。
振沖置換造孔的方法有:排孔法,即由一端開始到另一端結束;跳打法,即每排孔施工時隔一孔造一孔,反復進行;帷幕法,即先造外圍2~3圈孔,再造內圈孔,此時可隔一圈造一圈或依次向中心區推進。振沖施工必須防止漏孔,因此要做好孔位編號和施工復查工作。
3)施工結束后,應在有代表性的地段做地基強度或地基承載力檢驗。
振沖施工對原土結構造成擾動,使其強度降低。因此,質量檢驗應在施工結束后間歇一定時間進行,對砂土地基應間隔2~3周。樁頂部位由于周圍約束力小,密實度較難達到要求,檢驗取樣應考慮此因素。對振沖密實法加固的砂土地基,如不加填料,質量檢驗主要是地基的密實度,宜由設計、施工、監理(或業主方)共同確定位置后,再進行檢驗。
4)振沖地基質量檢驗標準應符合表2-17的規定。
表2-17 振沖地基質量檢驗標準
2.深層攪拌法
深層攪拌法是利用水泥漿作為固化劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(漿液)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理、化學反應,使之凝結成具有整體性、水穩性好和較高強度的水泥加固體,與天然地基形成復合地基。
深層攪拌法加固工藝合理,技術可靠,施工中無振動、無噪聲,對環境無污染,對土壤無側向擠壓,對鄰近建筑影響很小,同時施工期較短,造價較低,效益顯著。
深層攪拌法適用于加固較深較厚的淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的黏性土地基,對超軟土效果更為顯著。多用于墻下條形基礎、大面積堆料廠房或地塊的地基;在深基坑開挖時用于坑壁及邊坡支護、坑底抗隆起加固或做止水帷幕墻等。
(1)施工要點 深層攪拌法的施工工藝流程如圖2-8所示。施工程序為:深層攪拌機定位→預拌下沉→制配水泥漿→噴漿攪拌提升→重復上、下攪拌→關機清洗→移至下一根樁位,重復以上工序。
圖2-8 深層攪拌法施工工藝流程
a)定位 b)預拌下沉 c)噴漿攪拌機上提 d)重復攪拌下沉 e)重復攪拌上升 f)施工完畢
1)施工時,先將深層攪拌機用鋼絲繩吊掛在起重機上,用輸漿膠管將儲料罐砂漿泵與深層攪拌機接通,開通電動機,攪拌機葉片相向而轉,借設備自重,以0.38~0.75m/min的速度沉至要求的加固深度;再以0.3~0.5m/min的均勻速度提起攪拌機,與此同時開動砂漿泵,將砂漿從深層攪拌機中心管不斷壓入土中,由攪拌葉片將水泥漿與深層處的軟土攪拌,邊攪拌邊噴漿直到提至地面,即完成一次攪拌過程。用同法再一次重復攪拌下沉和重復攪拌噴漿上升,即完成一根柱狀加固體,外形呈8字形(輪廓尺寸:縱向最大為1.3m,橫向最大為0.8m),一根接一根搭接,相搭接寬度宜大于100mm,以增強其整體性,即成壁狀加固,幾個壁狀加固體連成一片,即成塊狀。
2)攪拌樁的樁身垂直偏差不得超過1.5%,樁位的偏差不得大于50mm,成樁直徑和樁長不得小于設計值。當樁身強度及尺寸達不到設計要求時,可采用復噴的方法。攪拌次數以一次噴漿、一次攪拌或二次噴漿、三次攪拌為宜,且最后一次提升攪拌宜采用慢速提升。
3)水泥土攪拌樁施工工藝由于濕法(噴漿)和干法(噴粉,又稱粉噴樁)的施工設備不同而略有差異。
①濕法作業。
a.所使用的水泥都應過篩,制備好的漿液不得離析,泵送必須連續。拌制水泥漿液的罐數、水泥和外加劑用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄;噴漿量及攪拌深度必須采用經國家計量部門認證的監測儀器進行自動記錄。
b.施工時,設計停漿面一般應高出基礎底面標高0.5m。在基坑開挖時,應將高出的部分挖去。
c.施工時,因故停止噴漿,宜將攪拌機下沉至停漿點以下0.5m,待恢復供漿時,再噴漿提升。若停機時間超過3h,應清洗管路。
d.壁狀加固時,樁與樁的搭接時間不應大于24h,如間歇時間過長,應采取鉆孔留出榫頭或局部補樁、加樁等措施。
e.攪拌機噴漿提升的速度和次數必須符合施工工藝的要求,并應有專人記錄。
f.當水泥漿液到達出漿口后應噴漿攪拌30s,在水泥漿與樁端土充分攪拌后,再開始提升攪拌頭。
g.攪拌機預攪下沉時不宜沖水,當遇到硬土層下沉太慢時,方可適量沖水,但應考慮沖水對樁身強度的影響。
h.每天加固完畢,應用水清洗儲料罐、砂漿泵、深層攪拌機及相應管道,以備再用。
②干法作業。
a.噴粉施工前應仔細檢查攪拌機械、供粉泵、送氣(粉)管路、接頭和閥門的密封性、可靠性。送氣(粉)管路的長度不宜大于60m。
b.水泥土攪拌法(干法)噴粉施工機械必須配置經國家計量部門確認的具有能瞬時檢測并記錄出粉量的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀。
c.攪拌頭每旋轉一周,其提升高度不得超過16mm。
d.攪拌頭的直徑應定期復核檢查,其磨耗量不得大于10mm。
e.當攪拌頭到達設計樁底以上1.5m時,應立即開啟噴粉機提前進行噴粉作業。當攪拌頭提升至地面下500mm時,噴粉機應停止噴粉。
f.成樁過程中因故停止噴粉,應將攪拌頭下沉至停灰面以下1m處,待恢復噴粉時再噴粉攪拌提升。
g.在地基土天然含水量小于30%土層中噴粉成樁時,應采用地面注水攪拌工藝。
(2)質量控制
1)施工前,應檢查水泥及外摻劑的質量、樁位、攪拌機工作性能及各種計量設備完好程度(主要是水泥漿流量計及其他計量裝置)。
水泥土攪拌樁對水泥壓入量要求較高,必須在施工機械上配置流量控制儀表,以保證一定的水泥用量。
2)施工中應檢查機頭提升速度、水泥漿或水泥注入量、攪拌樁的長度及標高。
水泥土攪拌樁施工過程中,為確保攪拌充分、樁體質量均勻,攪拌機頭提速不宜過快,否則會使攪拌樁體局部水泥量不足或水泥不能均勻地拌和在土中,導致樁體強度不一,因此規定了機頭提升速度。
3)施工結束后,應檢查樁體強度、樁體直徑及地基承載力。
4)進行強度檢驗時,對承重水泥土攪拌樁應取90d后的試件;對支護水泥土攪拌樁應取28d后的試件。
5)水泥土攪拌樁地基質量檢驗標準應符合表2-18的規定。
表2-18 水泥土攪拌樁地基質量檢驗標準
(續)