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粉喷桩处理河道滑坡的实例应用及探讨

1粉喷桩概述
粉喷法加固软土地基,是一项新的工艺,与其它软土加固方法相比,具有较多的优势和特点,具体如下。
    由于采用地基土自身作为桩料,掺入少量固化剂,一般掺入15%左右的水泥,平均每米不超过50kg水泥,每米材料 成本费仅10元左右,比其它地基基础加固方法成本均低。由于成桩粉体与土拌和,化学反应充分,桩身强度相对较大,桩身质量较好;地基基础加固无附加荷载,因为掺入的固化剂含量较少,加固土的容量略大于地基土的容重,可将地基土的附加荷载忽略不计。
干法施工,施工不需要水源,不需要排污,场地干净;桩身强度高,与深层搅拌相比较,在条件相同的情况下,粉喷桩施工效果较好,因为深层减半法是湿法施工,而粉喷桩是干法施工,是从地基土中取一定的水量 ,从而提高了地基的加固效果,无侧向挤土的问题。
    该工艺与打入桩或压入桩相比,由于成桩是将原土作为主要材料,在地基中几乎不增加体积,不产生侧向挤上,所以粉喷桩施工对临近环境无其它影响,甚至可以紧贴相临基础施工,该工艺可根据工程需要及地质条件,以不同的掺灰量控制不同的桩身强度,也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度,以满足工程上的需要;该工艺平面桩位布置灵活,可以组成各种几何形状的桩体;。如单桩分开的桩式,桩体相切或搭接的墙壁式,以及桩体构成网格桩的块体式,并适用于各种工程,如建筑物地基基础加固、边坡抗滑加固等。还可以加固地基中的某个部分,应用广泛、粉喷桩施工专用机械主要由成桩钻机、空压机、供料机三大件组成。设备简单,机身体积小,步覆移动方便。粉喷桩加固地基为复合地基中的一种个,是将水泥粉通过深层搅拌机与地基中强制拌和,使水泥与水、土发生水化。固化反应,形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩,以达到加固地基的目的。在南方某内河治理工程中的边坡滑塌加固中采用了粉喷桩技术,收到了良好的效果。
2粉喷桩施工工艺
2.1施工程序
    放桩位-钻机就位-调平-送风-钻至设计深度-送粉-提升搅拌-提升至地平-停粉-复搅1/3桩长-提升至地平-停风-钻机移动-重复循环。
2.2施工中的注意事项
1.明确设计要求,了解地基的地质情况。
2.开工前先打试验桩,根据不同的地质条件,合理选择钻机的档位。确定喷粉机压力和喷粉量。
3.严格控制钻孔深度、喷灰时间及停灰时间,确保粉喷桩桩长,成桩应打入持力层50cm,严禁在未钻至设计深度及未喷灰的情况下进行钻机提升作业。
4.定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌的均匀程度,对使用的钻头必须随时检查,其钻头磨损量不得大于1cm。
5.喷灰机必须配有水泥计算装置施工中及时记录水泥的瞬间喷入量和累计喷入量,若发现喷灰量不足应进行整桩复打,复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇停电,机械故障等原因中断喷粉,在恢复喷粉时,其重叠孔段长度应大于1m。
6.桩身上部1/3桩长范围内,施工中严格进行重复搅拌,使水泥和土充分拌和,提高上部桩身强度,。使之符合荷载的传递规律。
7.为防止水泥飞扬造成污染,当钻头提升到地面以下0.5m时,喷灰机应停止喷灰,并使钻机迅速档下钻,上部0.5m范围内用人工回填粘土并压实。
8.施工应认真填写原始记录。为保证机械设备完好及人身安全,严禁违章操作。
3工程应用
3.1工程概况
    南方某市内河环境综合整治过程中,位于河道西北侧里程2+050~2+150河段左岸由于坡脚开挖,引起边坡失稳,使左岸坡发生滑动,北侧地面出现地面下沉和开裂,水管拉断,严重影响到居民的生活环境和安全,据地面调查,滑坡总长约100m,宽50m,土方量约50000m3,属于中型滑坡。后经地质勘察发现,塌滑坡段位于素填土和黏土层,土抗剪强度指标极低,且北侧小区内污水渗漏加剧了边坡不稳定性,经比较后采用粉喷桩加固河坡,桩经500mm,桩长6.5m~11.8m,桩中心距0.7m,矩形布置。河岸加固投资150万元。加固工程历时30d。
3.2施工中岸坡稳定性复核
    滑滑坡计算土的抗剪强度采用残余抗剪指标,共分成6个滑面采用理正软件圆弧滑动模型分别进行计算,滑坡的稳定安全系数取值规范值1.35,实际计算的安全系数分别为1.066,0.960,0.937,0.936,1.092,0953,均小于1.35,边坡处于不稳定状态,计算的滑动带与实际发生的塌滑现象相吻合。
3.3布桩计算
    地基的破坏均由于荷载的增加,而地基土的抗剪能力不足发生了塑性变形,以至整体失稳破坏。滑坡破坏一般发生在提基中最薄弱的可能滑动面,当滑动面上阻滑动力不足以抵抗下滑力时即发生剪切破坏。因此,边坡加固以提高题基土的抗剪强度为目的。本工程采用粉喷桩加固素填土软弱层,以提高其抗剪强度。
粉喷桩直径为500mm,桩中心间距为700mm,矩形布置,桩体90d无侧限抗压强度为1.5MPa水泥渗入比为15%.进过计算,其面积置换率m为0.40(m=3.14×0.52/4/0.72=0.401)
3.4检测结果
    粉喷桩施工完成28d后,抽取4%桩体做脉冲反射波法低应变检测,检测结果Ⅰ类桩占63.7%,Ⅱ类桩占36.3%。无明显缺陷或严重缺陷的Ⅲ、Ⅳ类桩,桩身较完整,地基加固90d后取一颗桩做连续抽芯检测,水泥土搅拌均匀,芯样坚硬,平均抗压强度2.1MPa。
4结语
本工程河道边坡加固后,经多年运行,效果较好。通过工程的成功实践,总结如下。
1. 粉喷桩加固河道边坡软土地基,特别是含水量较大对 素填土和淤泥质黏土地基,具有较好的效果,能够有效提高地基土的抗剪强度。
2. 在有详细的地质勘察及土工试验的基础上,边坡的稳定计算能够满足工程需要。
3. 对于诸如河道边坡等对地基承载力及沉降要求相对不高的建筑物地基处理,粉喷桩工艺以其施工速度快、对环境影响小、工程造价低的优点,具有较高的性价比。

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