赵凡 张改红
摘要:水库工程作为工程建设中最为常见的一种,其在施工中采用深层搅拌水泥桩截渗墙十分关键,且在应用的过程中对于整个施工优势和效益发挥着的作用。关键词:水泥;土桩;复合地基;水利;工程;
一、水利工程复合地基应用
水泥土搅拌桩是利用水泥等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。
多种桩型混合使用如果处理不好很容易出问题。水利工程建筑物间相邻紧接,地基反力差异较大,这就造成可能出现同一工程出现多种地基处理方法。比如通常泵房比较重要,要严格控制沉降,通常采用管桩基础。而出水涵管在堤身位置通常是采用搅拌桩处理。防洪闸地基反力太大,也采用管桩处理。为了使不同建筑物相接处不产生沉降差,以及保证泵站出水平顺,通常将涵管简支在泵房和防洪闸上。涵管中间通常设置 1~2 个分缝,缝外通常采用砼套环来防止涵管之间产生沉降差。 某泵站工程正是采用了以上这种布置形式,具体如下图所示。在填完堤身土后不久发现靠近防洪闸的一节涵管底板出现一道裂缝并向侧墙发展,裂缝呈U型状。明显这是由于涵管纵向抗弯强度不够造成的。下面将通过涵管及防洪闸的沉降计算结果分析涵管裂缝产生的原因。
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二、水泥土桩适用范围
新世纪以来,各种新技术、新方法的出现对于整个工程施工而言至关重要,促使了各种工程建设质量和施工稳定性得到了保证。水库工程作为工程建设中最为常见的一种,其在施工中采用深层搅拌水泥桩截渗墙十分关键,且在应用的过程中对于整个施工优势和效益发挥着的作用。在目前的施工中,人们对于施工技术额施工理念提出了新的认识和标准,尤其是在岩溶地区,其在施工中更是发挥着不可替代的作用与意义,更是施工中最值得我们关注和重视的一部分和工作要点。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于 30%(黄土含水量小于 20%)、大于 70%或地下水的 PH<4 时不宜采用干法。冬季施工时,应注意负温对处理效果的影响。对用于泥炭土、有机质土、塑性指数 IP>25 的黏土、地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区,必须通过现场试验确定其适用性。目前工程中搅拌法常用于组成水泥土桩复合地基以提高地基承载力、增大变形模量、减少沉降量、水泥土支挡结构物、防渗止水帷幕等。
三、水泥土桩复合地基的常见处理方法
1.水泥土搅拌桩复合地基
水泥土搅拌法是适用于加固饱和粘性土等地基的方法之一。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,使软硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺入状态的不同,它可分浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体和地基土搅拌。
2.旋喷桩复合地基
旋喷桩是高压喷射注浆法中的一种,它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后。以高压设备使浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,同时钻杆以一定速度渐渐向上提升,将浆液与土粒搅拌混合,浆液凝固后在土中形成一个固结体,从而改善土的变形性质,提高地基的抗剪强度。同时也可组成闭合的帷幕,用于截断地下水流和治理流沙。
3.粉喷桩复合地基
粉喷桩是通过专用机械在地基深部就地将固化剂(水泥、石灰、粉煤灰、高炉矿渣、铝粉、石膏等)与原位土强制拌和,利用水泥和土之间所产生的一系列物理化学变化,将混合土硬结成具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥加固土桩体,从而达到加固地基土的目的。
4.夯实水泥土桩复合地基
夯实水泥土桩是将水泥和土料在孔外充分拌合,拌合的均匀程度远远高于孔内搅拌的水泥土料。所以,夯实水泥土的现场强度和相同水泥掺量的室内强度在夯实相同的条件下基本相等。由于夯实水泥土桩是将孔外拌合均匀的水泥土混合料回填孔内并强力夯实,桩体强度与天然土体强度相比,有一个很大的增量,这一增量既有水泥的胶结强度,又有水泥土密度增加产生的密实强度。
四、水泥土桩复合地基的应用
水泥土桩施工质量与水泥用量息息相关。水泥用量的多少直接关系到搅拌桩桩身强度大小和成桩质量的好坏,而水泥用量可由喷浆量和水灰比计算得出。因此如何控制水泥搅拌桩施工质量就变为如何控制搅拌桩施工时的水灰比和喷浆。
1.合理控制水灰比
在施工过程中,按试桩确定的水灰比加水,加入搅拌桶的水量可通过事先准备好的刻度杆(标明每包水泥的所需用水的刻度)进行量测,然后加入对应的水泥,每根桩所需的浆液分两次搅拌完成,现场设专人记录每根桩的水及水泥用量。现场人员可用泥浆比重计现场测定水泥浆的比重,将测出水泥浆的比重和事先在室内试验室做出的水泥浆比重与水灰比的关系曲线进行对比分析,得出現场水泥浆的水灰比。根据现场水灰比的计算值进行调整,使得现场配制水泥浆的水灰比可达到规定值,满足试验要求。
2.精确控制喷浆量
水泥土桩的喷浆量采用流量计进行控制,可以严格控制每米土桩的喷浆值,确保单桩喷浆量必须大于设计喷浆盘。施工完成后,对每区水泥土桩的喷浆量进行统计分析。
3.进行施工质量的检验
首先,在水泥土桩施工成桩后第1-2天内对一定数量的土桩进行轻型动力触探试验,对桩身早期的强度进行对比分析。其次,在龄期28天时,在每一试验区选取1-2根土桩抽芯进行无侧限抗压试验。最后,进行桩体外观检查,在现场挖出一根桩体,检查桩体的质量和外观是否连续整齐。
总结:必须对这种地基进行地基加固和改良。地基处理的方法很多,夯实水泥土桩复合地基以其投资经济而又能满足工程需要这一显著特点而成为一种比较理想的软土地基处理方式。但目前对夯实水泥土桩复合地基的沉降变形和承载力的理论研究有待深入,特别是对沉降变形计算方法还没有统一的认识,计算方法还有待于进一步的改进。其理论研究方面的滞后,制约了夯实水泥土桩复合地基在实际工程中的应用和发展。
参考文献:
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