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软土地基处理施工组织设计及施工技术问题分析
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内容提示：在地基处理的施工中,为了能更好的利用现有资源和条件,尽可能提高施工效率,同时又降低对周围环境的影响,因此有必要对地基处理的施工顺序进行合理、有序的组织。
1 前言
由于道路地质形成的特殊性,沿线路基下经常存在深厚的软土层,在该软土地基上修建道路时,若对地基处理不当,有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其他不利的影响。（参考《建筑中文网》）
2 选择软土地基处理方法时应考虑的因素
2.1 地基状况
(1)土质为砂性土:仅对那种可能发生液化的砂性土采用挤实砂桩法或振动压实法进行改善。土质为粘性土:除了压实法外,其他方法均适用。但采取的处理方法对土基的扰动必须尽量小。因为粘土一经扰动,强度降低很多。(2)地基构成。在软土层浅而薄的情况下,常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚,应使用其他方法配合表层处理法。夹有砂层且厚度较薄(3～4m以下)的软土层,一般采用表层处理法,荷载压重法等方法,即使是5cm的砂层也是有效排水层,在土质调查中不要遗漏。
2.2 道路性质
(1)道路等级愈高,要求的平整度也愈高,愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时,可先铺简易路面,待沉降结束后,再铺高级路面或次高级路面以节约资金。
(2)道路填挖方高度及设计横段面。如路堤的设计高度与宽度是选择基底处理方法时要考虑的重要因素,当采用换填法时,宽而低的路堤易发生局部沉陷破坏;反之窄而高的路堤,下面多使用换填的方法,在设计高度较大而稳定无法保证的情况下,采用压重法将受到限制。
(3)道路所在地形地段。一般地段上,剩余沉降即使大到一定程度,只要不均匀沉降不大,路面平整度基本上还可保持在允许的范围。
2.3 施工条件
不同的施工条件选用的处理方法不同,经济性也不同。主要有工期、材料、机械的作业条件等。
2.4 周围环境
(1)施工中对周围环境的影响,如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等,在选择施工方法时必须考虑。
(2)在路堤高度较大而地基特别软弱的情况下,周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样,在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时,应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时,应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护,否则应考虑以高架构造物代替路堤。如最近上海倒楼事故,经过专家的实地调查之后,倒楼事故原因终于查明,那就是倒塌的那栋楼房北侧在短期内堆土已高达9m,南侧正在开挖4.6m深的地下车库基坑,两侧压力差导致过大的水平力,超过了桩基的抗侧能力。在软土地基上挖坑、堆土、起楼,这一系列建筑施工行为并不需要施工方盲人摸象,而是有现成的规范性的行业标准可以参照执行。在2008年10月1日由建设部批准施行的《中华人民共和国行业标准:建筑桩基技术规范》(下简称《技术规范》)中,有如先验般地写入了这一施工常识——基坑开挖对桩基的影响以及不规范操作可能造成的严重后果。《技术规范》3.4节“关于软土地基桩基的设计原则”中明确提及“,在软土地区,……由于基坑开挖的不均衡,形成‘坑中坑’,导致土体蠕变滑移将基桩推歪推断,有的水平位移达1m多,造成严重的质量事故。这类事故从20世纪80年代以来,从南到北屡见不鲜。”该规范明确规定“,软土场地已成桩条件下开挖基坑,必须严格实行均衡开挖,高差不应超过1m,不得在坑边弃土,以确保已成基桩不因土体滑移而发生水平位移和折断。”将大量弃土堆在基坑旁,引起土体滑移,并造成桩基水平位移和折断的情况原来早已有前车之鉴,专家也已将此总结归纳为规范性文件并在建筑领域内强制推广。
3 施工中的技术问题分析与对策
3 . 1 水泥深层搅拌桩质量通病及其预防措施
在水泥深层搅拌桩施工过程中,遇到的桩的质量问题主要表现在桩位偏差及漏桩、桩身垂直度的超差、断桩、个别桩身局部不均匀、个别搅拌桩机有时喷浆不正常、抱钻冒浆现象、桩顶强度低、桩端强度较低等八个方面。
(1)桩位偏差及漏桩,开工时复核桩位,对放样结果自检。每打一个桩对下一个桩位复查,并在施工图上勾消,做好现场施工记录表的填写,要求整洁、及时、准确。
(2)桩身垂直度的超差。及时调整桩机平整度,在地面不平整时,先调整枕木,然后调整机架,以保证垂直度在1%以内。
(3)断桩。在搅拌过程中发现有停泵或送泵障碍,须将搅拌头提至地面,确认已喷浆,再重新将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处重新喷搅,对软硬土层交接部位要均匀多次搅拌,以防断桩现象发生。
(4)个别桩身局部不均匀。
1)搅拌机械、注浆机械中途发生故障,造成注浆不连续。防治措施:施工前对各种机械进行检查、维修,使之处于正常状态。
2)搅拌机械预搅拌下沉时土体没有充分被搅碎。防治措施:
a)搅拌机械预搅拌下沉时应使土体充分搅碎。对遇到硬土,搅拌机下沉速度过慢时,对于喷浆搅拌可采用冲水下沉,但在喷浆提升前必须将输浆管中的存水排尽;
b)搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配,以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
3)施工参数和水灰比不合理。防治措施:施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数,并根据设计要求通过成桩试验,确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度,使注浆出口压力保持在0.4～0.6MPa,并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。
4)个别搅拌桩机有时喷浆不正常。施工中,造成个别搅拌桩机有时喷浆不正常的原因有如下方面:
①注浆泵损坏。防治措施:
a)注浆泵、搅拌机等施工前应试运转、保证完好。
b)如果施工中出现损坏,应及时更换施工设备。重新注浆时应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处重新喷搅,对软硬土层交接部位要均匀多次搅拌,以免断桩现象发生。
②由于水泥深层搅拌桩中经常掺入中粗砂、矿渣等粗粒材料,而喷浆管直径较小,容易造成喷浆口堵塞。防治措施:所使用的水泥浆液要经过仔细过滤,防止堵塞出浆口。
③管路中有硬结块及杂物,造成堵塞。防治措施:
a)应及时清洗输浆管路,防止杂物、硬块进入堵塞。
b)输浆管路应保持干净,严防水泥浆结块,每日完工后应彻底清洗一次。喷浆搅拌施工过程中,如果发生事故而停机半小时以上,应先拆卸管路,排除水泥结石,然后进行清洗。
④泥土倒灌入喷浆管道,堵塞喷浆口。防治措施:喷浆口采用逆止阀,防治泥土的倒灌。
3 . 2 复合载体夯扩桩的质量通病及其预防措施
在复合载体夯扩桩的施工过程中,遇到的桩的质量问题主要表现如下。
3.2.1 管内进水、止淤失效
在施工中出现管内进水、止淤失效的原因有以下两个方面:
(1)止淤所用干混凝土量不足。防治措施:添足止淤混凝土量。
(2)内部底板直径偏小,与外管内径的间隙过大。防治措施:加大内管底板直径。
3.2.2 浇筑混凝土后的桩身局部直径小于设计尺寸而引起缩颈
在施工中出现浇筑混凝土后的桩身局部直径小于设计尺寸引起缩颈(瓶颈),原因有以下五个方面:
(1)拔管速度过快或管内混凝土量过少,混凝土来不及下落,而被泥土填充。防治措施:桩轻度缩颈,可采用反插法,每次拔管高度以1.0m为宜;局部缩颈采用半复打法;桩身多段缩颈宜采用复打法施工;桩拔管速度不得大于0.8～1.0m/min。
(2)在地下水位以下或饱和淤泥或淤泥质土中沉桩管,土受强制扰动挤压,土中水和空气未能很快扩散,局部产生孔隙压力,把部分桩体挤成缩颈。防治措施:在淤泥质土中采用复打或反插法施工。
由于道路地质形成的特殊性,沿线路基下经常存在深厚的软土层,在该软土地基上修建道路时,若对地基处理不当,有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。软土地基的处理质量直接影响到路基的基础承载力,也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度和抗液化能力,消除其他不利的影响。（参考《建筑中文网》）
2 选择软土地基处理方法时应考虑的因素
2.1 地基状况
(1)土质为砂性土:仅对那种可能发生液化的砂性土采用挤实砂桩法或振动压实法进行改善。土质为粘性土:除了压实法外,其他方法均适用。但采取的处理方法对土基的扰动必须尽量小。因为粘土一经扰动,强度降低很多。(2)地基构成。在软土层浅而薄的情况下,常用简单的表层处理法。重要的构造物基础常用开挖换填法。若软土层较厚,应使用其他方法配合表层处理法。夹有砂层且厚度较薄(3～4m以下)的软土层,一般采用表层处理法,荷载压重法等方法,即使是5cm的砂层也是有效排水层,在土质调查中不要遗漏。
2.2 道路性质
(1)道路等级愈高,要求的平整度也愈高,愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时,可先铺简易路面,待沉降结束后,再铺高级路面或次高级路面以节约资金。
(2)道路填挖方高度及设计横段面。如路堤的设计高度与宽度是选择基底处理方法时要考虑的重要因素,当采用换填法时,宽而低的路堤易发生局部沉陷破坏;反之窄而高的路堤,下面多使用换填的方法,在设计高度较大而稳定无法保证的情况下,采用压重法将受到限制。
(3)道路所在地形地段。一般地段上,剩余沉降即使大到一定程度,只要不均匀沉降不大,路面平整度基本上还可保持在允许的范围。
2.3 施工条件
不同的施工条件选用的处理方法不同,经济性也不同。主要有工期、材料、机械的作业条件等。
2.4 周围环境
(1)施工中对周围环境的影响,如噪音、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等,在选择施工方法时必须考虑。
(2)在路堤高度较大而地基特别软弱的情况下,周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样,在路堤坡脚附近有民房和重要构造物时,应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施。不能采用这类方法时,应考虑事先对可能受影响的构造物加以保护,否则应考虑以高架构造物代替路堤。如最近上海倒楼事故,经过专家的实地调查之后,倒楼事故原因终于查明,那就是倒塌的那栋楼房北侧在短期内堆土已高达9m,南侧正在开挖4.6m深的地下车库基坑,两侧压力差导致过大的水平力,超过了桩基的抗侧能力。在软土地基上挖坑、堆土、起楼,这一系列建筑施工行为并不需要施工方盲人摸象,而是有现成的规范性的行业标准可以参照执行。在2008年10月1日由建设部批准施行的《中华人民共和国行业标准:建筑桩基技术规范》(下简称《技术规范》)中,有如先验般地写入了这一施工常识——基坑开挖对桩基的影响以及不规范操作可能造成的严重后果。《技术规范》3.4节“关于软土地基桩基的设计原则”中明确提及“,在软土地区,……由于基坑开挖的不均衡,形成‘坑中坑’,导致土体蠕变滑移将基桩推歪推断,有的水平位移达1m多,造成严重的质量事故。这类事故从20世纪80年代以来,从南到北屡见不鲜。”该规范明确规定“,软土场地已成桩条件下开挖基坑,必须严格实行均衡开挖,高差不应超过1m,不得在坑边弃土,以确保已成基桩不因土体滑移而发生水平位移和折断。”将大量弃土堆在基坑旁,引起土体滑移,并造成桩基水平位移和折断的情况原来早已有前车之鉴,专家也已将此总结归纳为规范性文件并在建筑领域内强制推广。
3 施工中的技术问题分析与对策
3 . 1 水泥深层搅拌桩质量通病及其预防措施
在水泥深层搅拌桩施工过程中,遇到的桩的质量问题主要表现在桩位偏差及漏桩、桩身垂直度的超差、断桩、个别桩身局部不均匀、个别搅拌桩机有时喷浆不正常、抱钻冒浆现象、桩顶强度低、桩端强度较低等八个方面。
(1)桩位偏差及漏桩,开工时复核桩位,对放样结果自检。每打一个桩对下一个桩位复查,并在施工图上勾消,做好现场施工记录表的填写,要求整洁、及时、准确。
(2)桩身垂直度的超差。及时调整桩机平整度,在地面不平整时,先调整枕木,然后调整机架,以保证垂直度在1%以内。
(3)断桩。在搅拌过程中发现有停泵或送泵障碍,须将搅拌头提至地面,确认已喷浆,再重新将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处重新喷搅,对软硬土层交接部位要均匀多次搅拌,以防断桩现象发生。
(4)个别桩身局部不均匀。
1)搅拌机械、注浆机械中途发生故障,造成注浆不连续。防治措施:施工前对各种机械进行检查、维修,使之处于正常状态。
2)搅拌机械预搅拌下沉时土体没有充分被搅碎。防治措施:
a)搅拌机械预搅拌下沉时应使土体充分搅碎。对遇到硬土,搅拌机下沉速度过慢时,对于喷浆搅拌可采用冲水下沉,但在喷浆提升前必须将输浆管中的存水排尽;
b)搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配,以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
3)施工参数和水灰比不合理。防治措施:施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数,并根据设计要求通过成桩试验,确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度,使注浆出口压力保持在0.4～0.6MPa,并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。
4)个别搅拌桩机有时喷浆不正常。施工中,造成个别搅拌桩机有时喷浆不正常的原因有如下方面:
①注浆泵损坏。防治措施:
a)注浆泵、搅拌机等施工前应试运转、保证完好。
b)如果施工中出现损坏,应及时更换施工设备。重新注浆时应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处重新喷搅,对软硬土层交接部位要均匀多次搅拌,以免断桩现象发生。
②由于水泥深层搅拌桩中经常掺入中粗砂、矿渣等粗粒材料,而喷浆管直径较小,容易造成喷浆口堵塞。防治措施:所使用的水泥浆液要经过仔细过滤,防止堵塞出浆口。
③管路中有硬结块及杂物,造成堵塞。防治措施:
a)应及时清洗输浆管路,防止杂物、硬块进入堵塞。
b)输浆管路应保持干净,严防水泥浆结块,每日完工后应彻底清洗一次。喷浆搅拌施工过程中,如果发生事故而停机半小时以上,应先拆卸管路,排除水泥结石,然后进行清洗。
④泥土倒灌入喷浆管道,堵塞喷浆口。防治措施:喷浆口采用逆止阀,防治泥土的倒灌。
3 . 2 复合载体夯扩桩的质量通病及其预防措施
在复合载体夯扩桩的施工过程中,遇到的桩的质量问题主要表现如下。
3.2.1 管内进水、止淤失效
在施工中出现管内进水、止淤失效的原因有以下两个方面:
(1)止淤所用干混凝土量不足。防治措施:添足止淤混凝土量。
(2)内部底板直径偏小,与外管内径的间隙过大。防治措施:加大内管底板直径。
3.2.2 浇筑混凝土后的桩身局部直径小于设计尺寸而引起缩颈
在施工中出现浇筑混凝土后的桩身局部直径小于设计尺寸引起缩颈(瓶颈),原因有以下五个方面:
(1)拔管速度过快或管内混凝土量过少,混凝土来不及下落,而被泥土填充。防治措施:桩轻度缩颈,可采用反插法,每次拔管高度以1.0m为宜;局部缩颈采用半复打法;桩身多段缩颈宜采用复打法施工;桩拔管速度不得大于0.8～1.0m/min。
(2)在地下水位以下或饱和淤泥或淤泥质土中沉桩管,土受强制扰动挤压,土中水和空气未能很快扩散,局部产生孔隙压力,把部分桩体挤成缩颈。防治措施:在淤泥质土中采用复打或反插法施工。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201001/14254.htm
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