水泥土樁夯實與攪拌施工的對比與應用分析
發(fā)布時間：2014-02-25 共1頁
保滄高速公路保定段3－8合同段路線內部分段落不同程度存在軟弱土層，天然地基承載力特征值100－120kpa,局部地層2－6m間為軟塑狀態(tài)，下面有一層承載力110kpa左右的軟弱層。原設計為對路基填高于6.5m且軟弱土層的厚度于1m的路段采用水泥攪拌樁處理，同時鋪設雙向土工格柵。經過現(xiàn)場勘察和方案對比，最終將攪拌水泥土樁處理方案變更為夯實水泥土樁。下面結合實際施工情況對夯實水泥土樁和攪拌水泥土樁兩種施工方案在以下幾個方面進行對比，并在應用性方面進行分析。
一、加固機理
攪拌水泥土樁和夯實水泥土樁均屬于縱向增強體復合地基的范疇，均是將水泥（漿）與被粉碎或切削的散狀土體，經充分拌和或攪拌后通過硬凝反應，形成增強體，從而提高地基土的承載力，減小地基的壓縮變形。故其加固機理是相同的。
二、樁體強度的差別
水泥土樁樁體強度一般由兩部分組成，其一為水泥的膠結強度，其二為土體的密實強度，它是由土體的密度增加而引起的。根據試驗研究結果表明，相同水泥摻量下夯實水泥土樁的樁體強度遠遠高于攪拌水泥土樁，約是攪拌水泥土樁的2－10倍。原因如下：
1.夯實水泥土樁是將水泥和土料在地面充分拌和，拌和的均勻程度遠遠高于孔內攪拌水泥土。
2.夯實水泥土樁的成樁是將地面拌和均勻的水泥土混合料分層回填孔內并強力夯實，樁體強度與天然地基強度相比有一個很增量，這一增量既有水泥的膠結強度，又有水泥土密度增加產生的密實強度。而攪拌水泥土樁較天然地基密度增加甚微，其強度增量主要取決于水泥的膠結硬凝作用。
三、施工方案
由于保滄高速公路保定段的地下水位一般埋深在12.0m以下，局部存在軟弱下臥層，故設計過程中按允許變形進行設計（詳見《建筑地基處理設計規(guī)范》 JTJ79-2002）。采用夯實水泥土樁設計方案，經計算處理后復合地基承載力的最終沉降量小于原攪拌樁方案的最終沉降量。通過與攪拌水泥土樁對比計算，夯實水泥土樁方案沉降量小，承載力，方案更趨于優(yōu)化。
四、施工控制
夯實水泥土樁與攪拌水泥土樁相比，施工設備簡單，施工方便、易于操作，施工質量容易控制。在施工過程中夯實水泥土樁能夠通過簡易方法檢查質量并及時加以更改，而且成孔時能夠對土層一目了然，彌補了勘察階段的不足，對及時發(fā)現(xiàn)土層的異常變化是很有利的。其具體施工過程如下：
1.施工參數(shù)
(1)水泥：用32.5等級礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊。
(2)土料：宜采用亞粘性土或粉土、粉細砂、渣土，土料中有機物質含量不得超過5%。
2.施工工藝
(1)放線布樁位
先清表，清除表層腐殖土，再進行整平，碾壓。根據設計圖放樣出定位控制點，用鋼尺量距定出樁位，采用白灰灑縱橫線標記出樁位中心線，并用16的鋼釬打200mm深孔，灌白灰以作標記。
(2)成孔
采用機械鏟或長螺旋鉆機掏土成孔。成孔完畢后由質檢員驗孔并做好記錄。成孔過程中質量不合格的土料（不能用于成樁）應及時清理出場。
(3)混合料配制
備土：根據設計要求和現(xiàn)場地質條件，成樁用土料采用基坑開挖或成孔土（粉土或粉質粘土）。
配料：按1：7的體積比將水泥與土料進行混和。為便于計量，可以將體積比換算成每根樁的水泥用量，一根樁（6m）用水泥約為125 Kg，用土（松方）0.73 m3。現(xiàn)場按比例混和后的水泥土用人工拌和一次，再由粉土機粉碎、攪拌、篩制與拌和。
在成樁過程中，要對混合料含水量（允許偏差±2%）進行測定。混合料應隨拌隨用，拌和好的混合料應在2小時內用于成樁，超時即為廢料，不得用于成樁。
(4)成樁工藝
該工序采用吊錘夯實機，夯錘的直徑為280mm，錘重180kg，落距為2m。夯機就位后，固定并保持機身平衡，然后檢查孔深及孔內有無雜物，如孔深不符或有雜物及遇縮徑、塌孔等情況必須處理。符合要求后使夯錘中心正對孔中心。混合料回填之前，先夯孔底5次，孔底夯實后即可填入填料并夯實，要求采用一填一擊的連續(xù)施工方法，每次投料厚度不于50mm，嚴禁突擊填料，距樁頂50cm用素土回填。經質檢員檢驗合格，夯實機方可移位。考慮到樁距較近，避免夯實過程中引起相鄰樁塌孔，因此,采用橫向每兩排樁為一個工作組，梅花形施工。
3.質量檢測
現(xiàn)場檢測項目有灰劑量、混合料28天強度和成樁2小時內輕型觸探檢測。
五、施工進度
夯實水泥土樁較攪拌水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實水泥土樁設備靈活，更易于展開交插作業(yè)，流水施工，能夠提高施工進度，縮短工期。根據設備能力，單機作業(yè)效率約為20－30根/天。
六、工程造價
夯實水泥土樁較攪拌水泥土樁的設備成本低，水電費較少，因此單延米施工費用降低，能夠節(jié)省量資金，降低工程造價。通過對保滄高速公路3－8合同段的兩種方案進行對比，共節(jié)省資金一百多萬元。
通過以上分析、對比，夯實水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經濟合理，且能達到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。
一、加固機理
攪拌水泥土樁和夯實水泥土樁均屬于縱向增強體復合地基的范疇，均是將水泥（漿）與被粉碎或切削的散狀土體，經充分拌和或攪拌后通過硬凝反應，形成增強體，從而提高地基土的承載力，減小地基的壓縮變形。故其加固機理是相同的。
二、樁體強度的差別
水泥土樁樁體強度一般由兩部分組成，其一為水泥的膠結強度，其二為土體的密實強度，它是由土體的密度增加而引起的。根據試驗研究結果表明，相同水泥摻量下夯實水泥土樁的樁體強度遠遠高于攪拌水泥土樁，約是攪拌水泥土樁的2－10倍。原因如下：
1.夯實水泥土樁是將水泥和土料在地面充分拌和，拌和的均勻程度遠遠高于孔內攪拌水泥土。
2.夯實水泥土樁的成樁是將地面拌和均勻的水泥土混合料分層回填孔內并強力夯實，樁體強度與天然地基強度相比有一個很增量，這一增量既有水泥的膠結強度，又有水泥土密度增加產生的密實強度。而攪拌水泥土樁較天然地基密度增加甚微，其強度增量主要取決于水泥的膠結硬凝作用。
三、施工方案
由于保滄高速公路保定段的地下水位一般埋深在12.0m以下，局部存在軟弱下臥層，故設計過程中按允許變形進行設計（詳見《建筑地基處理設計規(guī)范》 JTJ79-2002）。采用夯實水泥土樁設計方案，經計算處理后復合地基承載力的最終沉降量小于原攪拌樁方案的最終沉降量。通過與攪拌水泥土樁對比計算，夯實水泥土樁方案沉降量小，承載力，方案更趨于優(yōu)化。
四、施工控制
夯實水泥土樁與攪拌水泥土樁相比，施工設備簡單，施工方便、易于操作，施工質量容易控制。在施工過程中夯實水泥土樁能夠通過簡易方法檢查質量并及時加以更改，而且成孔時能夠對土層一目了然，彌補了勘察階段的不足，對及時發(fā)現(xiàn)土層的異常變化是很有利的。其具體施工過程如下：
1.施工參數(shù)
(1)水泥：用32.5等級礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊。
(2)土料：宜采用亞粘性土或粉土、粉細砂、渣土，土料中有機物質含量不得超過5%。
2.施工工藝
(1)放線布樁位
先清表，清除表層腐殖土，再進行整平，碾壓。根據設計圖放樣出定位控制點，用鋼尺量距定出樁位，采用白灰灑縱橫線標記出樁位中心線，并用16的鋼釬打200mm深孔，灌白灰以作標記。
(2)成孔
采用機械鏟或長螺旋鉆機掏土成孔。成孔完畢后由質檢員驗孔并做好記錄。成孔過程中質量不合格的土料（不能用于成樁）應及時清理出場。
(3)混合料配制
備土：根據設計要求和現(xiàn)場地質條件，成樁用土料采用基坑開挖或成孔土（粉土或粉質粘土）。
配料：按1：7的體積比將水泥與土料進行混和。為便于計量，可以將體積比換算成每根樁的水泥用量，一根樁（6m）用水泥約為125 Kg，用土（松方）0.73 m3。現(xiàn)場按比例混和后的水泥土用人工拌和一次，再由粉土機粉碎、攪拌、篩制與拌和。
在成樁過程中，要對混合料含水量（允許偏差±2%）進行測定。混合料應隨拌隨用，拌和好的混合料應在2小時內用于成樁，超時即為廢料，不得用于成樁。
(4)成樁工藝
該工序采用吊錘夯實機，夯錘的直徑為280mm，錘重180kg，落距為2m。夯機就位后，固定并保持機身平衡，然后檢查孔深及孔內有無雜物，如孔深不符或有雜物及遇縮徑、塌孔等情況必須處理。符合要求后使夯錘中心正對孔中心。混合料回填之前，先夯孔底5次，孔底夯實后即可填入填料并夯實，要求采用一填一擊的連續(xù)施工方法，每次投料厚度不于50mm，嚴禁突擊填料，距樁頂50cm用素土回填。經質檢員檢驗合格，夯實機方可移位。考慮到樁距較近，避免夯實過程中引起相鄰樁塌孔，因此,采用橫向每兩排樁為一個工作組，梅花形施工。
3.質量檢測
現(xiàn)場檢測項目有灰劑量、混合料28天強度和成樁2小時內輕型觸探檢測。
五、施工進度
夯實水泥土樁較攪拌水泥土樁對水電的需求量較小，而且夯實水泥土樁設備靈活，更易于展開交插作業(yè)，流水施工，能夠提高施工進度，縮短工期。根據設備能力，單機作業(yè)效率約為20－30根/天。
六、工程造價
夯實水泥土樁較攪拌水泥土樁的設備成本低，水電費較少，因此單延米施工費用降低，能夠節(jié)省量資金，降低工程造價。通過對保滄高速公路3－8合同段的兩種方案進行對比，共節(jié)省資金一百多萬元。
通過以上分析、對比，夯實水泥土樁所用材料可就地取材，施工簡便易行，經濟合理，且能達到較高的地基承載力，相信在以后的施工中會受到越來越多的青睞。
