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● 刘 芝 华 深层搅拌桩经过近 20 年的发展 ，由于施工技术和施工机械 的成 熟己经被广泛地用于软土地基加 固、边坡支护、基坑及堤坝 防渗等方 面。深层搅拌桩可以增加软土地基的承载力，减少沉降量，提高边坡的 稳定性，以及具有快速、经济、有效等特点，而被应用在公路桥头软土 地基上，以加快公路的施工进度，消除或缓解桥头跳车等问题。以下通 过对采用喷粉法出现桩头下沉工程问题分析及提出处理方法与同行 探讨。 一 、 工 程简 况 某 高等级公路在 k9+753一k10+836 桥头 186m采用水泥喷粉桩处 理，水泥喷粉桩按正三角形布置，桩径采用 50cm，桩距 1．5m，平均桩长 10m，水泥掺入比 15％，即每延长米 50kg 水泥，标号 425#。施工单位在 施工配套设备进行标定、试桩方案经过监理单位和业主单位 同意的情 况下采用喷粉法进行试桩试验 ，共试 59 根，其中的 21 根桩发生桩头 下沉，桩头下沉深度一般为 1．1m～1．5m不等。 二 桩 头 下沉原 因分析 水泥深层搅拌桩加固机理是通过水泥的水解和水化反应、水泥水 化物与土颗粒之间的离子交换和团粒化作用，凝硬作用 ，碳酸化作用 等一系列化学反应 而成为具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土 桩体。因此可从地质、施工工艺两方面来分析桩头下沉原因。 地质方面，由于各式各样质层土质的差异而产生水泥加 固土的效 果不同，一般认为含有高岭石、多水 高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土 加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土 以 及有机质含量高，酸碱度 (PH值) 较低的粘性土加 固效果较差。各地质 层的含水量的不同也会引起水泥和土一系列化学反应而形成整体性、 水稳定性和一定强度的速度不同。 施工工艺方面，水泥与土搅拌不均匀，甚至水泥与土无法混合。这 与施工机械 的各施工参数有关 ，如钻进速度 、钻头转速、提升速度、喷 粉压、水泥用量等有关 。必须通过试验桩根据不同地质层、不同土质、 不 同上压力找到合适的施工参数，加 以严格控制 ，使桩体均匀，防止缩 颈、断颈等现象。 1．地质方面 。 在第一次试桩的一排 7 根桩中，靠路线前进方向右侧有 4 根桩桩 头下沉。在试桩后第 7 天对其 中2 根进行抽芯检测，发现桩体上均有 两段水泥明显不凝 固。在试桩后第 l0 天对发生桩头下沉 的地质进行 补勘 ，具体地层 由上至下有 以下 8 类：填砂；粉质粘土；淤泥；淤泥质粘 土；淤泥夹砂；砂层：粉质粘土夹砂：砂层。 软土物埋力学指标很差，淤泥平均含水量为 90％，天然孔隙比 2．5l ，直快剪 C=6．79kpa， =7．360。 从以上地质补勘分析，主要有 以下原因。 ’ (1) 由于该段淤泥含水量为 90％，而喷粉 (50 kg~ 60kg／m) 后水泥 在桩体内吸水是有 限的，参照相近项 目试验结果可知，短期内水泥加 固含水量减少量低于水泥掺入比，也就是该段淤泥经水泥加固土的含 水量仍为 75％以上，搅拌时的土和水泥还是处于流塑——软塑状 ，压缩 模量。辜羟慷鹊 ；喷 50 kg／田~ 60kg／m水泥 9m后增加 4500kN~ 5400kN 自重力。 【2) 桩身周围土受抗动土体下沉后，土对桩侧两面产 生向下的负 摩阻力。当土和水泥还是处于流塑——软塑状、压缩模量小、抗剪强度 低时，在负摩阻力的作用下发生桩头下沉。 (3) 该段淤泥的灵敏度大，灵敏度是原状试样的无侧限抗压强度 与相同含水量重塑试样 的无侧限抗压强度之比。从试桩现场 、试桩桩 位砂垫层表面挤压出来的淤泥很。砻髌渲厮芎笄慷群艿 ，灵敏性 高。 ( 4) 喷粉在桩体内吸水，引起桩体周 围上体孔隙压力消散、产生下 沉 ，短时间增加对桩体的负摩阻力，而此时水泥加固土 的强度很低且 增长慢。 总的来说 ，是在喷粉初期，水泥加 固土的强度承受不 了水泥加固 土的强度很低且增长慢。 2．施工工艺方面。 在施工工艺方面，针对桩头下沉问题，结合地质情况较差的实际， 在施工工艺上找桩头下沉的原因。试桩时各施工参数 (钻进速度、钻 头转速 、提升速度、喷粉压、水泥用量等) 作了有效控制 。在第二次试桩 52 根桩中，采用不同钻进速度、不同钻头转速、不同提升速度、不 同喷 粉压、不 同水泥用量进行严格控制。试桩 中虽然采用 加大喷粉量至 75kg／m，仍末解决桩头下沉问题。 查看试桩现。宰簧暗娌惚砻娲嬖诖罅坑倌 ，据分析软 塑——流塑状淤泥是在喷粉施工时风压气流的作用下，搅拌过程中因 受扰动发生液化 ，液化 的液泥上涌至地表面 ，造成桩体范围内淤泥质 的减少而桩头下沉 。增加喷粉量解决不了桩头下沉问题的原因在于： ( 1) 增加喷粉量即增加桩体自重力： (2) 增加喷粉量导致喷粉在桩体 内。 吸水量增加，引起桩体周围土体孔隙压 力消散加快、产 生下沉，短 时间对桩体的负摩 阻力增大，因增加喷粉量水泥加固土的强度提高不 显著，在喷粉初期 ，水泥加固土的强度仍随不 了水泥加固土的自重力 和负摩阻力的作用而发生桩头下沉。 三 解 决方 法 通过以上分析 ，桩头下沉是 由于在喷粉初期 ，土体受扰劝，水泥加 固土的强度承受不 了水泥加 固土的 自重力和负摩阻力的作用而发生 桩头下沉 问题，主要原因： 1．早强剂可以使水泥加固土的强度迅速提高，而早强剂花水泥浆 中搅拌可以较均匀： 2．水泥浆液注入土体发生水泥的水解和水化反应、水泥水化物与 土颗粒之间的离子交换和团粒化作用、凝硬作用、碳酸化作用等 一系 列化学反应而成为具有整体性 、水稳定性和一 定强度的水泥土桩体 时，浆液本身存在足够水 ，不需吸收天然地基的水，并末引起桩体周围 土体孔隙压力消散，产生对桩体的负摩阻力。 因此，改用喷浆法施工并在水泥浆液中加入适量的早强剂 ，以解 决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的 自 重力和负摩阻力的作用而发生桩头下沉的问题。 四 、结束 语 在高含水量软基 中采用深层搅拌桩处理，从 降低地基含水量考 虑，常常选用喷粉法施工，而当采用喷粉法出现桩头下沉 问题时 ，改用 在水泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工来解决桩头下沉问题。经 实践证明采用喷浆法施工的搅拌桩解决桩头下沉 问题是有效且可行 的 。 ( 作者 单位 ：哈 尔滨 市第 一 市政 工程公 司 J 维普资讯 http://www.cqvip.com