CN101899828B - 袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种处理小面积软弱深厚软土层的袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法。其特征是：将小直径土工管袋与传统水泥土桩处理方法结合起来，利用水泥的胶结加固、土工管袋的约束作用有限挤密周围土体，形成高密度微型群桩效应，提高地基承载力。本发明的优点：袋装夯实小直径水泥土桩复合地基利用土工管袋的包裹约束作用减小传统水泥土桩直径与水泥土在地基中的流失，降低桩体入土深度，达到浅层软弱场地土复合地基加固效果。相较于大面积软土地基的水泥土桩方法，本发明具有工艺简单、施工速度快、施工设备小型化、用料省、造价低的特点。可以在小场地深厚软弱土地基处理工程中推广使用。

Description

袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法

所属技术领域

本发明涉及一种浅层复合地基处理方法，特别涉及处理深厚软弱土地基的袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

由于软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差大的特点，地基承载力普遍很低，整体稳定性较差，因此在利用此类软弱地基时工程上必须采取适当的地基处理方式。现阶段对软土地基采用的最主要处理方式是复合地基技术，使得天然地基部分土体得到增强，形成预定深度和范围的加固土。复合地基处理软弱地基土主要有以下几种方法：(1)掺加固化剂(水泥土桩、石灰桩、灰土桩等)；(2)散粒体材料置换(碎石桩、砂桩)；(3)预制成型桩(低强素混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管桩等)。以上几种复合地基处理方法主要处理大范围软土地基，在软土地基处理中有着广泛应用。

小场地深厚软弱地基指建筑场地范围在100～5000m²，软弱土层厚度≥10m，此类地基上建筑为小型点式建筑(库房、泵房、水闸等)或其它临时性建筑，自重轻，影响深度范围有限(5～8m)，对地基土的处理要求相应降低。根据小场地软土地基的特点，大范围软弱地基处理方式不能完全满足要求，存在桩体入土深度过深(一般贯穿透软土层)，桩径大(600～1000mm)，施工机械笨重进场困难，施工工艺复杂，费用相对高等弱点，因而对小场地软弱地基的复合地基加固处理，已有的复合地基施工方法存在一定的弊端。

发明内容

技术问题：

本发明所要解决的技术问题是小场地深厚软弱地基处理方法，提供一种有效浅层软弱土复合地基处理方案——袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法。通过此处理方案发挥小直径水泥土桩优点，降低工程造价，简化施工工序，满足施工要求。

技术方案：

为了达到上述解决方案，本发明的技术解决方案是向软弱地基土中添加袋装夯实水泥粘土拌合料，水泥水化生成决定强度的主要胶结成分硅酸三钙，化学反应式为：2(3CaO·SiO₂)+6H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O+3Ca(OH)₂。夯实水泥土桩复合地基采用的水泥土孔外机械拌合，均匀性好，水泥土桩体强度以水泥水化物的胶结作用为主，桩体密度增加也是构成桩体强度的重要因素，夯实桩体深度范围内强度均匀。本发明采用了以下施工步骤：

1、钻机预钻孔：①由场地土特点和建筑物形式确定地基加固深度与小直径水泥土桩桩间距；②小型钻机或洛阳铲就位钻孔至预定深度(5～10m)，直径100～150mm。

2、土工管袋布设：①制作长度大于孔深0.5～1.0m，直径为130～180mm土工管袋；②钻杆导引土工管袋插入桩孔内部；③确认管袋底端到达桩孔底。

3、配置水泥土：①选用低标号无凝块普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②拌合土料采用基坑开挖或成孔产生的颗粒≤15mm、剔除可见有机质的粘性土或低塑性粉土；③水泥干粉与拌合粘土按设计灰土比在搅拌设备中拌合均匀，所述拌合粘土即为拌合土料。

4、填料夯实挤密：①填料前开动偏心轮自动落锤夯实机空夯3击，密实桩底；②取出夯锤，底层填筑1.0m高水泥土拌合料，小于50kg夯锤夯击3～6次，落高0.8～1.0m；③依次填筑上层料，填高1.0～1.2m，夯锤落高1.0m夯实；④填料距顶1.0m左右时，减小填料高度为0.3m，减小夯锤落高至0.6m夯实，直至地表。

5、养护成桩：地基中自然养生一周，水泥水化胶结，水泥土桩体成形。

6、粗粒料垫层：袋装夯实小直径水泥土桩复合地基具备强度后，加固区地表铺设300～600mm厚粗粒料垫层，小型碾压设备碾压或夯实设备夯击密实。

本发明是一种处理小面积软弱深厚软土层的袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法。其特征是：将小直径土工管袋与传统水泥土桩处理方法结合起来，利用水泥的胶结加固、土工管袋的约束作用有限挤密周围土体，形成高密度微型群桩效应，提高地基承载力。袋装夯实小直径水泥土桩复合地基利用土工管袋的包裹约束作用减小传统水泥土桩直径与水泥土在地基中的流失，降低桩体入土深度，达到浅层软弱场地土复合地基加固效果。相较于大面积软土地基的水泥土桩方法，本发明具有工艺简单、施工速度快、施工设备小型化、用料省、造价低的特点。可以在小场地深厚软弱土地基处理工程中推广使用。

本发明优点：袋装夯实小直径水泥土桩复合地基充分利用小场地深厚软弱地基的特点，是处理浅层软弱地基的有效复合地基处理方式，具有就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低的特点；克服了传统水泥搅拌桩桩体强度不均匀和桩身强度过分依赖水泥胶结能力的缺陷。采用高强小直径土工管袋填装夯实水泥土拌合料，有限挤密桩身周围土体，形成高密微型群桩效应，提高土体强度。为保持和提高水泥土桩体的自立性，选用高强小直径土工管袋约束桩身，约束夯实水泥土体。袋装夯实小直径水泥土桩复合地基能明显改善浅层地基土的工程性质，有效提高地基土的强度，减小工后沉降，是处理小场地软土地基行之有效的方法。相较于大面积软土地基的水泥土搅拌桩方案，本发明具有施工速度快、无环境污染、质量易控制、工艺简单、施工设备小型化、用料省、造价低等特点。因此，本发明方案可作为特定的小场地软弱土地基处理方案。

附图说明：

附图为袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法示意图。

图中1桩机成孔；2铺设土工管袋；3筑底层料夯击密实；4依次填料夯击密实。

实施例：

下面结合附图进一步说明袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法具体施工步骤：

(1)钻机预钻孔：①根据场地特点和建筑物形式确定软弱土地基加固深度为7m，桩间距为600mm，三角形布置；②应用洛阳铲成孔，钻孔至预定深度7m，直径130mm，完成桩机成孔过程1；③成孔后，钻杆暂不提出，以防孔壁颈缩闭合

(2)土工管袋布设：①制作大于孔深0.5m，7.5m长土工管袋，管袋直径为160mm；②利用洛阳铲钻杆导引将土工管袋插入桩孔内部，插设土工管袋过程中，控制钻杆下降速度为2～3m/min，防止钻杆将管袋顶破，或引起孔壁塌陷；③根据钻杆入孔深度确认管袋底端到达桩孔底，缓慢提升钻杆，完成土工管袋铺设过程2。

(3)配置水泥土：①选用低标号无凝块普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②拌合粘土采用成孔产生的颗粒直径≤15mm、剔除可见有机质的低塑性粉土；③水泥干粉与拌合土按设计1∶7灰土体积比在拌合设备中拌合均匀。

(4)填料夯实挤密：①填料前开动偏心轮自动落锤夯实机空夯3击，夯实桩底；②提出夯锤，填灌1.0m高底层水泥土混合填料，小于50kg夯锤夯击3～6次，落高0.8～1.0m，完成填筑底层料夯击密实过程3；③依次填筑上层料，填高1.0～1.2m，夯锤落高1.0m夯实，完成依次填料夯击密实过程4。④填料距顶1.0m左右时，减小填料高度为0.3m，减小夯锤落高至0.6m夯实，直至地表。

(5)养护成桩：地基中自然养生，养护一周。成桩后，减少重型设备在处理后地基上移动，待水泥土固结强化，桩体成形，地基形成袋装夯实小直径水泥土桩复合地基。

(6)粗粒料垫层：桩体成形具备强度后，加固区地表铺设500mm厚碎石料垫层，小型夯击设备轻锤密夯，密实表层粗粒料垫层。

根据工程完工后现场试验实际测试情况，小场地深厚软土地基天然承载力为30～50kPa，采用袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法处理后，地基承载力提高到100～120kPa，中心地表施工期间实际沉降≤10cm能够满足一般中小型建筑物对地基承载力的要求，工后效果显著。本发明方案工程造价是一般复合地基方案的60～70％，同时工期缩短一半，具有良好的经济性。

Claims (1)

1.袋装夯实小直径水泥土桩复合地基施工方法，其特征是采用如下施工步骤：

(1)钻机预钻孔：开挖直径100～150mm，深度5～10m孔；

(2)土工管袋布设：①制作长度大于孔深0.5～1.0m，直径为130～180mm土工管袋；②钻杆导引土工管袋插入桩孔内部；③确认管袋底端到达桩孔底；

(3)配置水泥土：①选用低标号无凝块普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②拌合土料采用基坑开挖或成孔产生的颗粒≤15mm、剔除可见有机质的粘性土或低塑性粉土；③水泥干粉与拌合粘土按设计灰土比在搅拌设备中拌合均匀，所述拌合粘土即为拌合土料；

(4)填料夯实挤密：①填料前开动偏心轮自动落锤夯实机空夯3击，密实桩底；②取出夯锤，底层填筑1.0m高水泥土拌合料，小于50kg夯锤夯击3～6次，落高0.8～1.0m；③依次填筑上层料，填高1.0～1.2m，夯锤落高1.0m夯实；④填料距顶1.0m左右时，减小填料高度为0.3m，减小夯锤落高至0.6m夯实，直至地表；

(5)养护成桩：地基土中自然养生一周，水泥土固结强化，水泥土桩体成形，具备强度；

(6)粗粒料垫层：地基表层铺设300～600mm厚粗粒料垫层，碾压或夯击密实。

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