CN111379283A - 地基加固方法 - Google Patents

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CN111379283A CN201811601143.2A CN201811601143A CN111379283A CN 111379283 A CN111379283 A CN 111379283A CN 201811601143 A CN201811601143 A CN 201811601143A CN 111379283 A CN111379283 A CN 111379283A
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傅珺
赵余夫
邓文全
陈洁
鲍廉梵
袁醒神
蔡晓瑛
许颖儿
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades

Abstract

本发明涉及一种地基加固方法,包括:利用第一桩采用强加固和弱加固交替的方式对基坑内进行地基加固,其中基坑内的加固范围为第一强加固区和第一弱加固区,基坑底以下第一距离为第一强加固区,基坑底至地面为第一弱加固区,第一弱加固区和第一强加固区的水泥掺量比为7:20;利用第二桩采用强加固的方式对基坑周边进行地基加固,其中基坑周边的加固范围为第二强加固区,第一强加固区和第二强加固区的水泥掺量比为4:5,从而使基坑内和基坑周边被加固后的地基加固体的无侧限抗压强度一致。该方法针对基坑内和基坑周边的不同情况,利用简单可行的办法,使工程中基坑内和基坑周边加固后的土体强度近似或精准一致,从而节约施工成本并提升施工的安全性。

Description

地基加固方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,尤其涉及一种地基加固方法。
背景技术
基坑开挖前需要根据地质结构、岩性特征、埋藏条件,结合静力触探曲线和周边建筑物详勘地质资料水文资料,结合现场附近建筑物情况,决定开挖方案,并做好防水排水工作。由于基坑开挖较深,且开挖的土层工程性能较差,为了满足基坑变形控制要求,减少对周边环境的影响,增加基坑的整体稳定性以及提高底板底土层的承载能力,从而需要对基坑内和基坑周边进行地基加固。而且,为了安全角度,在开挖前,基坑和基坑周边的地基加固的强度合格,才可进行基坑开挖。然而,在进行地基加固的过程中,多处地基加固后的土体的强度可能出现大小不一致的情况,尤其是基坑内和基坑周边地基加固后的强度难以趋于一致,从而降低了基坑开挖的安全系数。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种地基加固方法,能够简易有效地控制基坑和基坑周边的加固后的土体强度,且使工程中基坑内和基坑周边多处加固后的土体强度近似或精准一致,从而提高基坑开挖的安全系数,节省了施工成本。
为实现上述目的,根据本发明实施例的一个方面,提供了一种地基加固方法。
本发明实施例的地基加固方法,包括:利用第一桩采用强加固和弱加固交替的方式对基坑内进行地基加固,其中基坑内的加固范围为第一强加固区和第一弱加固区,基坑底以下第一距离为第一强加固区,基坑底至地面为第一弱加固区,第一弱加固区和第一强加固区的水泥掺量比为7:20;利用第二桩采用强加固的方式对基坑周边进行地基加固,其中基坑周边的加固范围为第二强加固区,第一强加固区和第二强加固区的水泥掺量比为4:5,从而使基坑内和基坑周边被加固后的地基加固体的无侧限抗压强度一致。
优选地,第一距离为基坑底以下3米。
优选地,当第一弱加固区和第一强加固区的水泥掺量比为7:20时,水泥浆液的水灰比为1:5。
优选地,当第一强加固区的水泥掺量比为20%时,第一弱加固区的水泥掺量为7%。
优选地,当第一强加固区的水泥掺量比为20%时,第二强加固区的水泥掺量为25%。
优选地,当第二强加固区的水泥掺量为25%时,水泥浆液的水灰比为1:0。
优选地,第一桩为三轴搅拌桩,并且第二桩为高压旋喷桩。
优选地,无侧限抗压强度大于或等于1.0Mpa。
优选地,在第一强加固区,钻杆搅拌下沉速度:0.4m/min;钻杆搅拌提升速度:0.8m/min。
优选地,在第一弱加固区,钻杆搅拌下沉速度:1.3m/min;钻杆搅拌提升速度:2.6m/min。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果:能够通过利用加固范围的加固方式的不同,且同时结合基坑内和基坑周边的特定水泥掺量比,从而使工程中基坑内和基坑周边加固后的土体强度趋于一致或精准一致,即,地基加固体的无侧限抗压强度近似或精准一致。本发明针对基坑内和基坑周边的不同情况,提供了一种简便可行、有效地控制基坑内和基坑周边的加固后的土体强度,且从而有效地提高了基坑开挖的安全系数,施工成本或检测成本均能有效地降低。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
图1是根据本发明实施例的地基加固的方法的主要流程的示意图;
图2是根据本发明实施例地基加固方法中三轴搅拌桩的施工方法的主要流程的示意图;
图3是根据本发明实施例地基加固方法中的高压旋喷桩施工方法的主要流程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明,其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本发明的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
图1是根据本发明实施例的地基加固方法的主要流程的示意图,如图1所示,本发明实施例的钻孔灌注桩的施工方法主要包括:
步骤S1:利用第一桩采用强加固和弱加固交替的方式对基坑内进行地基加固,其中基坑内的加固范围为第一强加固区和第一弱加固区,基坑底以下第一距离为第一强加固区,基坑底至地面为第一弱加固区,第一弱加固区和第一强加固区的水泥掺量比为7:20。
更具体地,在该步骤中,采用第一桩,例如“Φ850@600三轴搅拌桩”,对基坑内进行地基加固。例如,地基加固的范围是地面至基坑底以下特定距离,例如3m。基坑底以上采用弱加固,其中水泥浆液的水泥掺量可以为7%,基坑底以下采用强加固,其中强加固中水泥浆液的水泥掺量相应地为20%。例如,加固28天后对经过地基加固后的加固体进行强度检测,检测后的无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa。
步骤S2:利用第二桩采用强加固的方式对基坑周边进行地基加固,其中基坑周边的加固范围为第二强加固区,第一强加固区和第二强加固区的水泥掺量比为4:5,从而使基坑内和基坑周边被加固后的地基加固体的无侧限抗压强度一致。
更具体地,在该步骤中,采用第二桩,例如“Φ800@600高压旋喷桩”对基坑周边进行地基加固。例如,当步骤S1中进行弱加固的水泥掺量为7%时,步骤S2中进行强加固的水泥掺量相应地为25%。例如,加固28天后对经过地基加固后的加固体进行强度检测,检测后的无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa。
通过上述步骤S1和步骤S2中的特定方法,基坑内和基坑周边经加固后的地基加固体的无侧限抗压强度趋于一致,例如,大于或等于1.0Mpa。
进一步地,基坑内和基坑周边经加固后的地基加固体的无侧限抗压强度一致,例如为1.0Mpa。
在上述方法中,无侧限抗压强度是在无侧向压力情况下,抵抗轴向压力的极限强度,抗压强度以MPa计量。水泥掺量就是1立方混凝土中水泥用量。
以下,将具体结合图2和图3来举例说明如何采用三轴搅拌桩进行基坑内地基加固和采用高压旋喷桩进行基坑周边的地基加固。
图2是根据本发明实施例地基加固方法中三轴搅拌桩的施工方法的主要流程的示意图。
如图2所示,施工前,需要进行对施工区域内的场地平整、测量放样,桩机就位等准备工作。之后,制备浆液,将浆液在集料斗中搅拌均匀后倒入盖有筛网的集料斗中,再次搅动,同时启动灰浆泵,输浆至喷头喷出,随即搅拌下沉。之后,启动电动机,待纯水泥浆到达搅拌头后,按计算要求的速度下沉搅拌头,边注浆、边搅拌、边下沉,使水泥浆和原地基土充分拌和直到钻头下沉钻进至桩底标高,例如,从地面至基坑底下3米。之后,开动灰浆泵,待纯水泥浆到达搅拌头后,按计算要求的速度提升搅拌头,边注浆、边搅拌、边提升,使水泥浆和原地基土充分拌和,竖直提升到离地面,例如50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。施工中出现意外停喷或提升速度过快时,应立即暂停施工,重新下钻至停浆面或少浆桩段以下,例如,1m的位置,重新喷浆,例如10~20秒后恢复提升,保证桩身完整,防止形成断桩。成桩后,桩机移位,重复上述工序,进行下一根桩的施工。钻取搅拌桩施工后(例如,28天后)的水泥土芯样,钻取芯样并进行无侧限抗压强度试验。
举个实例,采用第一桩,例如,Φ850@600三轴搅拌桩,对地面至基坑底以下3m进行加固。基坑底以上至地面采用弱加固,基坑底以下3m,则采用强加固。弱加固区和强加固区进行加固时,需要对此加固区中水泥浆液的水泥掺量比进行设定,例如,水泥掺量比为7:20。具体而言,在选定所制备的水泥浆液的水灰比为1:5的情况下,当强加固的水泥掺量则为20%时,则弱加固的水泥掺量为7%。
另一方面,在进行地基加固的操作中,可以提前计算出三轴搅拌桩下钻提升速度与喷浆量匹配性,从而可以有效地操作上述地基加固的方法,满足基坑开挖前的地基加固的强度要求。例如,经计算出的三轴搅拌桩下钻提升速度与喷浆量匹配性可以如下:
设定水泥浆液的水灰比为1.5,其中,水灰比也叫水灰比率是指混凝土中水的用量与水泥用量的重量比值;
水泥掺量:基坑底以下3m的强加固区的水泥掺量为C1=20%,基坑底以上的上部空搅部分(即弱加固区)的水泥掺量为C2=7%;
设计桩长:L;
搭接长度:250mm;
三轴桩单桩断面面积F=1.495m2
注浆泵注浆量(2台):150L/min×2=300L/min;水泥浆液的水灰比为Ac=1.5;浆液比重为Aw=1.37;假设v提升=2v下沉
①强加固区:
v提升=2v下沉
解得:v下沉=0.46m/min,v提升=0.92m/min
取v下沉=0.4m/min,v提升=0.8m/min
②弱加固区:
v提升=2v下沉
解得:v下沉=1.30m/min,v提升=2.61m/min
取v下沉=1.3m/min,v提升=2.6m/min
为确保设计桩体强度要求,经计算得:
强加固:钻杆搅拌下沉速度:0.4m/min;钻杆搅拌提升速度:0.8m/min;
弱加固:钻杆搅拌下沉速度:1.3m/min;钻杆搅拌提升速度:2.6m/min;
搅拌转速:30~50rod/min;浆液流量:300L/min;注浆压力不小于5MPa。
此外,在基坑开挖之前,需要对成桩进行质量检测来确定地基加固的质量和强度。其中,钻取芯样应立即密封并及时进行无侧限抗压强度试验。抽检数量不应少于总桩数的2%,且不小于3根。每根桩的取芯数量不宜小于5组,每组不宜小于3件试块。芯样应在全桩长范围内连续钻取的桩芯上选取,取样点应沿桩长不同深度和不同土层处的5点,且在基坑底附近应设取样点。检测后,出具正式的检测结果报告,为下阶段施工提供配比与工艺控制依据。基坑内加固检测未满足设计要求,不得进行基坑开挖。
经过无侧限抗压强度试验,基坑内加固区土体(例如28天后),无侧限抗压强度不小于特定强度,例如,qu28≥1.0Mpa,桩身渗透系数≥10-6~10-7。更具体地,例如,经试验后的无侧限抗压强度精准地满足1.0Mpa特定强度需求。
图3是根据本发明实施例地基加固方法中的高压旋喷桩施工方法的主要流程的示意图。
如图3所示,根据工程特点和土层状况,例如,选用XZP-20(高架悬臂)型二重管高压旋喷桩机进行高压旋喷。在完成安全和技术交底之后,主要进行如下的施工流程:
1、定位:
因为高压旋喷桩加固与地下连续墙的相对位置比其绝对坐标位置更为重要,所以放样时由现场测量人员根据地下连续墙为参照结合高压旋喷桩桩位布置图进行测量放样,首先确定高压旋喷桩的第一根桩位,然后根据桩间距(例如,600mm),采用刚卷尺量距,放样具体桩位,并在桩位上做好标记。例如,桩位放样误差小于5cm。
2、成孔:
高压旋喷桩桩位放好后,直接用高压旋喷机成孔下喷管至大于设计深度,垂直度偏差小于1/100,确保桩间距和邻桩桩体搭接。
3、浆液配制
搅拌浆液时,先加水再加水泥,每次灰浆搅拌时间不得少于设定分钟(例如,两分钟),应在使用前一小时制备,水泥浆液在喷浆前需在灰浆搅拌机中不停搅拌。例如,采用P.042.5级普通硅酸盐水泥进行浆液制备。而且,设定高压旋喷桩对基坑周边(例如,围护结构)进行加固时的水泥掺量与图2中的三轴搅拌桩的强加固区的水泥掺量比为4:5。例如,当三轴搅拌桩的强加固区的水泥掺量为20%,则高压旋喷桩的加固区的水泥掺量为25%。
4、旋喷注浆:
下喷管前先检查和调试气嘴及喷浆口是否完好畅通。下喷管必须垂直,保证喷管正常提升和旋转,当喷管下至设计深度时开始拌送水泥浆,然后开启高压水泥浆及压缩空气,待送浆、例如30秒后且孔口冒浆正常时方可旋喷提升。喷注中如上节喷管要卸除,下节喷管继续作业时,必须待下部喷管高出井口装置,例如20cm以上方可停止喷注,卸除上节喷管后,为保证加固体垂向连续性,喷管须下沉,例如10cm,再喷浆提升。
5、回灌:
因旋喷桩成桩后桩顶可能有一个收缩过程,喷射灌浆应该高出桩顶标高,例如约10-20cm,以便保证桩体顶标高。
此外,为了确保上述工序正常进行,例如,需要将水泥浆液压力控制在25~30Mpa,同时为有效保护高压水泥浆流及保证气举置换及浆液搅拌的效果,在规范的基础上适当增大压缩空气压力,气压力宜大于0.7Mpa。此外,例如,其它工艺参数如下:喷浆嘴:Φ2.2mm×2;喷气嘴:Φ10mm×2;提升速度:10~20cm/min;旋转速度:15~20r/min;水泥标号:P.042.5普通硅酸盐水泥;浆液流量:≥75L/min;水泥掺入量:25%;水灰比:1.0。
此外,在基坑开挖之前,也需要对成桩进行质量检测来确定地基加固的质量和强度。高压旋喷桩取样根数不小于总数的2/100。并不少于6点。检测点应布置在:有代表性的桩位、施工中出现异常情况的桩位、地基情况复杂可能对桩身质量产生影响的部位。大面积施工前应进行现场试桩,确定适合于本基坑土性的旋喷桩施工工艺与配合比。具体而言,进行钻芯取样,再进行室内无侧限抗压强度qu(例如,28天)检测。单根桩每次取芯用于试验的试件数量不应少于5组,每组3件试块(取芯范围地表下4m~桩底、深度范围内均匀间距取样)。钻取桩芯宜采用Φ110钻头,连续钻取全桩长范围内的桩芯。取芯后对试件进行无侧限抗压试验,取芯例如按28天进行。钻芯时检查桩体垂直度。开挖桩头周边土体,裸露桩头2m,检查完整性、直径、桩位偏差等。检测后,出具正式的检测结果报告,为下阶段施工提供配比与工艺控制依据。基坑周边加固检测未满足设计要求,不得进行基坑开挖。
经过无侧限抗压强度试验,基坑周边的加固区土体(例如28天后),无侧限抗压强度不小于特定强度,例如,qu28≥1.0Mpa。更具体地,例如,经试验后的无侧限抗压强度精准地满足1.0Mpa特定强度需求。
由此,通过针对基坑内和基坑周边进行加固方式的不同,同时结合加固区特定的水泥掺量比,从而使基坑内和基坑周边的地基加固的强度趋于一致,甚至可以精准一致,快速、简单地实现了无侧限抗压强度一致的地基加固体,进而节约施工成本,同时提高了施工的安全性。
接下来,通过将上述发明方法适用于某车站的地基加固来进一步说明本发明的地基加固方法。首先,依据工程特性及成因条件,该车站的场区地基土化为18个工程地质层及若干亚层,各地基岩土层的分层描述及分布特征如下表一:
工程地质层及若干亚层(表一)
车站施工场地地下水类型主要是第四纪松散土层孔隙水,根据地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征,可划分为孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。孔隙潜水主要赋存于表层填土、②1层砂质粉土、②2层粉质粘土夹粉土中及⑤2层粉质粘土夹粉土中,孔隙承压水主要分布于场地深部的⑿4层圆砾,基岩裂隙水主要分布于基岩内。
举个例子,该车站的地基加固包括车站东侧附属地基加固和车站主体地基加固。某站东侧附属设置有5个出入口:A出入口,B2出入口,B3出入口,B4出入口,消防出入口;4组风亭:1号风亭,2号风亭,3号风亭,4号风亭,其中B3出入口与3号风亭组合建,B4出入口与4号风亭组合建。附属顶板土厚为3.4~5.0m,底板埋深为9.3~10.3m。
东侧附属基坑内加固均采用Φ850@600三轴搅拌桩,加固范围地面至坑底以下3m,基坑底以上至地面采用弱加固,水泥掺量为7%,基坑底以下3米采用强加固,水泥掺量为20%,加固28天后检测基底以下加固体无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa。基坑周边,例如,主体结构与附属结构接头处、地连墙与SMW工法桩接头及地连墙锁口管接头处,即下述表二和表三中的“坑外围护结构接缝处”,则采用Φ800@600高压旋喷桩加固,加固范围为地面至坑底以下3m,水泥掺量25%,加固后土体qu≥1.0Mpa。
某站东侧附属地分为一期和二期地基加固,一期施工工程量及参数如下表二:
地基加固工程量及参数表(二)
二期施工工程量及参数如下表三:
地基加固工程量及参数表(表三)
主体南侧基坑局部底板位于淤泥质粉质粘土层,需要进行基坑内加固,加固采用Φ850@600三轴搅拌桩,加固范围地面至基坑底以下3米,基坑底以上至地面采用弱加固,水泥掺量为7%,基坑底以下3米则采用强加固,水泥掺量20%,加固28天后检测基底以下加固后土体无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa。基坑周边,例如,南北端头井阳角处则采用Φ800@600高压旋喷桩加固,加固范围为地面至坑底以下3米,水泥掺量25%,加固后土体无侧限抗压强度qu≥1.0Mpa。
某站主体基坑地基加固施工工程量及参数如下表四:
地基加固工程量及参数表(四)
从上述地基加固的施工工程量和参数表来看,某车站的车站东侧附属地基加固和车站主体地基中基坑内和基坑周边(例如,上述表三中“坑外围护结构接缝处”,和上述表四中“南北端头井阳角处”)加固区土体(例如28天后),无侧限抗压强度不小于特定强度,例如,qu28≥1.0Mpa。更具体地,例如,经试验后的无侧限抗压强度精准地满足1.0Mpa特定强度需求。从而,使基坑内和基坑周边的地基加固的强度趋于一致,甚至可以精准一致,基坑内外的强度一致,克服了加固后强度不均匀导致的不安全等问题,进而节约施工成本,同时提高了施工的安全性。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地基加固方法,包括:
利用第一桩采用强加固和弱加固交替的方式对基坑内进行地基加固,其中基坑内的加固范围为第一强加固区和第一弱加固区,基坑底以下第一距离为第一强加固区,所述基坑底至地面为第一弱加固区,所述第一弱加固区和所述第一强加固区的水泥掺量比为7:20;
利用第二桩采用强加固的方式对基坑周边进行地基加固,其中基坑周边的加固范围为第二强加固区,所述第一强加固区和所述第二强加固区的水泥掺量比为4:5,从而使基坑内和基坑周边被加固后的地基加固体的无侧限抗压强度一致。
2.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于:所述第一距离为所述基坑底以下3米。
3.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,当所述第一弱加固区和第一强加固区的水泥掺量比为7:20时,水泥浆液的水灰比为1.5。
4.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,当所述第一强加固区的水泥掺量比为20%时,所述第一弱加固区的水泥掺量为7%。
5.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,当所述第一强加固区的水泥掺量比为20%时,所述第二强加固区的水泥掺量为25%。
6.根据权利要求5所述的地基加固方法,其特征在于,当所述第二强加固区的水泥掺量为25%时,水泥浆液的水灰比为1:0。
7.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,所述第一桩为三轴搅拌桩,并且所述第二桩为高压旋喷桩。
8.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,所述无侧限抗压强度大于或等于1.0Mpa。
9.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,在所述第一强加固区,钻杆搅拌下沉速度:0.4m/min;钻杆搅拌提升速度:0.8m/min。
10.根据权利要求1所述的地基加固方法,其特征在于,在所述第一弱加固区,钻杆搅拌下沉速度:1.3m/min;钻杆搅拌提升速度:2.6m/min。
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