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摘 要：用水泥粉喷桩加固软土地基,系采用喷射桩机成孔,运用粉体喷射搅拌法原理,用压缩气体将水泥输送到桩头,并以雾状喷入加固地基的土层中,并借钻头的叶片旋转加以搅拌,使其充分的混合,形成水泥土桩体,与原地基构成复合地基,以提高软基承载力,减少沉降从而达到加固软弱地基的目的.
关键词：水泥粉喷桩；软土地基；施工质量控制；施工工艺
中图分类号：U416 文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2010）24-0116-02
1. 施工设备及质量控制
水泥粉喷桩的施工机械设备主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头和动力设备(发电机组)等.
1.1 钻机
钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械,它必须满足：动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求,钻头直径一般与水泥粉喷桩的直径相同；具有正向钻进,反向提升的功能；具有反转提升时能均匀提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能.
本例钻机由武汉工程机械研究所制造的的PH-5A型钻机,采用液压蛙步移动,液压调平,有钻进深度计和电流电压检测表,它能很方便地控制粉喷桩的施工质量,包括入土深度、 地层阻力、压缩空气压力及其流量等.
1.2 粉体发送器
粉体发送器是定时发送粉体材料的设备,它是粉体喷射搅拌法加固施工机械中的关键设备,其工作原理为：由空气压缩机送来的压缩空气,通过节流阀调节风量大小,压缩空气进入“气水分离器”使压缩空气中气水分离,然后“干风”送到粉体发送器喉管与“转鼓”里输出的粉体混合,成为气粉混合体,进入钻机的旋转龙头,经空心钻杆由钻头喷出,使水泥粉经钻叶与软土拌合.
粉体的定量输出,由转鼓转速控制.施工时根据配合比确定掺入比和钻头提升速度及钻机的速度,并选定合适的粉体发送量(确定转鼓转速).
每根桩水泥总量喷入多少,由灰罐电子秤控制.粉喷过程中认真做好粉量记录,确保掺入量符合设计要求,一般掺入量采用15%～16%.
1.3 空气压缩机
粉喷桩水泥的喷出,是以空气压缩机作为风源.空气压缩机的选定主要由加固工程的地质条件及加固深度所决定,但平常采用的空气压缩机压力不大,为0.2～0.4MPa,其风量也不宜太大,一般为1.6～2.0m3.
1.4 搅拌钻头
粉体喷射搅拌法借钻头叶片的搅拌作用将使灰粉与软土混合,因此,搅拌钻头的形状直接影响灰、土的搅拌效果.搅拌钻头的形状要保证在反向旋转提升时,对桩中土体有压密作用,而不是将灰、土向地面翻升而降低桩体质量.
1.5 计量装置及动力设备
计量装置在粉喷桩施工过程中起到质量监测的作用,施工前必须标定,施工过程中要有专人监控记录.施工过程中监测一般包括深度计、电子秤、各种压力表、电压表读数等.电压表、电流表主要反映钻头钻进过程中的受力情况,从中可判别经过土层的情况.
一般为75kW的发电机组即可满足动力设备要求,也可使用市电.动力设备与桩机为一一配置.
2. 施工工艺及质量控制
2.1 施工顺序及施工工艺
水泥粉喷桩的主要施工顺序为：施工准备→放线定桩位→钻桩就位→钻装孔至设计深度→边搅拌、喷粉,边提升钻杆→至桩顶以上50cm停止搅拌、喷粉→全程或局部复搅(复喷)一次,提升至地面→移至下一桩位继续施工.
2.2 施工质量控制
(1)施工准备.施工准备主要是进场道路准备、施工作业面准备和备料准备.
(2)工艺性试桩.粉喷桩正式施工前要先施工3～6桩进行工艺性试桩,以确定：要穿过软土层的实际深度；了解各软土的阻力,以确定钻进及提升速度和喷粉量.在实际工作中根据其抽芯质量情况发现,对含水量较大的软土,提升速度要慢,风量要大才能保证成桩质量；对砂层、特别是粗砂层,提升速度应较淤泥层快,风量应较淤泥层的小.本例工艺性试桩的参数见下表：
(3)各主要工序的质量控制要点：
桩机就位：根据设计,确定加固放置机体位置的基础(即加垫砂层),使搅拌桩机机轴保持垂直,以防桩打斜,影响桩基承载力.
下钻：启动搅拌桩机,钻头边旋转边钻进.为不致于堵塞喷射口,此时并不喷射加固材料,而是喷射压缩空气,可使钻进顺利,减小负载扭矩.随着钻进,准备被加固的土体在原位受到搅动.
提升钻头并反转：在提升过程喷粉搅拌,通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中,使土体和水泥沿深度方向充分拌和.要根据地质情况,决定提升速度,以得到较均匀的水泥土桩,提升速度应根据试桩参数确定.
提升速度：当钻头提升到距地面30~50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,成桩结束.这时由于装置的回路是封闭的,粉体不会向空中喷射和飞散.在向土体喷射过程中的最后阶段,在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉,粉粒不会溢出地面.一般在设计桩桩长作为破除桩头用.
复拌：停止喷粉,钻头边搅拌边钻进,直至设计深度的1/3处,再边提升边反向旋转,使土体和粉体充分拌和,土体被充分粉碎,水泥粉被均匀分散在桩土中,复拌的深度一般为设计桩长的1/3,复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施.
3. 质量标准
(1)施工前应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度并定期标定.
(2)水泥粉喷桩的质量控制应贯穿在施工的全过程,并应坚持全程的施工监理,施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录,并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定,检查重点是：水泥喷入量、搅拌桩的长度及标高,搅拌头转速和提升速度,复搅次数和复搅深度等.
(3)粉喷桩成桩7d内,可用轻型动力触探检查每米桩身的均匀性和判断桩身强度,检验数量为施工总桩数的2%,贯入桩体深度不少于1.0m且每贯入100mm的N10≥30时,可以停止贯入.
(4)施工结束后,应检查桩体强度,桩体直径及地基承载力.进行强度检验时,对承重粉喷桩应取90d以后的试件,试件可钻孔取芯或按其他规定方法取样.
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(5)成桩7d后,可采用浅部开挖桩头,目测检查搅拌的均匀性,量测成桩直径,检查数量为总桩数的5%.对相邻桩搭接要求严格的工程,应在成桩15d后选取数根桩进行开挖,检查搭接情况.
(6)基槽开挖后,应检验桩位、桩数与桩顶质量,如不符合设计要求,应采用有效的补救措施.
(7)粉喷桩加固软土地基的质量检查标准应参照下表规定：
参考文献
[1] 江正荣．建筑地基与基础施工手册[M]．中国建筑工业出版社,2005．
[2] 江苏省建筑安全与设备管理协会．江苏省建筑安装工程施工技术操作规程[S]．2007．
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水泥搅拌桩施工工艺引用文献:
[1] 地基和水泥搅拌桩毕业论文格式范文 地基和水泥搅拌桩类有关论文范文集2万字
[2] 水泥搅拌桩和民生专科毕业论文范文 水泥搅拌桩和民生类专科开题报告范文3000字
[3] 最新碎石桩施工论文选题参考 碎石桩施工毕业论文题目怎样定
