文档介绍：排水粉喷桩
-----邢李
⑴、概述
⑵、加固机理
⑶、施工工艺
⑷、适用条件
⑸、设计方法
⑹、质量检验
⑴概述
粉喷桩复合地基以及竖向排水体联合加载预压虽然在处理软土地基方面有着各自的优点,但是它们各自有着一定的缺陷。粉喷桩处理费用过高,竖向排水体处理工期过长这都是工程实践所证明的。怎样解决这些问题是现代岩土工程师所考虑的问题。
粉喷桩处理过程可能出现如下不良现象:
①粉喷桩在处理地基时如存在临空面时,粉喷桩施工会引起边坡失稳;
②在已有构筑物附近施工,会引起地面开裂、构筑物受损等现象;
③施工完后粉喷桩突然下沉等。
分析其原因认为是由于:
①粉喷桩施工时的压缩空气对周围土体施加的侧向压力;
②搅拌叶片搅拌时对周围土体施加的剪切力。
因此,考虑到粉喷桩施工过程中所产生的上述不良作用,同时结合塑料排水板具有缩短土体排水路径、加快土体固结速度的特点,东南大学岩土工程岩土所提出了排水粉喷桩复合地基(即简称排水粉喷桩)。
该方法把粉喷桩与竖向排水体处理技术的优点体现出:
①粉喷桩施工时的喷粉压力对桩周土体产生超静孔隙水压力,而塑料排水体的存在,对桩周土体超静孔隙水压力的消散起着积极作用。
②由于塑料排水板的排水、通气作用,使粉喷桩施工时喷粉更为顺畅,特别是深部桩身质量会比常规粉喷桩桩身质量好。
⑵加固机理
①粉喷桩施工对桩周土体的劈裂作用
粉喷桩施工过程由于侧向喷粉压力
作用,桩周土体的抗拉强度又非常小,
因此在粉喷桩施工过程中,喷粉压力会
对桩周的土体产生一种劈裂作用(图1)。
排水粉喷桩由于在桩周加设了塑料
排水板,致使粉喷桩施工过程中所产生
的喷粉气流在土体中的流动更为顺畅,因此,排水粉喷桩施工过程对桩周土体的劈裂作用更为显著。这种劈裂作用是由气体压力所致,因此称之为气压劈裂。气压劈裂可以理解为:由于气压的作用,在岩体或土体中引起裂缝的发生与扩展的一种物理作用现象。
图1 气压劈裂作用
由于劈裂作用,桩周土体的渗透系数大大增加,这是一个较难以量化的参数。现场排水粉喷桩单桩试验中,通过对桩周土体超静孔隙水压力消散速度的测试分析,可以假设,在粉喷桩施工中,超静孔隙水压力消散、土体固结过程符合Barron的固结理论,应用Barton的径向固结度计算公式,由现场实测数据,可推算出在劈裂作用后,桩周土体径向渗透系数变化。
由于劈裂作用,使桩周土体的渗透系数增大,大大缩短了载荷作用下地基土达到一定固结度所需的时间。
②排水粉喷桩工法对桩身质量的影响
粉喷桩施工中桩身质量的好坏直接影响着复合地基承载力的高低,在常规粉喷桩施工中,深部的桩身质量往往偏低。相关研究表明:
①当搅拌深度超过一定深度后,在黏性较大的淤泥或黏性土中,固化料喷出困难,喷搅不匀,严重影响了桩体强度。
②,粉喷桩下部没有形成一定形状的桩体,仅仅是少量的水泥与原来的地基土层拌和在一起,发生了很少的化学反应,还未达到足够的成桩强度。
主要是因为:在粉喷桩施工过程中,当钻头搅拌到深部后,此时喷嘴处的水压力要比浅部要大,而喷粉压力在整个施工过程中的变化则很小,因此水泥粉就难以从钻头中喷射出来。导致了粉喷桩在深部施工时,喷粉压力对桩周土体的影响由于围压的增加而减小了。在喷嘴附近,由于围压过大,使得喷粉有可能不连续,从而使粉喷桩桩身的搅拌不均匀,成桩质量差,强度低。
在排水粉喷桩的施工过程中,由于在桩周设置了塑料排水板,在喷射过程中,会产生气压劈裂作用(如图2)。桩周土体产生裂缝,裂缝会延伸到塑料排水板,致使粉喷桩施工过程所产生的气体压力迅速得以排放。从而使水泥粉可以顺畅从喷嘴中喷出,使粉喷桩在搅拌过程中水泥土的搅拌更为均匀,桩身质量更好
图2 排水粉喷桩施工过程的劈裂作用
(3)施工工艺
排水粉喷桩工法是由竖向排水体与粉喷桩相结合的一种新型软基处理方法,其施工顺序直接影响着复合地基的处理效果。对于大面积软基,利用该工法进行处理,其经济性良好。为了便于施工,竖向排水体采用塑料排水板。
粉喷桩与塑料排水板均采用梅花形布置,如图3。在进行排水粉喷桩施工前,清理平整场地,清除高空和地面障碍物;测量放线、测量地面平整后标高。
图3 排水粉喷桩施工的平面布置