布袋注漿樁在深厚層軟土地基加固中的應(yīng)用

1、布袋注漿樁在深厚層軟土地基加固中的應(yīng)用第21卷2007焦第5期10月巖土工程技術(shù)GeotechnicalEngineeringTechniqueV01.21No.5Oct.2007文章編號(hào):1007-2993(2007)05-0239-04布袋注漿樁在深厚層軟土地基加固中的應(yīng)用丁光文葉春林(鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院,湖北武漢430063)【摘要】布袋注漿樁是一項(xiàng)新的軟土地基加固技術(shù),應(yīng)用于深厚層和夾硬層的軟土加固,具有明顯的優(yōu)勢(shì).結(jié)合甬臺(tái)溫鐵路深厚層軟土地基加固,介紹了布袋注漿樁的加固機(jī)理,設(shè)計(jì),施工,質(zhì)量檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)等.檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明,布袋注漿樁成樁質(zhì)量良好,加固后,地基沉降得到有效控制,滿足設(shè)計(jì)

2、要求.【關(guān)鍵詞】布袋注漿樁;深厚層軟土;地基加固;鐵路【中圖分類(lèi)號(hào)】TU213;TU472ApplicationofBag.'grouting.'pileinStrengtheningDeepThickSoftsoilDingGuangwenYeChunlin(TheForthSurveyandDesignInsittuteoftheRailway,WuhanHubei430063China)【Abstract】Bag-grouting-pileisanewtechniquetoimprovesoftsoil,ithasobviousadvantagetoimprovethed

3、eepthickorforcedlyinterlayersoftsoil.BasedonthecaseofthesoftsoilimprovinginYongTaiWenrailwayengineeringproject,themechanism,designandconstructionofthisnewtechnology&reintroduced.【Keyword】bag-grouting-pile;deepthicksoftsoil;foundationinpmvement;railway0引言高標(biāo)準(zhǔn)鐵路對(duì)路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求,而對(duì)于深厚層軟土,在目前的技術(shù)

4、條件下,單純的采用排水固結(jié)或復(fù)合地基進(jìn)行處理,確實(shí)造價(jià)較低,但很難滿足路基沉降和穩(wěn)定要求;在夾硬層軟土地基條件下,其他常規(guī)的地基加固措施明顯地存在一定的技術(shù)缺陷,無(wú)法穿越硬夾層,加固夾層以下軟土,達(dá)不到路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn).一般主要是以橋代路或采用旋噴樁,鉆孔樁,樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)等工程造價(jià)很高的地基加固措施.在深厚層或夾硬層軟土地基上修建各類(lèi)建筑物已日益廣泛,新建客運(yùn)專(zhuān)線鐵路甬臺(tái)溫鐵路,地處浙江沿海,沿線軟土廣泛分布,許多地段分布夾硬層(卵礫石)的深厚層軟土(40-55m).在此軟弱地基上修建高標(biāo)準(zhǔn)鐵路,軟土地基的工后沉降控制成了整個(gè)工程的難點(diǎn)和重點(diǎn),直接決定工程的成敗,造價(jià)和工期,成為工程應(yīng)用成敗的

5、關(guān)鍵,尋求該類(lèi)軟土經(jīng)濟(jì)有效的加固技術(shù)具有重要意義.為解決深厚層或夾硬層的軟土處理這一難題,探索經(jīng)濟(jì)有效的加固技術(shù),筆者結(jié)合新建甬臺(tái)溫鐵路,對(duì)夾硬層的深厚層軟土地基特性進(jìn)行了深入研究,對(duì)其加固方法進(jìn)行了綜合分析比擬,選用布袋注漿樁進(jìn)行處理;同時(shí),對(duì)布袋注漿樁加固軟土技術(shù)進(jìn)行了專(zhuān)題研究,得到其加固機(jī)理,設(shè)計(jì)計(jì)算方法,質(zhì)量控制及檢測(cè)方法等研究成果,并在甬臺(tái)溫鐵路臺(tái)州南站,溫嶺站及樂(lè)清車(chē)站大量分布卵礫石夾層的軟土地基首次采用了布袋注漿樁加固,節(jié)省大量的軟土地基處理費(fèi)用.本文結(jié)合臺(tái)州南站路基特點(diǎn),對(duì)其應(yīng)用情況加以介紹.1臺(tái)州南站工程地質(zhì)條件1.1地形地貌,地層巖性臺(tái)州南站位于浙江省臺(tái)州市,沖海積平原地貌

6、,地形平坦開(kāi)闊.根據(jù)鉆探揭示,其地層主要特點(diǎn)為軟土層很厚(一般3045m),且軟土中夾有12層角礫土或細(xì)圓礫土等硬層.依照?鐵道工程地質(zhì)勘察規(guī)程?其地層從上至下依次描述如下:黏土,軟塑,厚02.0m;1淤泥,流塑,厚04.0m;2黏土,硬塑,厚08.1m;3淤泥質(zhì)黏土,軟流塑,厚4.2-26.8m;4角礫土,稍密,飽和,厚02.3m;黏土,硬塑,厚2.626.0m;作者簡(jiǎn)介:丁光文,1965年生,男,漢族,湖北京山人,工學(xué)碩士,高級(jí)工程師,注冊(cè)巖土工程師,主要從事巖土工程勘察,設(shè)計(jì)及科研工作.E-maihTSYDGWyahoo.corn 240巖土工程技術(shù)2007年第5期1細(xì)圓礫土,稍密,飽和

7、,厚06.3m;2淤泥質(zhì)黏土,軟塑,厚025.0m;3黏土,軟塑,厚031.3m;細(xì)圓礫土,中密,飽和,厚0-4.9m.1.2地基土主要指標(biāo)(見(jiàn)表1)表1地基土主要指標(biāo)表2加固方案選擇軟土地基加固方法主要采用【1-4J:深層攪拌樁,塑料排水板,CFG樁,樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)(管樁)等.在夾硬層軟土地基條件下,一般常規(guī)的地基加固措施均不能穿越卵礫石夾層,造成硬夾層以下軟土無(wú)法加固,不能滿足客運(yùn)專(zhuān)線,高等級(jí)公路,堤壩,房屋工程對(duì)沉降控制的要求.而采用旋噴樁,鉆孑L灌注樁進(jìn)行地基加固,工程造價(jià)很高.布袋注漿樁以其樁體性能穩(wěn)定,施工方便,造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),適宜加固硬夾層之間或夾層以下軟土.其主要特點(diǎn)如下:1)布袋注漿

8、樁可與土層組成復(fù)合地基,加固軟土效果明顯.漿液在布袋內(nèi)成樁,易形成較規(guī)那么的注漿體,樁體質(zhì)量易得到保證;布袋的隔離,排水,加筋作用,有利于增加土體的強(qiáng)度.在軟硬互層的軟土地基處理中,加固效果更加明顯,具有很高的推廣價(jià)值.2)借助鉆孑L施工,可穿越硬夾層,至地層深部,施工方便.先成孑L,然后將裝好注漿管的布袋放到孑L內(nèi),再進(jìn)行注漿.成孑L直徑小,可采用小型設(shè)備施工,易穿越卵礫石等障礙物,并可靈活選擇加固層位,施工方便.3)造價(jià)低.所需材料主要為土工布袋,水泥等,施工設(shè)備主要為成孔及注漿等常規(guī)設(shè)備,工程造價(jià)低.3布袋注漿樁加固地基的機(jī)理布袋注漿樁是以土工織物袋和注漿漿液形成似圓柱狀硬化體來(lái)加固土體

9、,是軟土注漿技術(shù)和土工織物綜合應(yīng)用而成的新技術(shù),由注漿芯管,土工布袋(或塑料編織袋),水泥混合注漿體組成(見(jiàn)圖1).施工時(shí)采用工程鉆機(jī)或振動(dòng)成管成孑L,然后將已套好布袋的注漿芯管放入孑L內(nèi).用壓力注漿泵把尼龍布袋高壓皮管注漿管彎原始地面空鉆局部cFG樁加固區(qū)軟弱層硬夾層芯軟弱層L鐵絲軟弱層圖1注漿布袋樁加固原理圖水泥混合漿液從芯管頂部的注漿口中注入,通過(guò)芯管下部的出漿孑L進(jìn)入布袋內(nèi),在注漿壓力的作用下,布袋自下而上逐漸膨脹.當(dāng)布袋充盈后,漿液壓力瞬時(shí)提高,孑L壁附近土體受到擠壓致密,使樁孑L直徑略為擴(kuò)大,同時(shí)在孑L壁土體的側(cè)限約束下漿液在布袋內(nèi)受壓成形.當(dāng)注漿體完全固結(jié)后,經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)至預(yù)定強(qiáng)度

10、,整個(gè)樁就形成了一圓柱狀或葫蘆串狀樁體,直徑一般為30-40cm.它與土層組成復(fù)合地基,到達(dá)加固土體,提高土體承載力的作用.此外,布袋也對(duì)加固土體起到良好的作用,其功用如下:1)排水作用.布袋可以形成排水通道,當(dāng)土體中存在超孑L隙水壓力時(shí),土中的水沿著織物排出土體,加速土體的固結(jié),對(duì)土體壓密有利.此外,注漿布袋的滲水性,在受到漿液壓力時(shí),能將漿液中較稀的局部從布袋內(nèi)排出,降低布袋內(nèi)水灰質(zhì)量比,從而加速凝固,得到高密度,高強(qiáng)度的硬化體.2)隔水作用.漿液在布袋內(nèi)的壓力大于布袋周?chē)谋粍?dòng)土壓力,布袋的隔離作用使?jié){液體可通過(guò)膨脹布袋壓密土體,形成較規(guī)那么的注漿體.3)加筋作用.由于布袋的抗拉強(qiáng)度較高

11、,能使注漿布袋樁起到加筋土體的作用,增加了土體的穩(wěn)定性.4)加固作用.在軟弱土層中,布袋注漿樁擠密了土體,增加了土體的抗壓強(qiáng)度,減少了土體壓縮變形及地基沉降量.由于土工織物袋的排水,隔離,加筋等特性,與常規(guī)的壓密注漿相比,注漿布袋樁的壓密效果更優(yōu),施工易于控制,而且比壓密注漿技術(shù)更經(jīng)濟(jì)合理.加固機(jī)理見(jiàn)圖1.4設(shè)計(jì)客運(yùn)專(zhuān)線鐵路軟土路堤工后沉降控制值:正線為丁光文等:布袋注漿樁在深厚層軟土地基加固中的應(yīng)用s15ClTI,沉降速率<4crn/年;橋路過(guò)渡段scrnIo考慮列車(chē)荷載時(shí)最小穩(wěn)定平安系數(shù)不小于1.15,不考慮列車(chē)荷載時(shí)最小穩(wěn)定平安系數(shù)不小于1.25.臺(tái)州南站路基經(jīng)穩(wěn)定和沉降檢

12、算,夾層以上軟土采用CFG樁加固.CFG樁樁徑0.5m,樁長(zhǎng)以樁底嵌入硬層深度12m控制,單樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)933m;樁位平面布置以復(fù)合地基承載力和圓弧穩(wěn)定檢算確定,樁間距1.6m,呈正方形布置.卵礫石夾層中間及下部軟土地基采用布袋注漿樁加固,樁徑0.4m,樁長(zhǎng)以樁頂,樁底嵌入硬層0.5m計(jì)算,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)1026m;樁位平面布置以復(fù)合地基沉降檢算確定,樁間距1.6m,呈正方形布置.軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:fcu:2.4a(見(jiàn)圖2).一一一一一一一一圖2布袋注漿樁布置圖(單位:m)在臺(tái)州南站設(shè)計(jì)布袋注漿樁2.8萬(wàn)根,57萬(wàn)延米,布袋注漿樁單價(jià)約50元/m,預(yù)應(yīng)力管樁180元/m,價(jià)差約130元/m,僅臺(tái)州南站

13、采用布袋注漿樁,可節(jié)約投資7400多萬(wàn)元,降低了工程造價(jià).5樁基施工布袋注漿樁施工分:樁位放樣,成孑L,注漿,成樁檢測(cè)等階段.施工要點(diǎn)如下.5.1成孔施工成孔設(shè)備一般采用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)或者振動(dòng)成管設(shè)上海隧道工程股份.柱狀布袋注漿工法.2004241備.設(shè)計(jì)要求開(kāi)孔直徑89IDA'I3.,現(xiàn)場(chǎng)施工控制在160mm,以利于注漿管及布袋順利送入孔內(nèi).鉆孔深度為地基處理深度.5.2注漿工藝5注漿工藝流程大致分為:將水泥,粉煤灰與水置于攪拌機(jī)內(nèi)拌和,攪拌貯漿,漿液通過(guò)液壓泵壓入注漿管,布袋膨脹成樁等幾個(gè)環(huán)節(jié).其工序如下:1)將符合設(shè)計(jì)深度的土工織物袋套在注漿塑料管外,兩端用鐵絲扎緊,以保證注入袋內(nèi)的

14、漿液不從兩端溢出.2)每隔50cm左右用扎繩將布袋扎牢,然后連同塑料管一并放入已鉆好的孔內(nèi).3)通過(guò)注漿泵將攪拌好的漿液自下而上逐節(jié)壓入,注漿量應(yīng)大于布袋套體積.隨著漿液的逐節(jié)壓入,使整條布袋以塑料管為軸心形成一個(gè)形似圓柱狀的長(zhǎng)樁.5.3布袋注漿樁的施工參數(shù)1)注漿量:注漿量根據(jù)布袋成樁后的體積計(jì)算.布袋樁直徑0.4m,成樁后樁徑0.45m,樁長(zhǎng)25m,成樁體積V:3.98m3,相應(yīng)注漿量為3.98m3.2)注漿流量,注漿流量恒定為15L/rnin.3)注漿壓力:注漿布袋樁的注漿壓力必須大于地層的被動(dòng)土壓力,否那么達(dá)不到布袋膨脹的目的.據(jù)計(jì)算,埋深為25m處土層,被動(dòng)土壓力225kPa,埋深為

15、50m處土層,被動(dòng)土壓力450kPa.4)漿液陛能:現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)的配合比拌制漿液.漿液配方可由水,膨潤(rùn)土,粉煤灰,水泥,KA1(添加劑),KA2(添加劑)等組成.漿液根本性能應(yīng)到達(dá)如下標(biāo)準(zhǔn):黏度30-35s,密度1.4-1.5g/c,析水率<3%,單軸抗壓強(qiáng)度>2.4MPa(齡期7d),氣溫較高時(shí)進(jìn)行注漿施工應(yīng)考慮少放KA1.試驗(yàn)室配比試驗(yàn)數(shù)據(jù):水灰質(zhì)量比0.7,粉煤灰45%,水泥55%,黏度32s,密度1.45g/cm3,單軸抗壓強(qiáng)度3.7a(齡期7d).6樁基檢測(cè)與加固后效果6.1布袋注漿樁的成樁檢測(cè)1)布袋注漿所用的水泥和外摻劑品種,規(guī)格及質(zhì)量要符合設(shè)

16、計(jì)要求.檢驗(yàn)方法:檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明文件及抽樣檢驗(yàn).2)漿液要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和實(shí)驗(yàn)選定的配合比拌制,制備好的漿液要均勻,不得離析.檢驗(yàn)數(shù)量:施工單位每班對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拌漿液要有3次以上隨機(jī)抽樣,并交有關(guān)試驗(yàn)部I'-IN試各項(xiàng)指標(biāo).檢驗(yàn)方法:觀察,并用漿液比重計(jì)檢測(cè)漿液密度.242巖土工程技術(shù)2007年第5期3)布袋注漿樁的完整性,均勻性,單軸抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)數(shù)量:施工單位抽樣檢驗(yàn)樁總數(shù)的0.5%,且不少于3根.檢驗(yàn)方法:成樁7d后,垂直鉆孔取芯檢測(cè),觀察其完整性,均勻性,水泥結(jié)石7d強(qiáng)度不小于2.4SPa.地基處理完工后分別進(jìn)行了樁體強(qiáng)度試驗(yàn)和復(fù)合地基單樁試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,布袋注漿樁樁體強(qiáng)度均大于

17、2.4SPa,滿足設(shè)計(jì)要求.6.2布袋注漿樁的加固效果檢測(cè)施工期間對(duì)路基面,路基基底的沉降,路基坡腳的位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè),測(cè)試結(jié)果顯示,路基沉降與位移值均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi),說(shuō)明地基采用布袋注漿樁及CFG樁處理后,其穩(wěn)定和沉降滿足設(shè)計(jì)要求.7結(jié)論柱狀布袋注漿樁除樁體本身具有一定的強(qiáng)度外,由于土工織物袋的排水,隔離,加筋等特性,與常規(guī)的壓密注漿相比,注漿布袋樁的壓密效果更優(yōu),提高樁間土的強(qiáng)度,與土層組成復(fù)合地基,到達(dá)加固土體,提高土體承載力的作用.從實(shí)際注漿量與設(shè)計(jì)比照分析,筆者認(rèn)為,在需要布袋注漿樁加固的流塑軟土層能很好地?fù)伍_(kāi)布袋,起到加固作用;在不需要布袋注漿樁加固的硬塑土層,也能局部撐開(kāi)布袋.取

18、芯試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明其成樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求;從沉降觀測(cè)結(jié)果來(lái)看,地基沉降得到有效控制.1)布袋注漿樁,易形成有規(guī)那么的樁體,質(zhì)量可靠;施工設(shè)備均為常規(guī)機(jī)具,施工方便;2)柱狀布袋注漿樁對(duì)樁間土具有擠密效應(yīng),增加樁間土體強(qiáng)度,易與土層組成復(fù)合地基,到達(dá)加固地基的作用;3)在夾硬層軟土加固中,軟土地段注漿漿液能較好的撐開(kāi)布袋,在硬夾層地段,也能局部撐開(kāi)布袋,形成葫蘆樁樁體,符合加固軟弱層的意圖.在深厚層軟土地基特別是夾硬層軟土加固中,采用布袋注漿樁設(shè)計(jì)是合理的,施工工藝是先進(jìn)的,可行的,具有可操作性,便于推廣應(yīng)用.參考文獻(xiàn)1龔曉南.有關(guān)復(fù)合地基的幾個(gè)問(wèn)題J.地基處理20o0,11(3):4248,2閏明禮,等.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐M北京:水利水電出版社,2001.3雷華陽(yáng).復(fù)合地基應(yīng)用進(jìn)展和開(kāi)展趨勢(shì)J.巖土工程技術(shù),2002(5):260-264.4王攀,等.高速公路深厚軟土地基處理研究J.路基工程,2006(2):6567.5楊春來(lái),李國(guó)棟.用布袋注漿法巧治小煤礦立井井筒大涌水J.建井技術(shù),2005(8):7-8.收稿日期:2007-0705(上接第229頁(yè))4.4通過(guò)對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析,統(tǒng)計(jì)得到如下結(jié)果:1)檢測(cè)網(wǎng)內(nèi)內(nèi)符合精度X方向?yàn)?.0061TI,y方向0.0101TI,平面為0.0121TI,高程H方向0.0121TI.2