專利名稱：：一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法
技術領域：
：本發明涉及道路超軟地基處理的
技術領域：
，特別涉及一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法。
背景技術：
：在道路改擴建中，尤其是在提高道路等級或者老路沉降過大的地基加固工程中，經常需要對原有老路下的軟弱地基進行處理，以達到較高標準的強度和沉降控制要求。為了不破壞老路的路面、路基結構，保持施工期伺的交通通行需要，就不能簡單地采用常規的地基處理方法來加固老路地基。目前，在眾多的地基處理方法中，可以把原有的老路路面和路基結構的影響減至最小，又可以進行軟弱地基深層處理的唯一較實用的方法，就是采用高壓旋噴樁在老路基下形成樁土復合地基的處理方法。但是，對于老路下有泥炭質土層的軟土地基，采用高壓旋噴樁處理就存在如何成樁的很大問題。高壓旋噴樁是利用噴射入地層的水泥漿與土形成的水泥土進行水化反應而形成的具有一定強度的固結體。在泥炭質土層中，由于有機質含量高、含水量高、孔隙比大、天然重度小，土體能夠產生的圍壓低且不均勻，水泥土沒有形成規則固結體的模板，直接噴入的水泥漿無法在期望的空間內集中，水泥漿流向低壓區域，極易被周圍的水很快稀釋，加之有機質的酸性會阻礙水泥水化反應的進行，輕者影響水泥土的強度增長和成型形狀，重者就是水泥漿噴入泥炭質土層后不會形成固結體，從而均達不到加固軟弱土層的目的。目前，國內外對于老路下有泥炭質軟土層的地基加固以及存在類似方面問題的建構筑物的地基加固都還沒有簡捷和實用性強、經濟性好的解決方法。通常只能采用常規的方式處理，即拆除現有老路，加固地基，重新填筑路基、鋪筑路面。這不僅要中斷交通，給人們的生產生活造成很大的不便。而且，拆舊建新的工程費用較僅進行軟基處理遠為浩大。
發明內容本發明的目的是提供一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，能夠解決直接噴射水泥漿在泥炭質土層中樁體不能有效成型的問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于先將粘土泥漿經高壓旋噴噴射入成樁處的泥炭質土層中，改變土體性質，待其穩定后，再以高壓旋噴噴射水泥漿，形成水泥漿與土混合的固結體。其中粘土泥漿的制作方法為以粘土為原料和水相拌合，經過濾后制成高壓旋噴用的粘土泥漿，根據粘土性質的不同，粘土泥漿的控制指標為稠度2223s，比重為1.21.25。為了降低泥漿稠度便于噴射，并增加泥漿凝結性能，在粘土泥漿中加入1.52%。碳酸鈉和2%5%的石膏粉(以土容重計)。粘土泥漿與水泥槳的體積比為11.2:1。水泥漿的控制指標為采用P0.32.5，水灰比l:1，漿液的比重為1.49。先將粘土泥漿經高壓旋噴噴射入泥炭質土層中，改變樁體處土體性質，待其穩定后，再以高壓旋噴噴射水泥漿，形成水泥漿與土混合的固結體。這樣就解決了直接噴射水泥漿在泥炭質土層中不能有效固結的問題，同時也避免了在泥炭質土層中直接噴射水泥漿，甚至多次噴射水泥漿不能有效成樁而造成的水泥漿與泥炭質土固結體離散、空洞、土層壓力過大水泥漿溢出、過度污染地面環境的現象和浪費，能有效控制材料使用和施工操作，以及控制污染。本發明克服了直接噴射水泥漿在泥炭質土層中不能形成有效固結體(即無法成樁或成樁效果不佳)的難題，解決了在泥炭質土層中如何使高壓旋噴樁成樁的問題，拓展了高壓旋噴樁的應用范圍。這種方法原材料獲取方便，粘土泥漿制作容易，價格低廉，且粘土泥槳只處理需改善的土層，用量較少。使用這種方法僅需增加較少投資即可保證泥炭質土層中高壓旋噴樁的成型和強度，取得預期效果。因此，本發明的優點在于簡單使用，操作成本低，成樁效果好。圖1為本發明一實施例的地質情況典型路段圖2為該實施例的地基處理平面布置圖具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步的描述。一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于先將粘土泥漿經高壓旋噴噴射入成樁處的泥炭質土層中，改變土體性質，待其穩定后，再以高壓旋噴噴射水泥漿，形成水泥漿與土混合的固結體。其中粘土泥漿的制作方法為以粘土為原料和水相拌合，經過濾后制成高壓旋噴用的粘土泥漿，根據粘土性質的不同，粘土泥漿的控制指標為稠度2223s，比重1.21.25。在粘土泥漿中加入1.52。%。碳酸鈉和2%5%的石膏粉(以土容重計)。在泥炭質土層的上下0.5m范圍內高壓旋噴粘土泥漿，噴嘴直徑2.02.5mm，注漿壓力為3035MPa，轉速為18轉/min，提升速度為1530cm/min。粘土泥漿與水泥漿的體積比為11.2:1。其中比重是與水的密度相比之后的無量綱單位，因為水的密度為l。對于液體，通常采用比重，對于固體，如土體，采用密度g/cm3為單位。水灰比既是水與水泥的質量比。實施例為一條環滇池高等級道路的老路改擴建工程，該地區的地質條件為滇池湖沼沉積區，雖然已進行人工大面積回填，沼澤地貌已被掩蓋，但其地層多為滇池湖沼相和濱湖相沉積地層，地層15m深度范圍內淤泥質土、泥炭質土厚度較大，地層含水量大、孔隙比大、壓縮性高、地基承載力差。其地質情況典型路段見圖1。各土層物理力學性質指標見表l。泥炭質土層的有機質含量均值為40%，含水量為260%，孔隙比為4.9，壓縮系數為5.85，壓縮模量為1.0，天然重度為11.5KN/m3。20m深度內的地基土評價為(見圖1和表1):人工填土l:結構松散稍密，層厚一般在1.02.0m之間，局部地段達4.05.8m填料不均。淤泥質粘土2:呈流塑狀態，屬高壓縮性土層，承載力特征值fak=70kPa。層頂埋深在23m，層厚在12m。粘土3:呈可塑狀態，屬中壓縮性土層，承載力特征值fak=130kPa，強度一般。層頂埋深0.54.3m，呈透鏡體及條帶狀分布，但場地大部分地段缺失該層，層厚在0.43.6m。可作為一般道路路基基礎持力層，須對該層下的軟弱下臥層進行強度及變形驗算。泥炭質土4:呈軟流塑狀態，屬高壓縮性土層，承載力特征值fak=60kPa。層頂埋深在25m，層厚在46m。粉土5:稍密狀態，屬中壓縮性土層，強度相對較低。層頂埋深4.214.4m，層厚在0.56.2m，呈透鏡體及條帶狀分布，層位不穩定。承載力特征值fak二110kPa，埋藏相對較深。粘土6:呈軟可塑狀態，屬高壓縮性土層，承載力特征值fak=100kPa。層頂埋深2.215.7m，層厚在0.57.2m，層位相對穩定，埋藏相對較深。表l實施例的各土層物理力學性質指標<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>老路雖已經過淺層拋石擠淤的處理，但是在過去6年之中沉降達0.8L2m，加罩改造過兩次，在2006年改擴建工程前據沉降觀察表明還一直處于沉降不穩定狀態。為此，必須對老路進行深層地基加固處理，控制沉降，并且在施工期間還需保持老路的暢通。為此，在老路加固時，為了保持施工期間的交通通行，并把原有老路路面和路基結構的影響減至最小，能選用的地基處理方法為高壓旋噴樁。其鉆孔既可穿透老路T的拋石層，又不至于破壞老路路面和路基(間距大于2m，直徑1315cm)。該處的泥炭質土層有機質含量高，含水量高，孔隙比達，天然重度低，呈軟流塑狀態，純噴水泥漿的高壓旋噴樁經過鉆芯取樣檢測，泥炭質土層性基本無變化。因此，決定采用在泥炭質土層上下0.5m范圍內先噴粘土泥漿來改善樁體處的土層性質，然后再在整個樁長范圍內噴水泥漿形成水泥土的規則固結體，組成樁土復合地基以起到加強該土層持力和控制變形作用。本方法經過若干次的試驗，對泥漿比重、稠度、改變后土體的物理力學指標、水泥漿的水灰比、容度、泥漿與水泥漿的噴射體積比以及噴嘴直徑，注漿壓力、提升速度等方面進行了全面的施工參數試驗。本實施例的原老路地基高壓旋噴樁加固處理見圖2，其中7為旋噴樁，8為老路處理范圍，9為拓寬處理范圍。旋噴樁7平面布置為正方形，旋噴樁7之間間距(邊長)233cm，樁徑800ram，樁長約llm，單位樁長體積0.514m7m，樁身強度(鉆芯試件)要求》2MPa，總樁長65000延米(約6000棵)。針對本工程的地質情況，采用的施工參數為1、以粘土為原料與水相拌合，過濾后制成高壓旋噴的粘土泥漿。粘土采用昆明滇池周邊山地紅土，天然重度為1.5KN/m3左右，含有少量細砂顆粒和其它雜質，粘土漿的控制指標稠度2223/s，比重1.21.25，碳酸鈉1.52%。(以土容重計)，泥漿的PH值為8左右，噴射控制量0.5m7m。2、在泥炭質土層的上下0.5m的范圍內噴射粘土泥漿，噴嘴直徑2.02.3mm,注漿壓力為3235MPa，轉速為18轉/min，提升速度為20cm/min。3、噴射完粘土泥漿待714天，被改變的土層性質趨于穩定后，再高壓旋噴水泥漿，水泥槳的控制指標為每米水泥用量373kg(PO.32.5)，水灰比1:1，漿液的比重為1.49，噴射槳量為0.5m7m。粘土漿與水泥漿的體積比為11.2:1。泥漿過少，達不到改變泥炭質軟土層的目的，泥漿過多，則改變后土層的壓力消散滿慢，所需的穩定時間長，亦不經濟。水泥槳的體積約為設計樁身體積(即設計樁身的計算橫截面X該土層厚度)。噴射水泥衆的水泥用量、水灰比、比重等根據預期要求的樁體強度和旋噴設備、工藝確定。工程檢驗和靜載試驗1、鉆芯法檢測本工程對完工后齡期28天以上的高壓旋噴樁，分塊段按設計要求的抽檢頻率(>1%)隨機抽檢樁，采用鉆芯法試驗檢測，取樣位置為距樁中心30cm，全樁長鉆芯取樣，共抽檢樁79棵，芯樣總長度946m，采樣頻率為總樁長的1.45。％。檢測結果表面樁長、樁徑滿足要求，樁身芯樣時間強度均大于2.1MPa，抽檢樁全部合格，其中I類樁31棵(39.1%)，1I類樁48棵(60.8%)，無III、IV類樁。2、單樁復合地基靜載試驗本工程選取具有代表性位置進行了1組單樁復合地基靜載試驗，結果表明復合地基承載力特征值為163kPa，滿足道路路基對地基的承載力要求。在本發明中的高壓旋噴均采用常規高壓旋噴設備按照常規的高壓旋噴方法進行，高壓旋噴技術為現有技術，在此不再贅述。權利要求1、一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于先將粘土泥漿經高壓旋噴噴射入成樁處的泥炭質土層中，改變土體性質，待其穩定后，再以高壓旋噴噴射水泥漿，形成水泥漿與土混合的固結體。2、如權利要求1所述的高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于粘土泥漿的制作方法為以粘土為原料和水相拌合，經過濾后制成高壓旋噴用的粘土泥漿，稠度2223s，比重1.21.25。3、如權利要求2所述的高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于在粘土泥漿中加入L52。；碳酸鈉和2%5%的石膏粉(以土容重計)。4、如權利要求1所述的高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于在泥炭質土層的上下0.5m范圍內高壓旋噴粘土泥漿，噴嘴直徑2.02.5mm，注漿壓力為3035MPa,轉速為18轉/min，提升速度為1530cm/min。5、如權利要求1所述的高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于噴射完粘土泥漿后待714天，被改變的土體性質穩定后，在高壓旋噴水泥漿。6、如權利要求1所述的高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于粘土泥漿與水泥漿的體積比為11.2:1。全文摘要本發明公開了一種高壓旋噴樁在泥炭質軟土層中的成樁方法，其特征在于先將粘土泥漿經高壓旋噴噴射入成樁處的泥炭質土層中，改變土體性質，待其穩定后，再以高壓旋噴噴射水泥漿，形成水泥漿與土混合的固結體。本發明克服了直接噴射水泥漿在泥炭質土層中不能形成有效固結體(即無法成樁或成樁效果不佳)的難題，解決了在泥炭質土層中如何使高壓旋噴樁成樁的問題，拓展了高壓旋噴樁的應用范圍。這種方法原材料獲取方便，粘土泥漿制作容易，價格低廉，且粘土泥漿只處理需改善的土層，用量較少。使用這種方法僅需增加較少投資即可保證泥炭質土層中高壓旋噴樁的成型和強度，取得預期效果。文檔編號E02D5/46GK101225660SQ20081003323公開日2008年7月23日申請日期2008年1月29日優先權日2008年1月29日發明者包其剛,孫瑞華,張云龍,梅益生,毛傳義申請人:上海市政工程設計研究總院