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        淺析灰土擠密樁與水泥土擠密樁的應(yīng)用

        2018-12-28 05:49:00楊曉攀
        科技視界 2018年29期
        關(guān)鍵詞:打樁機(jī)密樁灰土

        楊曉攀

        (甘肅省遠(yuǎn)大路業(yè)集團(tuán)有限公司,甘肅 蘭州 730000)

        1 項(xiàng)目概況

        會寧至老君坡(寧甘界)高速公路是甘肅與寧夏兩省重要的省際高速公路聯(lián)接線, 與寧夏規(guī)劃的S60 西吉至?xí)幐咚俟讽樈樱?采用雙向四車道設(shè)計, 設(shè)計行車速度80Km/h,路線全長8.671 公里。

        會老高速公路建設(shè)項(xiàng)目灰土擠密樁樁徑設(shè)計為Φ40cm, 等邊三角形布置, 石灰與素土的重量比為10%,全線設(shè)計灰土擠密樁總長度為2418834m。一般路段、 涵洞及擋墻基底處理灰土擠密樁設(shè)計樁長為6m,樁間距為1m。

        2 機(jī)理比較

        成樁機(jī)理: 灰土擠密樁和水泥土擠密樁的成樁機(jī)理是一樣的, 都是通過打樁機(jī)重錘錘擊鋼管成孔,在成孔過程中對原狀土進(jìn)行橫向擠密, 消除黃土的濕陷性, 然后在成孔中填入水泥土或石灰土, 進(jìn)行每層夯實(shí)回填的施工工藝。 通過成孔過程的橫向擠密和水泥土或石灰土自身的強(qiáng)度消除濕陷性黃土的濕陷性,提高地基的復(fù)合承載力。 工藝相對可操作、 設(shè)備簡單成本低,是一種消除黃土濕陷性較有效的方法。

        2.1 石灰土擠密樁

        石灰作為一種氣凝性的膠結(jié)材料有其獨(dú)有的特性, 石灰可以和水反應(yīng), 也可以在土拌合后在空氣中反應(yīng);前期強(qiáng)度低,后期強(qiáng)度較好。 強(qiáng)度形成時間較長便于施工過程的控制。

        2.2 水泥土擠密樁

        水泥作為水凝性膠結(jié)材料,其遇水后迅速反應(yīng),前期強(qiáng)度快, 后期增長較慢。 具有強(qiáng)度高、 反應(yīng)快的特點(diǎn)。

        3 施工控制

        3.1 灰土擠密樁

        (1)灰土擠密樁開始前,應(yīng)先進(jìn)行技術(shù)交底工作,技術(shù)交底時監(jiān)理工程師同時參加, 內(nèi)容包括 《灰土擠密樁施工技術(shù)交底》、《安全技術(shù)交底》、 施工段落確定、 人員配置、 材料儲備及檢驗(yàn)情況、 機(jī)械配置情況等。

        (2)材料要求:采用過篩素土,素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、 粉質(zhì)黏土或粉土, 有機(jī)質(zhì)含量不超過5%。石灰選用Ⅲ級以上的消石灰,有效CaO+MgO 含量不得低于55%,使用前1-2 天消解并過篩,粒徑不大于5mm, 不得夾有未熟化的生石灰塊粒及其他雜質(zhì),也不得含有過多的水分, 現(xiàn)場石灰存儲要求密封。 水選用自來水或符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的都可適用, 水中氯離子、 硫酸根離子、 可溶物等有害物質(zhì)符合國家相關(guān)規(guī)范要求。

        (3) 設(shè)備要求: 打樁機(jī)采用3.2t 柴油打樁機(jī)或自制錘擊式打樁機(jī)作為成孔設(shè)備, 要求對打樁機(jī)進(jìn)行編號。 夯實(shí)機(jī)采用偏心輪夾桿式夯實(shí)機(jī)進(jìn)行夯實(shí), 重量一般選用200-300kg,其豎向投影面積的靜壓力不小于20kpa。 夯錘最大部分的直徑應(yīng)較樁孔直徑小100-150mm,以便填料順利通過夯錘四周。要求對回填夯實(shí)機(jī)編號, 打樁機(jī)及回填夯實(shí)機(jī)等設(shè)備必須合理配套?;彝涟韬蠙C(jī)采用強(qiáng)制式自動計量拌合機(jī)。 自卸車、裝載機(jī)、 發(fā)電機(jī)等設(shè)備必須滿足施工要求。 回填時間要求下料時間為5s,夯擊時間為18s。

        (4)孔位布設(shè):采用白灰隔行、隔排進(jìn)行布孔,同排內(nèi)應(yīng)間隔1-2 孔進(jìn)行,要求在每孔中心點(diǎn)釘Φ30mm的醒目塑料牌,布孔應(yīng)分3-4 次完成,全部孔布設(shè)完成后呈等邊三角形分布, 相鄰兩孔中心點(diǎn)間距為1m,杜絕出現(xiàn)漏孔現(xiàn)象。

        (5)采用智能控制的穩(wěn)定土拌合站(600t/h)進(jìn)行場拌, 混合料中石灰比例按質(zhì)量比10%控制, 施工過程中采用EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制灰劑量;EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)證批復(fù)后使用。 配合比要求監(jiān)理工程師批復(fù)后使用。

        3.2 水泥土擠密樁

        (1)水泥土擠密樁的主要材料:水泥為P.O42.5 緩凝水泥,其初凝時間為240min,終凝時間為360min;土采用過篩素土, 素土選用塑性指數(shù)10-20 的黏土、粉質(zhì)黏土或粉土, 有機(jī)質(zhì)含量不超過5%。 水選用自來水,水中氯離子、硫酸根離子、可溶物等有害物質(zhì)應(yīng)符合國家相關(guān)規(guī)范要求。

        圖1

        (2)孔位布設(shè)、成孔設(shè)備、回填設(shè)備、拌合設(shè)備、回填及夯擊時間均與灰土擠密樁一致。

        (3)水泥用量采用4%的參量控制;施工過程中水泥劑量嚴(yán)格按EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線控制,EDTA 標(biāo)準(zhǔn)曲線必須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)證后批復(fù)使用; 配合比要求監(jiān)理工程師驗(yàn)證批復(fù)后使用。

        圖2

        4 質(zhì)量控制對比

        4.1 灰土擠密樁

        (1)石灰選擇Ⅲ級及以上石灰,混合料中灰土比例按質(zhì)量比10%控制, 其最大干密度為1.751g/cm3,最佳含水量為15.8%,7d 無側(cè)線抗壓強(qiáng)度值為0.9Mpa。

        (2)混合料回填需6-8h 之內(nèi)完成,并采用環(huán)刀法或灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測,設(shè)計壓實(shí)度為97%,經(jīng)檢測壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計要求; 在全部孔位施工完畢后方可進(jìn)行樁間土壓實(shí)度檢測。

        (3)復(fù)合地基承載力設(shè)計為≧250Kpa,經(jīng)檢測復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求, 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa,最大累計沉降量為28.11mm,滿足設(shè)計要求。

        4.2 水泥土擠密樁

        (1)水泥選擇定西祁連山P.O42.5 緩凝水泥,混合料中水泥土比例按4%水泥參量控制, 其最大干密度為1.904g/cm3,最佳含水量為12.2%,7d 無側(cè)線抗壓強(qiáng)度為1.4Mpa。

        (2) 施工時應(yīng)嚴(yán)格工序控制, 工序銜接應(yīng)合理安排, 混合料回填時間需從加水拌合開始計時, 需在水泥混合料初凝之前完成, 并采用環(huán)刀或灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測,設(shè)計壓實(shí)度為97%,經(jīng)檢測壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計要求。

        (3)復(fù)合地基承載力設(shè)計為≧250Kpa,經(jīng)檢測復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求, 在未達(dá)到破壞荷載情況下可到達(dá)500Kpa,最大累計沉降量為15.89mm,滿足設(shè)計要求。 段落內(nèi)全部樁位施工完畢后檢測樁間土壓實(shí)度。

        5 環(huán)保對比

        5.1 石灰

        (1)石灰在煅燒時會排放大量的有害氣體和粉塵,對人體造成很大傷害, 而漂浮在空氣中的粉塵可含有致癌物。 我國目前用于石灰生產(chǎn)還大量存在低成本的普通豎窯, 普通豎窯生產(chǎn)存在許多缺點(diǎn), 如窯的利用系數(shù)低,在50%以下;耗能高,每噸灰用煤量在160Kg以上, 由于普通窯爐大多數(shù)為上部開口或半開口結(jié)構(gòu),所以很難進(jìn)行除塵;環(huán)境污染嚴(yán)重,加料和出灰?guī)缀跞咳斯げ僮鳎?勞動強(qiáng)度大, 嚴(yán)重?fù)p害了操作工人的身體健康,質(zhì)量不穩(wěn)定,生、過燒、結(jié)瘤一般在30%以上;而且不能及時控制。

        (2) 石灰行業(yè)已進(jìn)入異常嚴(yán)峻的時刻。 因環(huán)保緣故, 當(dāng)前已有多數(shù)石灰生產(chǎn)廠家關(guān)停或整改, 而多數(shù)生產(chǎn)石灰的中小企業(yè)因?yàn)闆]有自己的礦山資源, 外購石灰石成本很高, 導(dǎo)致加工成本很高, 企業(yè)利潤率低下, 環(huán)保投入不足; 而石灰加工型企業(yè)也因?yàn)榉蹓m污染等原因,面臨大量關(guān)停的風(fēng)險。

        (3)治理工藝及有關(guān)要求石灰窯要使用袋式除塵+雙堿法脫硫工藝。

        (4)石灰運(yùn)輸時采用翻斗車或大型運(yùn)輸車輛,只能覆蓋運(yùn)輸,可采用密封性好的罐裝運(yùn)輸;目前,石灰運(yùn)輸多采用翻斗車覆蓋運(yùn)輸, 采用翻斗車造成運(yùn)輸過程的污染。

        (5)材料進(jìn)場堆放時采用半封閉式料棚堆放,底部用混凝土鋪砌,不能有效起到防潮。

        5.2 水泥

        (1) 我國目前的水泥廠多為經(jīng)過環(huán)保部門驗(yàn)收過的環(huán)保機(jī)構(gòu),其產(chǎn)量大,運(yùn)輸與存放都采用罐裝,運(yùn)輸過程不會對空氣造成污染。

        (2)材料進(jìn)場后采用密閉的儲存罐進(jìn)行罐裝,不會對環(huán)境造成二次污染。

        6 結(jié)論

        通過對灰土擠密樁和水泥土擠密樁進(jìn)行對比,確定灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土,可處理的地基的厚度宜為3-15m, 當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%、飽和度大于65%時,應(yīng)通過試驗(yàn)確定其適用性; 水泥土擠密樁適用于地下水位以上的部分, 處理地基深度不宜大于15m。

        隨著國家環(huán)保理念加強(qiáng), 公路行業(yè)也同時在推行“環(huán)保公路、生態(tài)公路、綠色公路”的建設(shè)。 從環(huán)保的角度出發(fā)水泥土擠密樁應(yīng)用要大于灰土擠密樁的應(yīng)用。如石灰行業(yè)能夠達(dá)到國家環(huán)保要求,且經(jīng)過環(huán)保部門的驗(yàn)收,從施工控制上灰土擠密樁要優(yōu)于水泥土擠密樁。 灰土擠密樁及水泥土擠密樁的適用性有待進(jìn)一步研究。

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