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深层软基处理CFG桩混合料性能试验研究
与施工过程控制
韩永胜
中交一航局三公司116011
【内容摘要】本文根据哈大客运专线扶余车站深层软土地基地质情况,综合利用地方资源和新材料进行科学试验和论证,讲述了经济、合理的深层软土地基处理CFG桩混合料性能试验成果,并介绍了施工过程控制措施,为指导施工提供可靠的试验参数。
【关键词】深层软基处理混合料性能试验、施工控制
1前言
试验研究的CFG桩混合料工程数量约17万m3。工程地质中存在不同厚度的流塑、软塑、硬塑地层,且地下水具有硫酸盐侵蚀性。施工中或施工完毕的CFG桩由于桩体混合料的流动性、自身重量作用,处于流塑层的CFG桩容易发生扩径,而在软塑、硬塑地层中又发生缩径或断桩现象、或施工完毕后的桩体混合料下沉导致桩顶下降而发生短桩现象。为了防止和减少此类质量事故的发生,CFG桩混合料的质量性能和合理经济性研究以及施工过程控制是确保施工质量、施工进度、提高经济效益的首要任务。
1.1软土地基工程水文地质概况
工程项目属于填方路堤,地层分布情况:粉质黏土,0~0.4m灰黑色,0.4~2.1m灰褐色呈软塑状态,上部0.4m为种植土,含植物根茎厚约3.5m;淤泥质粉质黏土:灰色呈流塑状态,夹粉土互层厚约2.5m;粉质黏土:6~6.3m呈灰绿色,流塑状态,夹粉土互层厚约4.0m;软塑与硬塑褐色黏土互层:10~11.4m呈硬塑状态,8.7m呈软塑状态;灰黄色粉土层1.1m,密实,潮湿;灰黄色粉质黏土24.2~30.2m呈软塑状态,硬塑层约6.1m;粉土29.8~30.2m,灰绿色,密实,潮湿,夹灰色粉砂及黏性土4.3m;灰褐色黏土厚1.8m呈硬塑状态。
1.2软土地基处理措施
⑴设计为桩板结构整体持力层对软土地基进行加固和硬化处理。桩为CFG桩呈梅花形布置,桩间距为1.5m,桩径为50cm,桩长根据软土地基地质情况和地基承受荷载要求分别设置20m、26m、30m,桩体采用普通素混凝土混合料,其强度等级为C20。
⑵CFG桩混合料灌注工艺:长螺旋钻孔泵压法
1.3CFG桩质量标准
CFG桩单桩承载力≥800KN,桩身完整性(低应变):合格
2CFG桩混合料配合比设计原则
⑴选择优质的原材料;
⑵满足工作性条件下,采用低水胶比及最优的砂率;
⑶满足强度条件下使胶凝材料用量尽量小,通常胶凝材料的浆体体积(全部胶凝材料与水的体积)占混合料体积的百分比不超过35%;
⑷选择合理的组成材料及单位用量,以满足混合料的性能要求;
⑸参用效果好、流动性保持能力强的多功能复合型外加剂,以改善和提高混合料的综合性能;
⑹选用适当的掺合料,以改善混合料的技术性能、节约水泥、降低成本;
3原材料选择和性能试验
按照就地取材、降低成本、同时满足施工要求的原则,合理选择各种原材料。通过科学试验和验证,CFG桩混合料的原材料质量均满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设[2005]160)要求。
4CFG桩混合料配合比优化设计
CFG桩发生扩颈、缩颈、断桩、短桩的控制措施,除了加强施工工艺控制外,CFG桩混合料配合比优化设计、性能及其适应性研究是至关重要环节。
4.1CFG桩混合料试验要素
CFG桩混合料主要试验要素:水胶比(W/C)、水泥用量、粉煤灰掺量、外加剂掺量、浆集料比、砂率、坍落度、扩展度、粘聚性、凝结时间、强度。
4.2正交配合比设计
利用粉煤灰的经济性、可降低混合料单位用水量、改善混合料的工作性、激发水泥二次水化反应、节约水泥、降低成本等性能;采用石屑(机制砂)作为混合料的细集料以降低成本;采用具有多功能复合型的聚羧酸高性能减水剂,结合工程实际情况,按照表1的正交试验设计方案,分别进行9种组合的材料单位用量计算和试配,测定各种配合比的坍落度和标准龄期(3d、7d、28