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某工程基础处理失败原因工学论文
【摘要】水泥土搅拌桩地基处理。
【关键词】 地基；水泥土搅拌桩；喷浆；喷浆压力；喷浆速度
【Abstract】The cement soil mix blend a stake foundation a processing
【Key words】Foundation;The cement soil mix blend a stake;Spray syrup;Spray syrup pressure;Spray syrup speed
1. 工程概况及地基处理方案
本工程是在河道上新建一座3孔节制闸，孔口尺寸4.5×6.0m(宽×高)，闸室顺水流向长20.0m，过流净宽13.5m，底板高程为10.0m。,闸室上部顺水流依次布置有检修平台、交通桥。闸室及上下游翼墙地基处理采用600的水泥搅拌桩，桩长10.9m，桩间距为600×600㎜梅花型布置。水泥掺入量为15%。翼墙、闸室部位共布置960根。复合地基设计要求承载力为f≥120KN。
2. 工程地质条件
工程区地层主要为第四系全新统和近代人工堆积层。第四系全新统包括河床相沉积和漫滩相沉积，其中河床相沉积层主要成分为粉状粘土、粉质壤土等，漫滩沉积指砂层和砂卵层；近代人工堆积层主要指已建堤防填土。钻探未揭示到基岩。
根据野外钻孔揭示，新建闸址底层自上而下共分7个层次，分别描述如下：
①淤质类土「Q4」：该层层顶分布高程8.96～10.25m，分布厚度1.60～3.70m，其主要成份为粉质粘土、粉质壤土，黄褐色，软塑，该层平均含水量为34.2%，平均干容重1.38g/cm3,平均渗透系数2.10×10-5cm/s,平均压缩系数0.53（MPa）-1,固结快剪平均凝聚力19.3KPa,平均内摩擦力角19°21′，野外平均标贯击数仅1.5击。
②灰黄色粉质粘土层「Q4」：该层层顶埋深3.80～6.00m,层顶分布高程5.26～8.13m，层厚1.70～3.00m,其主要成分为粉质粘土，灰黄色，可塑偏软，该层平均含水量为30.2%，平均干容重1.48g/cm3,平均孔隙比0.835，平均渗透系数4.24×10-6cm/s，平均压缩系数0.36（MPa）-1,固结快剪平均凝聚力20.7KPa,平均内摩擦角19°30′，野外平均标贯击数为4.0击。
③灰色粉质壤土层［Q4］该层层顶埋深6.80-8.30m,层顶分布高程为2.96～6.05m,层厚2.20～3.70m，主要成份为重粉质壤土和粉质粘土夹层砂组成，灰色，软塑。该层平均含水量为37.8%，平均干容重1.31g/cm3,平均孔隙比1.087，平均渗透系数4.10×10-5cm/s,平均压缩系数0.85（MPa）-1,固结快剪平均凝聚力23KPa,平均内摩擦力角17°03′，野外平均标贯击数为4.1击。
④灰色粉质粘土夹砂层［Q4］该层层顶埋深9-11.20m，层顶分布高程0.06-3.35m,层厚9.06-11.00m,其主要成份为粉质粘土夹薄层砂，灰色，可塑偏软，野外平均标贯击数为5.8击。
⑤细砂层［Q4］:该层层顶埋深20.00-21.60m,层顶分布高程-7.65-10.34m,层厚0.90-2.50m,灰色，中密，该层野外平均标贯击数为10.5击。
⑥中细砂层［Q4］该层层顶埋深22.00-22.50m,层顶分布高程-7.65-10.34m,层厚2.50-3.00m,灰色，中密，该层野外平均标贯击数为12.5击。
⑦沙砾石层［Q4］：该层层顶埋深24.90-25.00m,层顶分布高程-12.15-14.23m,揭示厚度1.50-2.10m,主要成份为沙砾石，密实。
3. 水泥搅拌桩施工过程及质量控制
在正式施工工程桩之前，先施工工艺性试桩，在复勘的基础上选择有代表的地段进行工艺性试桩，工艺性试桩的目的是根据钻机在钻进过程中的电流大小、钻进难易程度以及喷浆量大小等掌握地层变化情况和工作压力，以确定工程桩的各项施工技术参数。
3.1施工工艺
3.1.1施工工艺流程图(图1)。图1施工工艺流程图
3.1.2设备就位：施工辅助设备，例如大小浆罐、空压机等均放在施工区域外，不能影响正常施工。为了保证电子秤准确称量，大灰罐一定要摆放平整。主机钻头对准桩位，对孔误差不得大于50mm；利用垂球整平桩机，确保工程桩桩身垂直，误差应不大于1%。
3.1.3钻进。钻头对准桩位，整平，支撑牢固后，对各设备进行试动转，一切正常后，开启空压机开始正转下钻。
3.1.4喷浆、提升、搅拌。当钻进至设计深度时，开启送浆机送出水泥浆，当确认灰浆到达桩底时，可以III档提升钻杆（提升速度保持在0.8m/min为宜）此时，钻头实行边提升、边喷浆、边搅拌的连续作业，使水泥与被加固土体充分拌和，当提升至桩顶标高时，关闭送灰机，对于整桩进行复搅。施工中要一次性成桩，若中间因故停机时，要进行复打。
3.1.5成桩。经过上述一个过程，即可完成一根桩，桩机可移位至下一根桩继续施工。
3.2成桩质量控制措施
（1）整个制桩过程应确保边喷浆、边搅拌、边提杆的“三边”连续作业法。钻杆提升阶段不允许有断浆现象发生，如遇断浆应进行补喷、补喷时重叠长度不得小于1.0米。
（2）实际喷浆量偏差不应超过规范规定值，如过少必须补喷。
（3）严格按图纸进行放线，严格执行测量复核制度，确保桩位准确无误。施工时如遇障碍造成桩位偏移，应控制在规范允许范围内。
（4）定期检查成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期检查，其直径磨耗量不得大于规定值。
（5）保证桩身的垂直度，开钻前利用垂球检验钻杆的垂直度，成桩倾斜度不超过规定值，不定期用经纬仪抽查。
（6）由于机械故障或停电等造成意外停机，而此刻制桩正在进行时，应待一切恢复正常后进行复打处理。对原桩进行复打与上次制桩位置重叠搭接，重叠长度不小于1.0m，若间隔时间超过24小时，在原桩位附近增补2根桩进行处理。
（7）若因地质原因，发现桩长相差过大时，应立即与监理、设计部门及建设单位联系，确定处理方案。
（8）为保证桩身均匀，提升速度不宜超过Ⅲ档。配制自动计量装置，随时有指示喷浆过程中的各项参数，包括工作压力、喷浆速度和喷浆量等。
（9）为满足设计要求的有效桩长，保证桩头保护层厚度为50cm，桩底应超深100-200mm；在确定标高的前提下，施工时按设计图中施工桩顶标高来确定停浆面。
（10）成桩过程中保证喷浆量均匀，不得随意扳动喷浆闸阀，并保证浆罐密封严密，确保喷浆工作压力。
3.3成桩质量自检。
3.3.1每天应对成桩质量进行自检，内容如下：①桩位位置及施工桩顶标高、桩底标高；②喷灰量是否达到设计要求；③施工中有无异常情况发生及处理措施。④施工过程中7天的静力触探检查,抽检率大于10﹪。⑤48小时后，按10﹪抽查成桩外观检查。
3.3.2现场施工技术员应对当天成桩记录进行复查，技术负责人进行复核，且每周对成桩记录作一次综合检查。
3.4作好成品保护工作。
对于已施工完毕的作业区，要避免自重较大，且接地压力大的设备在上行走，以免压坏桩头，同时在桩顶土方开挖时亦要采用人工开挖，不可使用液压挖掘机作业。
4. 处理后地基的检测、检查情况
4.1外观检查。施工结束后，对开挖出来的桩体，水泥搅拌桩的连续性差，在桩的外边缘的2－3㎝处有一厚度约2-3㎜的环状净水泥浆；同时在桩中心直径约50㎜的范围内也出现净水泥浆层。
4.2检测情况
4.2.1动测试验。水泥搅拌桩完成后并达到28天龄期，由委托相关部门检测，检测90根，全部不合格；桩体不成型，整体性和连续性很差。单桩不合格。
4.2.2复合地基静载荷试验。经委托相关部门检测了3个部位，3组全部不合格。
5. 失败成因分析
5.1根据地勘报告，原河床含水量过大，可能与喷浆压力大有关。施工中要注意控制喷浆压力。
5.2因为是多年的老河道，经过常年的淤积，河内的有机质含量大，有机质含量超标必然会在一定程度上影响桩的质量。
5.3再者可能是未按设计配合比掺入水泥，水泥用量偏小有关。
6. 结束语
通过本工程的地基处理，我们可以看出：一个项目的成功和失败与地基处理的关系极为重要，这不仅告诉我们工程实施单位在进行地基处理前一定要充分考虑施工工艺，把握施工各项参数的严格控制；同时也提醒勘测设计部门在做地基处理方案时，要充分分析本地区的地质条件，特别是水文地质，对工程地基处理方案的适用条件进行必要的研究，做到既经济又牢靠。
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