1、浅议水泥土搅拌法地基处理施工的挤土效应第 10 期 2006 年 l0 月广东土木与建筑GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGNo.100CT2O06浅议水泥土搅拌法地基处理施工的挤土效应陈华明(广东省建筑科学研究院广州)摘要:探讨软弱土层水泥土搅拌法施工中的挤土效应问题,指出它具有与振冲法施工相似的原因和表现形式.分析其理论与实际差异的原因,并通过工程实例加以说明,以引起同行的重视.关键词:水泥土搅拌法:挤土效应1 前言长期以来.理论上普遍认为深层搅拌法施工中基本上不存在挤土效应,对周围地基土扰动小,然而在工程实践中我们发现其挤土效应是确实存在的.应用于散
2、体材料如砂或碎石桩施工的振冲法,在成桩过程中会产生横向挤压力而形成挤土效应.这在理论和实践中早有定论,故人们在设计与施工中一般较重视这一问题并采取相应措施.但对于水泥土搅拌法.由于理论研究方面的原因.设计和施工人员则往往会忽视存在挤土效应这一因素,导致工程事故常有发生.因此有必要对其进行探讨.振冲法施工挤土效应的产生,是由于成桩过程中砂性土层的挤密或在粘性土层中的置换作用,从而产生横向挤压力.当沿着同一方向推进施工时,横向挤压力不断增大和集中从而产生挤土效应,表现为地表土体位移和隆起,水泥土搅拌法挤土效应的表现形式与振冲法相似.水泥土搅拌法在大面积地基处理和类似重力式挡土墙的密点施工时,挤土效
3、应现象表现得较为突出,故本文以此为对象探讨水泥土搅拌法施工的挤土效应问题.2 水泥土搅拌法施工挤土效应的表现形式2.1 水泥浆喷射搅拌法深圳某工程采用浆喷搅拌法进行地基处理和沉井施工.桩机施工向前移动方向的前方地表土产生了隆起和位移现象,其中沉井(类似重力式挡土墙)施工时地表隆起现象最为明显,最高处约 0.5m,通过测量发现.待施工的定位桩签最大位移达 200mm,】8将隆起的土体铲除后重新放线布桩,工程质量才得以保证.根据相关的技术资料,福州华盛大厦深基坑水泥土挡土墙在施工中出现土体隆起现象.一般向上隆起约 0+40.6m, 但由于工程本身仅起到止水和挡土支护作用,故对工程质量影响不大,只是
4、给施工带来不便.又如下文所举的工程事故实例.其边施工边观测的数据也表明挤土效应是确实存在的2.2 水泥粉喷射搅拌法由于粉体喷射不再向地基土中注入水分,反而会吸收周围软土中的水分,从而减弱了挤压力.笔者参与的上述深圳工程中同时还有采用粉喷搅拌桩施工的.未发现隆起现象,但测量检查发现待施工的桩签位移 1020ram,这是一般肉眼较难观察到的.3 水泥土搅拌法挤土效应理论认识与实际的差异3.1 理论上认为水泥土搅拌法无挤土效应的原因一方面在地基处理分类中.水泥土搅拌法是其中的一种专门方法.它是使用专门的机械设备.其主要机械功能仅考虑到将水泥固化剂与软土拌和来提高地基土强度.并非通过挤密和置换来增加复
5、合地基的强度.正是出于拌和的目的.对桩周土的挤压一般不认真考究.而未考虑使用过程中是否产生置换条件以及加入水泥浆等因素.于是认为它对周围土体的扰动很小甚至不产生扰动.另一方面,接复合地基强度理论分类,它属于化学处理法,其原理是固化剂与软土之间产生一系列物理化学反应,使软土硬结而形成加固体即水泥土.复合地基的强度取决于水泥土桩的强度,其计算按化学处理的理论,桩间土参数取值仍是按天然土考虑,即设定桩间土不产生扰动.上述两方面的原因使人们主观上认为水泥土搅拌法没有或基本没有挤土效应.2 帅 6 年 10 月第 l0 期陈华明:浅议水泥土搅拌法地基处理施工的挤土效应 OCT2 帅 6No.103.2
6、水泥土搅拌法实际存在挤土效应的原因水泥土搅拌法实际上是存在挤土效应的.淤泥,淤泥质土,软粘土,松散粉砂等软弱土层在钻进给进压力和钻头叶片的旋转扰动下.势必有部分被搅动的软弱土被挤向桩周,产生了挤密或置换条件.松散的砂层桩周土部分被挤密.软土层桩周土部分被置换,而被挤密的砂土和置换的软土都挤向了桩周.由水泥土桩的实际体积大于叶片搅拌的理论体积的事实.就说明浆液注入和搅拌过程中确实产生了挤密或置换作用.从而产生了横向挤压力和挤土效应.这与振冲法成桩的挤土效应原理是一致的.而粉喷搅拌法由于无外加水的体积,且可吸收土中的水分,故可减小横向挤压力,故其挤土效应也相对较小.4 考虑水泥土搅拌法施工挤土效应
7、的重要性对复合地基承载力或挡土墙的挡土功能而言.单一使用水泥土搅拌法施工产生的挤土效应对工程质量的影响不大,但在特别的环境条件下,忽视挤土效应则会对前期或后续工程造成不同程度的危害.如深基坑重力式挡土墙搅拌桩施工要考虑和注意邻近地下管线或旧房屋浅基础是否受到影响:搅拌桩地基处理与其它桩基组合的地基基础施工,要注意施工工序的安排;对有可能对工程造成危害的这类施工应制定相应的处理措施.东莞市沙田某厂房工程.总建筑面积为 8000mz.场地地层自上而下分别为素填土(平均层厚 0.5m),淤泥(平均层厚 8.4m),粉质粘土及粉土(其中夹有细砂,淤泥互层)(平均层厚 8.4m).设计采用锤击预制桩基础
8、.厂房内地面设备及堆放物的承重基础为搅拌桩复合地基,即锤击预制桩与搅拌桩组合的地基基础.施工顺序为先施工预制桩和基础梁,再施工搅拌桩.搅拌桩长 7.99.3m,采用水泥浆喷射搅拌法.在搅拌桩完成过半工作量时.多条轴线的基础梁产生位移,造成部分梁及梁与桩头的连接处开裂,最大位移量达 65mm,若无基础梁相互牵拉阻力,则桩顶位移将可能更大;经对 3 排搅拌桩进行边施工边采用经纬仪观测,发现与施工线路走向平行的基础粱上的 7 个观测点继续产生位移.待 3 排桩施工完成后最大位移量已比原先增大 23mm.由于上述位移导致了较严重的后果.故必须对已开裂的粱体进行修复,使得原设计的钢结构构件安装难以实施.
9、对整个项目投资计划造成了很大的影响.其原因是忽视了挤土效应这一因素.颠倒了搅拌桩与预制桩的施工程序,且搅拌桩施工中叉未注意采取相应的技术措施.5 小结搅拌桩施工与其它可能产生挤土效应的方法一样,要减小挤土效应,首先就要有效控制横向挤压应力的增大和集中.常用方法是在施工桩机前进的前方或需保护不受挤土破坏的邻近建筑物上事先挖掘应力释放槽沟.也可采用间竭,间隔施工或交错施工等方法,根据场地施工条件加以综合应用.对于深层搅拌法施工是否存在挤土效应的问题,虽然不少研究认为它基本上或根本不存在,但在工程实践中我们发现挤土效应现象时有发生.会对工程质量造成不同程度的影响,因此在工程设计和施工中必须考虑这一因素并提出相应的施工措施.参考文献1黄生根.地基处理与基坑支护工程M. 武汉: 中国地质大学出版社.1997.32岩土工程实录(第三届岩土工程交流会)C.北京:兵器工业出版社.1993.103本书编委会.地基处理手册M. 北京:中国建筑工业出版社,1988.819
