專利名稱：使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種適用于上硬下軟的雙層軟弱地基的處 理方法，尤其涉及一種使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法。
背景技術(shù)：
攪拌樁是加固軟土地基的有效方法之一，它是利用液體或粉體的固化劑(如 水泥、石灰)，通過(guò)深層攪拌機(jī)械邊鉆進(jìn)邊往軟土中噴射固化劑，并就地將軟土 和固化劑彈制攪拌，通過(guò)固化劑和軟土之間的物理化學(xué)作用，形成強(qiáng)度較高、整 體性、水穩(wěn)性好的攪拌樁。目前，工程上應(yīng)用的攪拌樁大多為等截面攪拌樁，等 截面攪拌樁加固土層分布比較均勻的單層軟土比較合適，其中樁體置換率是攪拌 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一， 一般被加固的軟土性質(zhì)越差，置換率取的越高， 軟土性質(zhì)越好，置換率取的越低。
在我國(guó)廣大沿海、內(nèi)陸湖泊地區(qū)，軟土分布十分廣泛，其表面往往在外因 如荷載遷移、水分蒸發(fā)、化學(xué)風(fēng)化等因素長(zhǎng)期作用下，在地表會(huì)形成的厚達(dá)幾米 的天然硬殼層。硬殼層的工程力學(xué)性質(zhì)一般較好，含水量較低、孔隙比較小、強(qiáng) 度較高、壓縮性較低。當(dāng)硬殼層具有一定厚度(2米以上)、且工程力學(xué)性質(zhì)較 好時(shí)，應(yīng)充分利用發(fā)揮硬殼層的承載能力。用攪拌樁處理這種上硬下軟的雙層軟 弱地基，上部的硬殼層只需要較低樁體置換率，而下部的軟土層則需要較高的樁 體置換率，如果采用傳統(tǒng)的等截面攪拌樁，上部硬殼層的樁體置換率與下部軟土 層相同，無(wú)法充分發(fā)揮硬土層的承載能力，造成工程浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種用于上硬下軟的雙層軟弱地基的使用 擴(kuò)底攪拌樁處理的方法，本發(fā)明能夠提高地基的處理效果，從而降低處理成本。 技術(shù)方案 一種使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法 選擇在上硬下軟的雙層軟弱地基上布置擴(kuò)底攪拌樁，所述的擴(kuò)底攪拌樁由直徑較小的上部小樁和直徑較大的下部擴(kuò)大頭組成，上部小樁設(shè)置于雙層軟弱地基 的上部硬土層中，下部擴(kuò)大頭設(shè)置于雙層軟弱地基的下部軟土層中。
擴(kuò)底攪拌樁通過(guò)樁體直徑的變化，形成具有2種置換率的復(fù)合地基，在下部 工程力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差的軟土層中采用較高的樁體置換率，在上部工程力學(xué)性質(zhì) 相對(duì)較好的硬土層中采用較低的樁體置換率，對(duì)上硬下軟的雙層軟弱地基中的不 同土層進(jìn)行針對(duì)性地處理，達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在達(dá)到相同處理效果的前提下，可節(jié)省10 30% 的地基處理工程造價(jià)。


圖1為擴(kuò)底攪拌樁處理上硬下軟雙層軟弱地基的剖面圖。 圖2為擴(kuò)底攪拌樁的單樁施工工藝流程圖。
其中有硬土層l;軟土層2;小樁3;擴(kuò)大頭4;攪拌葉片5。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
一種使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法
選擇在上硬下軟的雙層軟弱地基上布置擴(kuò)底攪拌樁，所述的擴(kuò)底攪拌樁由直 徑較小的上部小樁和直徑較大的下部擴(kuò)大頭組成，上部小樁設(shè)置于雙層軟弱地基 的上部硬土層中，下部擴(kuò)大頭設(shè)置于雙層軟弱地基的下部軟土層中。
在本實(shí)施例中，
擴(kuò)底攪拌樁采用梅花形布樁或正方形布樁，并采用葉片可伸縮式攪拌樁機(jī)成樁。
本實(shí)施例用可伸縮為2種不同直徑的攪拌葉片施工成樁，在硬土層中，攪拌 葉片收縮為小樁直徑，以小樁直徑的葉片進(jìn)行攪拌；在軟土層中，攪拌葉片伸展 為擴(kuò)大頭直徑，以擴(kuò)大頭直徑的葉片進(jìn)行攪拌。其施工步驟具體如下
a、 攪拌樁機(jī)就位，攪拌樁機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位；
b、 啟動(dòng)攪拌樁機(jī)，攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并 噴固化劑，直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
C、攪拌葉片伸展為擴(kuò)大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
d、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到 攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
e、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到 攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
f、 停止噴射固化劑，攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌， 直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面標(biāo)高；
g、 攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌，直到攪拌葉片到達(dá) 地表或設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5米，完成單樁施工。
本發(fā)明選擇一塊試驗(yàn)場(chǎng)地，該試驗(yàn)場(chǎng)地為上硬下軟的雙層軟弱地基，由上部 4米厚的硬土層和下部6米厚的軟土層組成。擴(kuò)底攪拌樁的小樁直徑為0.5米， 擴(kuò)大頭的直徑為0.8米，擴(kuò)大頭的直徑與小樁的直徑之比為1.8，小樁的長(zhǎng)度為4 米，擴(kuò)大頭的長(zhǎng)度為6米。擴(kuò)底攪拌樁采用梅花形布樁，樁間距為2.0米。攪拌 樁固化劑采用水泥漿，水泥摻入比為15%，水灰比為0.58。
為了確保擴(kuò)大頭和小樁的單位體積固化劑摻入比基本保持一致，在變截面攪 拌樁施工時(shí)，應(yīng)調(diào)整攪拌樁機(jī)的下沉、提升速度、噴射固化劑的次數(shù)和速率。
在所述的上硬下軟的雙層軟弱地基中，軟土層的土體孔隙比大于l，壓縮系 數(shù)ai.2大于0.5 MPa"，壓縮模量Ew小于3 MPa，不排水抗剪強(qiáng)度cu小于30 kPa。 硬土層的土體孔隙比小于1，壓縮系數(shù)a^小于0.4 MPa—1，壓縮模量E^大于6 MPa，不排水抗剪強(qiáng)度Cu大于60 kPa。
場(chǎng)地清表，按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行樁位放樣，小樁施工時(shí)攪拌機(jī)下沉和提升速度 為0.8米/分，擴(kuò)大頭施工時(shí)攪拌機(jī)下沉和提升速度為0.6米/分。施工時(shí)噴漿速 率保持不變，噴漿壓力均為0.3 MPa，小樁噴射1次水泥漿，擴(kuò)大頭噴射3次水 泥漿。具體的擴(kuò)底攪拌樁的單樁施工方法如下(見(jiàn)圖2):
a、 攪拌樁機(jī)就位，攪拌樁機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位；
b、 啟動(dòng)攪拌樁機(jī)，攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并 噴固化劑，直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
c、 攪拌葉片伸展為擴(kuò)大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直 到攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
d、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
e、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到 攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；
f、 停止噴射固化劑，攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌， 直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面標(biāo)高；
g、 攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌，直到攪拌葉片到達(dá) 地表或設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5米，完成單樁施工。
按照以上a g步驟完成場(chǎng)地內(nèi)其他單樁施工。
現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖以及取芯、標(biāo)慣試驗(yàn)和芯樣的室內(nèi)試驗(yàn)研究的結(jié)果顯示擴(kuò)底水泥 土攪拌上下二部分能夠結(jié)合成為一個(gè)完整的整體，樁身完整均勻。在同一場(chǎng)地的 常規(guī)攪拌樁處理段中樁徑0.5米，樁長(zhǎng)10米，樁間距1.2米，水泥摻入比為15 %， 水灰比為0.58，擴(kuò)底攪拌樁處理段和常規(guī)攪拌樁處理段的工程地質(zhì)條件相同，兩 個(gè)處理段的攪拌樁施工結(jié)束1個(gè)月后，在上面分別填筑4米高的填土，進(jìn)行地表 沉降觀測(cè)，沉降穩(wěn)定時(shí)擴(kuò)底攪拌樁處理段的沉降值為145mm，常規(guī)攪拌樁處理 段的沉降為172mm，這表明擴(kuò)底攪拌樁的處理效果優(yōu)于常規(guī)攪拌樁。而且，在 處理面積相等的情況下，擴(kuò)底攪拌樁比常規(guī)攪拌樁節(jié)省了 20.8%的水泥用量。
權(quán)利要求
1、一種使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法，其特征如下選擇在上硬下軟的雙層軟弱地基上布置擴(kuò)底攪拌樁，所述的擴(kuò)底攪拌樁由直徑較小的上部小樁和直徑較大的下部擴(kuò)大頭組成，上部小樁設(shè)置于雙層軟弱地基的上部硬土層中，下部擴(kuò)大頭設(shè)置于雙層軟弱地基的下部軟土層中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法，其特 征在于擴(kuò)底攪拌樁采用梅花形布樁或正方形布樁。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法，其特 征在于釆用葉片可伸縮式攪拌樁機(jī)成樁。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法，其特征在于所述擴(kuò)底攪拌樁的施工方法為:用可伸縮為2種不同直徑的攪拌葉片施工 成樁，在硬土層中，攪拌葉片收縮為小樁直徑，以小樁直徑的葉片進(jìn)行攪拌；在 軟土層中，攪拌葉片伸展為擴(kuò)大頭直徑，以擴(kuò)大頭直徑的葉片進(jìn)行攪拌。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法，其特 征在于所述擴(kuò)底攪拌樁的施工方法為a、 攪拌樁機(jī)就位，攪拌樁機(jī)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位；b、 啟動(dòng)攪拌樁機(jī)，攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并 噴固化劑，直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；C、攪拌葉片伸展為擴(kuò)大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直 到攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；d、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到 攪拌葉片到達(dá)硬土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；e、 攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)下沉，同時(shí)攪拌并噴固化劑，直到 攪拌葉片到達(dá)軟土層底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；f、 停止噴射固化劑，攪拌葉片保持?jǐn)U大頭直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌， 直到攪拌葉片到達(dá)硬土層底面標(biāo)高；g、 攪拌葉片收縮為小樁直徑，攪拌樁機(jī)提升同時(shí)攪拌，直到攪拌葉片到達(dá) 地表或設(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.5米，完成單樁施工。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用擴(kuò)底攪拌樁處理雙層軟弱地基的方法選擇在上硬下軟的雙層軟弱地基上布置擴(kuò)底攪拌樁，所述的擴(kuò)底攪拌樁由直徑較小的上部小樁和直徑較大的下部擴(kuò)大頭組成，上部小樁設(shè)置于雙層軟弱地基的上部硬土層中，下部擴(kuò)大頭設(shè)置于雙層軟弱地基的下部軟土層中。擴(kuò)底攪拌樁通過(guò)樁體直徑的變化，形成具有2種置換率的復(fù)合地基，在下部工程力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差的軟土層中采用較高的樁體置換率，在上部工程力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好的硬土層中采用較低的樁體置換率，對(duì)上硬下軟的雙層軟弱地基中的不同土層進(jìn)行針對(duì)性地處理，達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目的。
文檔編號(hào)E02D5/34GK101514550SQ20091002611
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者劉松玉, 宮能和, 易耀林, 杜延軍, 緋 經(jīng) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)