SMC勁芯復(fù)合樁演示.ppt

SMC復(fù)合樁的施工方法原理和應(yīng)用 復(fù)合樁的施工方法 獲國家發(fā)明專利 專利號 ZL01108106 6國際專利主分類號 E02D3 10 并獲香港國際新技術(shù)博覽會(huì)金獎(jiǎng) 粉噴復(fù)合樁 獲國家實(shí)用新型專利 專利號 ZL200420024553 2 勁芯復(fù)合樁及施工方法 已申報(bào)國家發(fā)明專利 并已公告 申請?zhí)?2003101127919 公告號 CN1632236A 散粒體注漿復(fù)合樁 實(shí)用型申請?zhí)?200520076119 3 勁性水泥土砂石復(fù)合樁 實(shí)用型申請?zhí)?200520076117 4 鄧亞光 江蘇省如東縣水利電力建筑工程有限公司電話編 226400 D YG SMC三元復(fù)合樁示意圖 用 S 表示柔性砂石樁 柔性散粒體可由碎石 砂 卵石 磚瓦碎塊 鋼渣 礦渣 煤矸石碎塊 砼碎塊 其它建筑垃圾組成 可采用錘擊沉管 振動(dòng)沉管 螺旋成孔 強(qiáng)夯置換 振動(dòng)水沖 氣沖 干振 人工挖孔 水沖等方法成樁 土質(zhì)較軟時(shí)可增大散粒體的粒徑 它對軟土起振密 擠密和置換作用并加速軟土固結(jié)排水作用 但由于樁身是散粒體 在上部荷載作用下其樁身的承載力主要由樁周軟土的側(cè)向約束提供 且荷載傳遞深度僅為樁徑的2 3倍 易產(chǎn)生鼓脹破壞 因而承載力較低 沉降量較大 M 表示半剛性水泥攪拌 主要指水泥土類樁也可為粉煤灰 石灰 爐渣 化學(xué)漿液或混合料 可采用粉噴 濕噴 高壓旋噴 注漿形成水泥土類樁體 其特點(diǎn)是樁體具有較高的膠結(jié)強(qiáng)度 體積較大 造價(jià)較低 但樁身強(qiáng)度受土質(zhì)影響較大 且樁身均勻性較差 在上部荷載使用下 荷載傳遞深度一般為樁徑的5 7倍 一般地基加固后承載力的提高幅度為原地基的二倍左右 C 表示剛性砼樁 一般指高粘結(jié)度 高強(qiáng)度的混凝土類樁 可為預(yù)制的方樁 管樁 也可為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土樁 CFG樁 素砼 鋼樁 木樁等 可采用鉆孔灌注 振動(dòng)沉管 錘擊沉管 夯擊成孔 螺旋鉆孔 人工挖孔 靜壓或二種以上方法結(jié)合成樁 其特點(diǎn)是樁身強(qiáng)度較高 荷載傳遞深度較大 可適用于承載力要求較高 沉降量要求較嚴(yán)的工程 但造價(jià)高 工期長 設(shè)備投資高 且對場地要求高 有時(shí)還有擠土 振動(dòng) 泥漿排污 噪音等環(huán)境問題 且在軟土地基加固工程中 由于樁身材料強(qiáng)度較高而樁身體積相對較小 軟土提供的側(cè)摩阻力和端樁阻力較小 在樁身材料強(qiáng)度未充分發(fā)揮時(shí)由于樁身沉降量較大而達(dá)到極限狀態(tài) 造成樁身材料的強(qiáng)度浪費(fèi) 粉噴樁機(jī)和微型振動(dòng)沉管樁機(jī) 在軟弱土層部位先打砂石樁 S 1 步驟二 步驟一 在部分砂石樁中心打水泥土攪拌樁 2 在砂石樁中心打水泥攪拌樁 形成SM復(fù)合樁 3 SM樁一般先打S樁 再在部分S樁中心施打M樁 形成SM復(fù)合樁 并與未被復(fù)合的S樁形成多元復(fù)合地基 要根據(jù)加固目的充分考慮兩類樁的材料 成份 粒徑 樁徑 樁長 成樁方式 相對位置及在土中的位置 是否插筋 復(fù)合方式以及土質(zhì) 成樁效果等因素 以確保SM樁達(dá)到理想的設(shè)計(jì)效果 如在散粒體樁中心施打水泥土攪拌樁可形成散粒體水泥攪拌復(fù)合樁 砂石水泥土攪拌復(fù)合樁 鋼渣水泥土攪拌復(fù)合樁 碎磚水泥土攪拌復(fù)合樁時(shí) 散粒體樁的樁徑一般較小 材料粒徑也較小 如果土層較軟采用振動(dòng)沉管或錘擊沉管等方法施打散粒體樁容易縮徑時(shí)或不出料時(shí)可采用粉噴樁機(jī)直接噴射干砂攪拌后再進(jìn)行水泥噴射并攪拌或者直接噴射水泥干砂混合體并攪拌 如果土層中含水量較低或用于基坑帷幕止水可用深攪樁機(jī)噴射水泥砂漿并攪拌 這樣形成的水泥砂土復(fù)合攪拌樁強(qiáng)度要高于一般水泥土攪拌樁 如在散粒體樁中心或樁周采用水泥注漿或高壓旋噴可形成散粒體水泥復(fù)合樁 散粒體樁的粒徑和樁徑可以相應(yīng)大一些 應(yīng)考慮有無素砼墊層或承臺 地面砼等情況決定是否進(jìn)行上部封閉或預(yù)留注漿孔 注漿管可在施工散粒體樁時(shí)預(yù)留 如用鋼管結(jié)合高壓水在土中沖孔 在孔中填入粒徑較小的石子或瓜子片 不再拔出鋼管并在上部進(jìn)行封閉注漿可形成鋼管勁芯散粒體水泥復(fù)合樁 可用于基坑支護(hù) 可據(jù)不同施工用途或目的在散粒體中心注其它漿液或混合漿液形成凝固速度不同 強(qiáng)度不同的復(fù)合樁 一 水泥土砂石復(fù)合樁 SM 1 擠密置換作用 一般先施打間距較小 樁徑為220 280mm 樁長達(dá)軟弱土層底的砂石樁 對軟基中較軟弱的部位先行擠密加固 砂性土 和置換加固 飽和軟粘土 提高該部位土體的密度和強(qiáng)度 使該軟弱部位的承載力得到初次提高 2 排水固結(jié)通道作用 1 施工中的快速排水通道 有了細(xì)而密的砂石樁作為排水排氣通道后 會(huì)有大量軟土中的水份在高壓氣體的作用和螺旋形葉片反轉(zhuǎn)成樁時(shí)上部10多噸機(jī)械自重壓力作用下被強(qiáng)制地從砂石樁中排出 2 預(yù)留部分砂石樁構(gòu)成長期排水固結(jié)通道 復(fù)合樁間還留有部分砂石樁作為垂直排水通道與褥墊層中的砂石墊層 水平通道 形成排水系統(tǒng) 將會(huì)在上部工程施工中及工后長期發(fā)揮作用 3 改善樁身顆粒結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)復(fù)合樁體密度 在砂樁中心再施打水泥攪拌樁 相當(dāng)于在水泥土體中又增加了20 30 的中粗砂骨料 由于粗粒骨料的比表面積小 吸附能力小強(qiáng)度高 起 骨架作用 使 粘土基質(zhì) 向 骨架結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)變 改善土粒結(jié)構(gòu) 增強(qiáng)復(fù)合樁體密度 從而大幅度提高樁體的強(qiáng)度和剛度 4 改善樁間軟土狀態(tài) 構(gòu)筑復(fù)合地基 軟土經(jīng)砂石樁和水泥樁綜合加固 產(chǎn)生了排水固結(jié) 振密 擠密 壓密 離子交換 在裂隙部位更明顯 水份被水泥粉體吸附等綜合作用 會(huì)產(chǎn)生含水量降低 密度 強(qiáng)度和壓縮模量提高等物理力學(xué)指標(biāo)改善的現(xiàn)象 MC樁在已經(jīng)施打好的M樁中心施打C樁 形成勁芯水泥土類復(fù)合樁可作為剛性單樁也可作為剛性樁復(fù)合地基中的豎向增強(qiáng)體與與未被復(fù)合的M樁形成多元復(fù)合地基 如果在C樁中含有鋼管 鋼筋等筋材 則該復(fù)合樁具有抗剪 抗彎和抗拔作用 一定要在水泥或其它漿液未硬凝前打入C樁 并保證其同軸度和垂直度 現(xiàn)在已用多種MC樁應(yīng)用在工程實(shí)際中 如 在上海 江陰地區(qū) 將預(yù)制小方樁壓入濕噴樁中形成勁芯水泥土樁 單樁承載力高達(dá)2000KN以上 在常州地區(qū)將管樁壓入粉噴樁中心形成復(fù)合樁 大幅度提高了管樁的單樁承載力 在日本和上海等地將型鋼插入剛施工好的濕噴樁體中形成SMW帷幕 用于基坑支護(hù) 南通 鹽城地區(qū)將振動(dòng)沉管素砼小樁和鋼筋砼小樁打入粉噴樁中心形成勁芯粉噴復(fù)合樁 單樁承載力不低于含外芯在內(nèi)的同體積剛性樁 在天津地區(qū)將管樁壓入高壓噴射注漿的土體中也大幅度提高了管樁的承載力 并使管樁的壓入更加容易和方便 在其它地區(qū)也常用深攪樁先行施工 再壓入管樁或方樁 如先施打C樁 并在C樁中預(yù)設(shè)注漿管進(jìn)行后期注漿加固C樁的樁端或樁側(cè)土層 會(huì)較大的提高C樁的樁阻力和側(cè)摩阻力 如在全國早已推廣應(yīng)用的鉆孔樁后壓漿工法 也可視為MC復(fù)合樁的一種特殊形式 也可在預(yù)制管樁 方樁及現(xiàn)澆砼樁中預(yù)設(shè)注漿管進(jìn)行后期注漿加固 SMC樁在已經(jīng)施工好的SM樁中水泥土未硬凝時(shí)打入或壓入C樁 形成SMC復(fù)合樁 可作剛性單樁使用 也可與未被復(fù)合的S樁 SM樁形成多元復(fù)合地基 如在部分SC樁的散粒體部位進(jìn)行注漿 即形成SCM多元復(fù)合樁 如在夯擴(kuò)載體的散粒體部位預(yù)設(shè)注漿管進(jìn)行后期注漿加固或在部分砂石勁芯復(fù)合樁的砂石部位進(jìn)行后期注漿加固 形成強(qiáng)度較高的復(fù)合樁 在M或SM樁中心再打C樁 形成MC或SMC樁 4 二 勁芯水泥土復(fù)合樁 MC或SMC 在軟基中施打水泥攪拌樁或水泥土砂石復(fù)合樁 在水泥未硬凝時(shí)施打素砼振動(dòng)沉管微型樁勁芯 也可加鋼筋籠或插鋼筋 鋼管形成鋼筋砼勁芯 該復(fù)合樁由水泥攪拌樁或水泥土砂石復(fù)合樁加勁芯兩部分構(gòu)成 一般攪拌樁徑為500 700mm 如用濕噴 樁徑可高達(dá)900mm以上 一般水泥摻入量12 15 樁頂上部可提高3 5 摻灰 并復(fù)攪 一般在南通地區(qū)樁長在8 10m左右 勁芯樁徑為 220 280mm C20 C30可為素砼或CFG 也可加入鋼筋籠 插鋼筋或鋼管形成鋼筋砼勁芯 1 擠密擠擴(kuò)作用 1 勁芯的打入能擠密水泥土體 增加水泥土體密度 而水泥土體干密度的增加可大幅度提高水泥土體的剛度和強(qiáng)度 能彌補(bǔ)粉噴樁中心軟芯和減輕濕噴工藝的攪拌不均現(xiàn)象 2 具有擠擴(kuò)作用 勁芯的打入還會(huì)擠擴(kuò)周圍水泥土體和樁周土體 使樁周土體的界面粗糙緊密 側(cè)摩阻力大幅度提高 3 軟弱土體中粉噴樁先行施工會(huì)改變土體的軟弱狀態(tài) 水泥土體會(huì)在勁芯打入時(shí)起到護(hù)壁作用 素砼勁芯一般不會(huì)發(fā)生 縮頸 現(xiàn)象 2 改善荷載傳遞途徑及深度 水泥攪拌樁主要受力范圍一般在樁頂下5 7D范圍內(nèi) 而復(fù)合樁中由于勁芯的剛度和強(qiáng)度較高 在上部荷載作用下 應(yīng)力會(huì)集中在勁芯部位 再由勁芯縱深傳遞到其側(cè)壁和樁端的水泥土體 成倍地增大了荷載作用于水泥土體的面積而匹配水泥土體產(chǎn)生的較大側(cè)摩阻力和樁端阻力 使復(fù)合樁全長范圍內(nèi)的側(cè)阻力和樁端阻力充分發(fā)揮 3 提高整體強(qiáng)度 剛度 復(fù)合樁的承載力不低于同體積的剛性樁 有鋼筋籠或插筋及鋼管存在時(shí) 可用于基坑圍護(hù)和邊坡穩(wěn)定工程 在相互搭接的M樁或SM樁中心再打C樁 可插筋 鋼筋籠 鋼管或型鋼 形成用于基坑支護(hù)的MC或SMC復(fù)合樁 5 在砂石樁中心再打C樁 形成SC復(fù)合樁 6 SC樁一般先打S樁 再在部分S樁中心施打C樁 形成勁芯散粒體復(fù)合樁 并可與未被復(fù)合的S樁形成多元復(fù)合地基 如在散粒體樁中心施打振動(dòng)沉管灌注樁 由于散粒體被振動(dòng)擠密至樁周軟土形成強(qiáng)度較高的散粒體護(hù)壁復(fù)合體 會(huì)有效防止軟土地基中振動(dòng)沉管砼樁的縮徑現(xiàn)象 同時(shí)散粒體會(huì)快速消散振動(dòng)沉管樁施工時(shí)軟土地基中采生的超孔隙水壓力保證C樁中心不滲水 析漿 保證了復(fù)合樁中勁芯的強(qiáng)度和整體性 S樁的長度可短于 等于或大于C樁 如將散粒體用夯擴(kuò)沉管方法打入土中的持力層部位 即復(fù)合樁底部 再打入C樁 可為預(yù)制管樁 方管 木樁 鋼樁或現(xiàn)澆砼樁 形成現(xiàn)在已成為行業(yè)規(guī)范并大量應(yīng)用的復(fù)合載體夯擴(kuò)樁 三 勁芯砂石復(fù)合樁 SC 先在軟基中施打振動(dòng)沉管砂石樁 再在砂石樁中心施打勁芯樁 素砼 鋼筋砼勁芯或CFG樁 形成勁芯砂石復(fù)合樁 該復(fù)合樁由砂石構(gòu)成外芯 一般先打 280mm的砂石樁 土層特別軟弱時(shí)可復(fù)打 再在其中心施打C20 C30素砼或CFG樁 也可加入鋼筋籠 插筋或鋼管形成鋼筋砼勁芯 1 砂石外芯的護(hù)壁作用 在已施工好的砂石樁中心復(fù)打時(shí)填入素砼形成勁芯 砂石樁外芯會(huì)擠密樁間土 形成較為堅(jiān)硬的砂石土復(fù)合孔壁 起到較好的護(hù)壁作用 保證勁芯的直徑和強(qiáng)度 2 砂石外芯的排水作用 砂石樁的外芯可起到排水作用 可使施工中產(chǎn)生的超孔隙水壓力迅速消散 不會(huì)產(chǎn)生直接施打砼樁 在附近樁中出現(xiàn)泛水 泛砂 冒漿等現(xiàn)象 保證素砼勁芯不出現(xiàn) 離析 現(xiàn)象 3 砂石樁在起到護(hù)壁和排水作用的同時(shí)能改善勁芯與砂石樁 砂石樁與樁周土體的邊界條件 樁周軟土由于砂石及勁芯施工時(shí)的振動(dòng) 擠密 排水固結(jié)作用 其密度 強(qiáng)度 承載力 壓縮模量等物理指標(biāo)會(huì)得到較大的提高 反過來提供較高的摩阻力 暗河浜 在暗河浜部位先打S樁 再在部分S樁中心打M樁或C樁 形成SM或SC復(fù)合樁 并與預(yù)留的S樁組成復(fù)合地基 7 M或C樁 S樁 四 結(jié)論 4 1復(fù)合樁是一種十分適用于沿海軟基處理的經(jīng)濟(jì)有效的新樁型 它綜合了三種類型單元樁的優(yōu)點(diǎn) 能據(jù)土質(zhì)情況 上部結(jié)構(gòu)要求 加固目的有針對性地 靈活地采取多種組合方式 調(diào)整各種樁的樁徑 樁長 摻灰量 強(qiáng)度 顆粒級配 攪拌和復(fù)打次數(shù)等 使復(fù)合樁充分發(fā)揮出樁周軟土摩阻力和樁底阻力又匹配材料強(qiáng)度而產(chǎn)生的足夠高的單樁承載力 且能顯著提高樁間土體強(qiáng)度和對承載的參與度 滿足不同的設(shè)計(jì)要求 4 2水泥土砂石復(fù)合樁利用柔性砂石樁對軟弱部位先行加固 經(jīng)排水固結(jié) 擠密 振密作用 再在部分砂石樁中心施打粉噴樁時(shí)經(jīng)全程復(fù)攪使周圍砂石樁在大量高壓氣體作用和粉噴樁樁機(jī)反轉(zhuǎn)壓密的雙重作用下 會(huì)排出大量水份和氣體 同時(shí)軟土被劈裂 水泥粉被順暢排出與水泥 砂 石 土體攪拌均勻并被強(qiáng)制壓密 且在劈裂處與軟土顆粒產(chǎn)生離子交換作用 快速地改善了樁間土的軟弱狀態(tài) 樁身中的粗粒體改善了樁 體顆粒結(jié)構(gòu) 起到骨架作用 復(fù)合樁體的強(qiáng)度 密度 剛度均得到大幅度提高 同時(shí)也提高了樁間軟土的強(qiáng)度和承載力 如能對復(fù)雜軟基中的特別軟弱部位針對性地加固 避免了開挖 回填 再打樁的繁瑣工序 也可用于基坑支護(hù) 與濕噴工法結(jié)合 還有消除或減少地基液化 黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性 可在特殊土地基處理中發(fā)揮作用 由于復(fù)合樁樁身沉降在施工中迅速完成 減少了工后沉降 縮短了地基穩(wěn)定時(shí)間 預(yù)留砂石樁作為排水通道在工后長期存在并構(gòu)成復(fù)合地基 十分適用于高速公路的軟基處理 如在橋頭部位可再在水泥土復(fù)合樁中打入素砼勁芯 以增強(qiáng)該部位的強(qiáng)度和穩(wěn)定性 減少該部位的沉降 粉噴樁與細(xì)而密微型散粒體樁相復(fù)合 互補(bǔ)增強(qiáng) 相得益彰 極大地提高了粉噴工法在軟土地基中的加固效果和應(yīng)用范圍 4 3勁芯水泥土復(fù)合樁利用大直徑的廉價(jià)水泥土提供摩阻力和端阻力 由勁芯承擔(dān)和縱向傳遞上部荷載 勁芯復(fù)合樁可提供承載力不低于同體積的其它剛性樁 而造價(jià)僅為其一半 在一定范圍內(nèi)代替造價(jià)高 工期長的各種預(yù)制 靜壓樁 鉆孔樁 它還克服了打入樁的噪音 擠土和鉆孔樁的工期長 泥漿排污及靜壓樁的進(jìn)場費(fèi)用高 場地十分松軟時(shí)設(shè)備無法進(jìn)場施工等問題 鋼筋砼勁芯水泥土復(fù)合樁用于基坑支護(hù)時(shí) 外芯起止水帷幕作用 且由于勁芯的打入使外芯之間的嚙合作用加強(qiáng) 抗?jié)B抗剪效果顯著 勁芯中的鋼筋 或鋼管 型鋼 主要起抗剪 抗彎 抗拔作用 其分工明確又協(xié)調(diào)匹配 工期短造價(jià)低 經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果十分明顯 4 4勁芯砂石復(fù)合樁利用砂石外芯進(jìn)行排水 護(hù)壁并有擠密 振密樁間土的作用 保證了勁芯的強(qiáng)度和樁身完整性 有利于樁周土體的固結(jié)排水 避免了在軟土中直接施打砼小樁出現(xiàn)的 縮徑現(xiàn)象 和 豆腐里插筷子 的現(xiàn)象 使勁芯砂石樁多元復(fù)合地基中的各種介質(zhì)協(xié)調(diào)匹配 剛?cè)嵯酀?jì)大幅度提高了整個(gè)地基的強(qiáng)度和均勻性 鋼筋砼勁芯砂石復(fù)合樁可作剛性單樁使用 其側(cè)摩阻力會(huì)高于在軟土中直接施打的剛性樁2倍左右 經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果十分明顯 4 5復(fù)合樁多元復(fù)合地基符合地基處理規(guī)范中提出的 了解本地區(qū)地基處理經(jīng)驗(yàn)和施工條件 選擇多種地基處理措施組成的綜合處理方案 及重視保護(hù)環(huán)境的要求 由于它是常用成熟工法的綜合運(yùn)用 各自樁型均有規(guī)范規(guī)程 符合地基處理規(guī)范中的 技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)合理 確保質(zhì)量 保護(hù)環(huán)境 因地制宜 等要求 4 6由柔性砂石樁 S 半剛性的水泥土樁 M 和剛性的砼勁芯 C 可構(gòu)成多種組合方式的多元復(fù)合地基 SM SC MC SMC 其中MC即是目前大量推廣運(yùn)用的 CM高強(qiáng)復(fù)合地基 和