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水泥搅拌桩在珠海市软土区域市政工程中的应用研究.pdf
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1、工程设备与材料 1002023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究摘要:软土地基的改良及处理是工程界一项值得持续深入研究的方向。软土地基处理常采用水泥搅拌桩工艺,其在珠海部分区域的市政工程处理效果不理想。文章结合珠海地区复杂的软土地基地质条件,总结水泥搅拌桩在软土区域市政工程中的应用经验,以期共同提升市政工程软土地基处理的质量。关键词:市政工程;软土地基;水泥搅拌桩;沉降;堆载Abstract:The improvement and treatment of soft soil foundation is a direction worthy of continuous and
2、in-depth research in the engineering field.Cement mixing pile technology is often used for soft soil foundation treatment,but its treatment effect in municipal engineering in some areas of Zhuhai is not ideal.The paper summarizes the application experience of cement mixing piles in municipal enginee
3、ring in soft soil areas based on the complex soft soil foundation geological conditions in Zhuhai,in order to jointly improve the quality of soft soil foundation treatment in municipal engineering.Key Words:municipal engineering;soft soil foundation;cement mixing pile;settlement;heaped load分类号:U415近
4、年来,湿法的水泥搅拌桩工艺在珠海市政工程软土地基处理中的占比越来越高,虽然业内已有大量专家学者对水泥搅拌桩的成桩经验进行了研究1,但针对水泥搅拌桩在部分淤泥层厚、欠固结地域的区域应用总结尚少。珠海市地处珠江出海口,大部分区域水泥搅拌桩在珠海市软土区域市政工程中的应用研究冯国杰珠海市斗门区建设工程质量监督检测站,广东 珠海 519000Research on the Application of Cement Mixing Pile in Municipal Engineering in Soft Soil Areas of Zhuhai CityFENG GuojieConstruction
5、Engineering Quality Supervision and Inspection Station in Doumen District,Zhuhai,Zhuhai 519000,Guangdong,China033.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.为典型的三角洲冲积地质,淤泥层深厚。该市使用了水泥搅拌桩作为软土地基处理的部分市政项目,其通车使用三四年就出现了工后沉降远超设计指标、局部路面隆起等严重影响运营效果的情况。文章旨在剖析珠海软土区域市政工程对水泥搅拌桩的应用经验。1 软土地基对市政工程的影响及其在珠海地域的分布软土地基又叫软弱土层,是建筑
6、受力影响范围内存在的淤泥、淤泥质土、松散粉砂、细砂层、饱和黏土或新近堆填的松散填土等不良土层的简称2,在珠三角区域有广泛分布。软土地基具有渗透系数差,孔隙比大,含水量、压缩性、灵敏度高,抗剪强度低等特性。这些特性对市政工程的质量影响如下:一是软土地基强度低稳定性差,当软土地基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时,其在施工及运营阶段均会产生局部或整体剪切破坏,造成路堤塌方、失稳及桥台破坏等;二是软土地基的流变性明显,在荷载及外部荷载作用下会产生过大的不均匀沉降,极易造成路面开裂破坏、排水不畅及路面损坏等,极端情况下还会导致整个路基失去稳定性,直接影响市政设施的正常使用3。具体沉降指标如表 1
7、所示。表 1 市政项目的具体沉降指标作者简介:冯国杰,男,本科,工程师,研究方向为软土地基处理、结构抗震、质量监督。道路等级桥台与路堤相邻处 涵洞、通道处 一般路段快速路、主干路 0.1 m 0.2 m 0.3 m次干路、支路 0.2 m 0.3 m 0.5 m珠海市软土分布区工程建设指引 珠海地区路工程设备与材料 101工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月桥工程软土地基处理技术指南共同研究了珠海地区淤泥质软土的工程地质特性,认为珠海绝大部分区域为欠固结土区域,并对珠海市的软土地基处理提供了较好的技术支持。珠海富山片区吹填后典型的软土地基如图 1 所示。图 1 珠海
8、富山片区吹填后典型的软土地基整理珠海行政区内 188 个钻孔数据发现,其软土平均厚 19.86 m,按该市的具体行政区划分,斗门区软土厚度平均为 20.72 m,金湾区为 24.20 m,高新区为7.73 m,横琴新区为 28.49 m,香洲区为 12.58 m;软土厚度最厚的情况出现在金湾区三灶镇,可达 50.4 m。例如,斗门区尖峰的 LWAL 住宅小区位于典型的欠固结区域内,其配套道路及内部管网均没有作软土地基处理,目前小区已交付使用了 15 a 左右,小区道路总沉降量为 1.4 1.6 m。该小区内临街商铺到小区路面陆续增加了共超过 10 级的室外阶梯。可见,珠海深厚欠固结的软土区域,
9、其 10 a 左右的沉降量以“m”级为单位,应引起重视。斗门白蕉片区维修后的沉降人行道如图 2 所示。图 2 斗门白蕉片区维修后的沉降人行道2 珠海区域软土地基处理常用设计方案市政道路的软土地基处理方案有一种处理方案和两种或两种以上处理方法构成的复合处理方案,其中一种处理方案主要指换填土层法、排水固结法、强夯法、挤密法、化学加固、复合地基法等4。据不完全统计,近五年来珠海区域的市政工程,其水泥搅拌桩、堆载预压(含真空堆载联合法)、其他处理方案占比分别为63%、24%、13%。3 水泥搅拌桩在软土地基中的作用原理水泥搅拌桩作用在被加固土中时,水泥的掺量很小(一般占被加固土重的 7%15%),水泥
10、的水解和水化反应完全在具有一定活性的介质土围绕下进行,硬化速度缓慢,且作用复杂,其桩身强度增长的过程对比水泥在混凝土中的反应原理则要缓慢得多。3.1 水泥的水解和水化反应水泥搅拌桩通常采用标号不低于 PO32.5 的普通硅酸盐水泥,该水泥主要由 CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3及 SO3等不同氧化物组成,当水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生 成 Ca(OH)2、CaSiO3、CaOAl2O3及 CaFe2O4等化合物,并缓慢以细分状态的胶体形式析出,悬浮于溶液,从而形成水泥搅拌桩的胶体,这可视为水泥搅拌桩的初始形态。3.2 黏土颗粒与水泥水化物的作
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