Existen dos métodos de construcción para el refuerzo de cimientos de pilotes con mezcla profunda: pulverización en polvo y hormigón proyectado. Cuando el contenido de humedad natural de la base es superior al 60%, los diseñadores suelen optar por rociar polvo para reducir el contenido de humedad de la base. Sin embargo, cuando el contenido de humedad de la base natural es alto, se utiliza el método de espolvoreado. Debido al efecto de la presión del viento y el flujo de aire durante la construcción con pulverización de polvo, el lodo plástico se licuó debido a las perturbaciones durante el proceso de mezclado y su resistencia no se desarrolló a tiempo, lo que provocó el hundimiento de la pila. A través de pruebas en el sitio de construcción, se demuestra que el uso del método de hormigón proyectado para construir pilotes de mezcla es efectivo para resolver los problemas de hundimiento de pilotes y el costo del proyecto no cambiará mucho, por lo que es factible.
Palabras clave: ingeniería de subrasante con método de pulverización y hundimiento de pilotes de mezcla profunda
1 Introducción:
Después de casi 20 años de desarrollo, debido a la mejora de la tecnología de construcción. y maquinaria de construcción Los pilotes de mezcla maduros y profundos se han utilizado ampliamente para reforzar cimientos de suelos blandos, soporte de pendientes, pozos de cimientos y prevención de filtraciones de presas. Los pilotes de mezcla profunda pueden mejorar la capacidad de carga de los cimientos de suelo blando, reducir los asentamientos y mejorar la estabilidad de las pendientes. Son rápidos, económicos y eficaces. Por lo tanto, se aplican a cimientos de suelo blando en cabezas de puentes de carreteras para acelerar la construcción de carreteras. eliminar o eliminar Aliviar problemas como el salto de vehículos en la cabecera del puente. Los métodos de construcción se dividen en dos métodos: pulverización de polvo y hormigón proyectado. Cuando el contenido de humedad natural de la base es superior al 60%, los diseñadores suelen optar por la pulverización en polvo para reducir el contenido de humedad de la base. Debido a las condiciones geológicas siempre cambiantes, pueden surgir problemas de hundimiento de pilotes con el método de pulverización de polvo si el contenido de humedad del limo es demasiado alto. Resumen: Este artículo analiza los problemas existentes en el proyecto de hundimiento de pilotes con pulverización de polvo, propone métodos de tratamiento y debate con pares.
II. Ejemplos de proyectos
1. Introducción del proyecto
La cabeza de puente de 186 metros de K9 753~K10 836 de una carretera de alta calidad se trata con polvo. montones de spray. Las pilas de pulverización de polvo están dispuestas en un triángulo equilátero, con un diámetro de pila de 50 kg cm, un espaciamiento de pila de 1,5 m, una longitud promedio de pila de 10 m y una proporción de mezcla de cemento de 15. Cuando el equipo de construcción esté calibrado y la unidad de supervisión y el propietario aprueben el plan del pilote de prueba, la unidad de construcción utilizará el método de pulverización de polvo para probar el pilote. * * *Se probaron un total de 59 pilotes, de los cuales 21 eran pilotes hundidos. La profundidad del hundimiento de los pilotes fue generalmente entre 1,1 m y 4,5 m.
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Cemento El mecanismo de refuerzo de los pilotes de mezcla profunda es a través de una serie de reacciones químicas como hidrólisis e hidratación del cemento, intercambio iónico y granulación entre los hidratos de cemento y las partículas del suelo, endurecimiento y carbonización, etc., para formar un Estructura con integridad, estabilidad del agua y cierta resistencia de los pilotes de cemento y suelo. Por tanto, las razones del hundimiento de pilotes se pueden analizar desde dos aspectos: geología y tecnología de construcción.
Geológicamente, debido a la diferente calidad del suelo en cada capa geológica, el efecto del suelo reforzado con cemento también es diferente. En general, se cree que los suelos blandos que contienen caolinita, caolinita, montmorillonita y otros minerales arcillosos tienen mejores efectos de refuerzo, y los suelos arcillosos que contienen illita, cloruro, diáspora y aquellos con alto contenido de materia orgánica y bajo valor de pH. El efecto de refuerzo del suelo cohesivo es pobre. . La diferencia en el contenido de agua en cada capa geológica es también la razón por la cual una serie de reacciones químicas entre el cemento y el suelo conducen a diferentes velocidades de formación de resistencia.
En términos de tecnología de construcción, el cemento y la tierra no se mezclan uniformemente, o ni siquiera el cemento y la tierra se pueden mezclar. Esto está relacionado con varios parámetros de construcción de la maquinaria de construcción, como la velocidad de perforación, la velocidad de la broca, la velocidad de elevación, la presión de pulverización de polvo, la dosificación de cemento, etc. Es necesario probar los pilotes para encontrar parámetros de construcción adecuados basados en diferentes capas geológicas, diferentes calidades del suelo y diferentes presiones del suelo, y controlarlos estrictamente para uniformar el cuerpo del pilote y evitar la formación de cuellos y roturas.
1) Aspectos geológicos
De los 7 pilotes seguidos durante la primera prueba de pilotes, 4 pilotes se hundieron en el lado derecho de la ruta. Al séptimo día después de la prueba del pilote, se extrajeron y probaron dos secciones del pilote, y se encontró que había dos secciones de cemento en el pilote que obviamente no estaban solidificadas.
Al décimo día después de la prueba del pilote, se debe investigar la geología del lugar del hundimiento del pilote. Los estratos específicos de arriba a abajo son los siguientes:
①Relleno de arena: arena de río, espesor de capa de 0,5 m.
② Arcilla limosa: amarillo grisáceo, marrón grisáceo, plástica, ligeramente húmeda a húmeda, convirtiéndose gradualmente en una forma plástica blanda a medida que aumenta la profundidad, espesor de capa 1,2 m
③ Suelo limoso : gris oscuro, gris-negro, plástico blando ~ plástico fluido, saturado, viscosidad fuerte, que contiene aceite, litología uniforme, que contiene humus en el fondo, espesor de capa 6,0 m
④ Arcilla limosa: gris, azul- gris, plástico blando, saturado, duro, uniforme, espesor de capa 1,8 m
⑤ Barro con arena: gris, gris azulado, plástico blando, que contiene una gran cantidad de arena medianamente gruesa, contenido 30 ~ 50, suelta, espesor de capa 1,5 m
⑥ Capa de arena: gris claro, ligeramente densa a medianamente densa, saturada, arena principalmente gruesa, que contiene suelo arcilloso, bien graduada, espesor de capa 1,9 m
⑦ Arena arcillosa limosa: amarillo grisáceo, amarillo marrón, plástico blando, húmedo, contenido 20 ~ 50, litología desigual, espesor de capa 2,6 m
⑧Capa de arena: principalmente arena medianamente gruesa, blanco grisáceo, amarillo grisáceo, Suelo medio denso, saturado, arcilloso, bien graduado, espesor de capa 0,3 m
Los indicadores físicos y mecánicos del suelo blando son muy pobres. El contenido de humedad promedio del suelo limoso es 90, la proporción de huecos naturales es 2,51, corte rápido directo C=6,79 Kpa, φ=7,36.
Según el estudio y análisis geológico anterior, las razones principales son las siguientes:
(1) Dado que el contenido de agua del limo en esta sección es del 90%, la absorción de agua La tasa de cemento en el cuerpo del pilote después de la pulverización del polvo es limitada (50% ~ 60 kg/m), refiriéndose a los resultados de pruebas de proyectos similares, se puede ver que la reducción en el contenido de humedad del suelo reforzado con cemento es menor que la proporción de mezcla de cemento en un corto período de tiempo, es decir, el contenido de humedad del suelo reforzado con limo en esta sección aún está por encima de 75. El suelo y el cemento todavía se encuentran en un estado de plástico fluido a plástico blando cuando se mezclan. Después de rociar 50~60 kg/m de cemento durante 9 m, el peso muerto aumenta en 4500~5400 KN. El módulo de compresión del suelo de cemento en el estado de flujo plástico a plástico blando es pequeño y la compresión del pilote causada por su propio peso es grande. La resistencia al corte del suelo reforzado con cemento es baja, lo que resulta en una gran compresión lateral debido a su propio peso; ;
(2) Después de que el suelo perturbado alrededor del pilote se hunde, el suelo produce una fuerza de fricción negativa hacia abajo en el costado del pilote. Cuando el suelo y el cemento todavía se encuentran en un estado de plástico fluido a plástico blando, con un módulo de compresión pequeño y una resistencia al corte baja, el pilote se hunde bajo la acción de la fricción negativa.
(3) La sensibilidad del limo en esta sección es relativamente grande. La sensibilidad es la relación entre la resistencia a la compresión libre de la muestra original y la resistencia a la compresión libre de la muestra reformada con el mismo contenido de humedad. . A juzgar por el sitio de prueba del pilote, el limo extruido de la superficie del colchón de arena en el sitio del pilote de prueba es muy delgado, lo que indica que la resistencia a la remodelación es muy baja y la sensibilidad es alta.
(4) La pulverización de polvo absorbe el agua del pilote, lo que hace que la presión de los poros del suelo alrededor del pilote se disipe y se hunda, aumentando temporalmente la resistencia a la fricción negativa del pilote, mientras que el suelo reforzado con cemento tiene baja fuerza y crecimiento lento.
En términos generales, en las primeras etapas de la pulverización de polvo, la resistencia del suelo reforzado con cemento no puede soportar el peso propio y la fricción negativa del suelo reforzado con cemento, y se produce el hundimiento de los pilotes.
2) Tecnología de la construcción
En términos de tecnología de la construcción, en vista del problema del hundimiento de los pilotes, combinado con condiciones geológicas adversas, las razones del hundimiento de los pilotes se encuentran en la tecnología de la construcción. . Durante el proceso de prueba del pilote se controlan eficazmente varios parámetros de construcción (velocidad de perforación, velocidad de la broca, velocidad de elevación, presión de pulverización de polvo, dosificación de cemento, etc.). En la segunda prueba de 52 pilotes, se utilizaron diferentes velocidades de perforación, diferentes velocidades de broca, diferentes velocidades de elevación, diferentes presiones de pulverización de polvo y diferentes dosis de cemento para un control estricto. Aunque la cantidad de pulverización de polvo se incrementó a 75 kg/m en el pilote de prueba, el problema del hundimiento del pilote no se ha resuelto.
Mirando nuevamente el sitio de prueba de pilotes, hay una gran cantidad de limo en la superficie del colchón de arena en el sitio de prueba de pilotes. Según el análisis, el limo de plástico blando a plástico fluido se licua debido a la perturbación durante el proceso de mezcla bajo la acción de la presión del viento y el flujo de aire durante la construcción de pulverización de polvo. El limo licuado se precipita hacia la superficie, lo que resulta en una reducción del limo en la pila. cuerpo y hundimiento del pilote.
La razón por la que aumentar la cantidad de pulverización de polvo no puede resolver el problema del hundimiento de la pila es:
(1) Aumentar la cantidad de pulverización de polvo significa aumentar el peso propio de la pila ;
(2) Aumentar la cantidad de pilotes de chorro de pólvora provocará un aumento en la tasa de absorción de agua de los pilotes de chorro de pólvora en el cuerpo del pilote, lo que provocará que la presión de los poros alrededor del cuerpo del pilote aumente rápidamente. se disipa y se hunde, y la fricción negativa sobre el cuerpo del pilote aumentará en un corto período de tiempo.
La resistencia del suelo reforzado con cemento no aumentó significativamente debido al aumento en la cantidad de pulverización de polvo. En la etapa inicial de la pulverización de polvo, la resistencia del suelo reforzado con cemento aún no puede soportar el peso propio y la fricción negativa del suelo reforzado con cemento, lo que provoca el hundimiento del pilote.
3. Método de procesamiento
A través del análisis anterior, el hundimiento del pilote es causado por la alteración del suelo en la etapa inicial de la pulverización de polvo. La resistencia del suelo reforzado con cemento no puede resistir. el peso propio y el peso del suelo reforzado con cemento. Fricción negativa. Agregar una cantidad adecuada de agente de resistencia temprana a la lechada de cemento puede resolver el problema de que la resistencia del cemento y del suelo no puede soportar el peso propio y la fricción negativa de la pila de pulverización de polvo en las primeras etapas de la formación de la pila. Las razones principales:
(1) El agente de resistencia temprana puede aumentar rápidamente la resistencia del suelo reforzado con cemento, y el agente de resistencia temprana se puede mezclar uniformemente con la lechada de cemento
<; p>(2) Cuando cemento La lechada se inyecta en el suelo y sufre una serie de reacciones químicas como hidrólisis e hidratación del cemento, intercambio iónico entre los hidratos de cemento y las partículas del suelo, granulación, endurecimiento y carbonización para convertirse en cemento con integridad. estabilidad del agua y cierta resistencia. Al construir pilotes de tierra, la lechada de cemento en sí tiene suficiente humedad y no necesita absorber agua de la base natural. Esto no disipará la presión de los poros del suelo alrededor del pilote y producirá fricción negativa. la pila.Por lo tanto, se utiliza el método de hormigón proyectado y se agrega una cantidad adecuada de agente de resistencia temprana a la lechada de cemento para resolver el problema de que en la etapa inicial de formación del pilote mediante el método de hormigón proyectado, la resistencia del El suelo reforzado con cemento no puede soportar el peso propio y la fricción negativa del suelo reforzado con cemento, lo que resulta en un problema de hundimiento de pilotes.
Parámetros constructivos del hormigón proyectado:
Diámetro de pila: 50cm
Velocidad de perforación: controlada de 2 a 3 marchas (30 a 50 cm/min).
Lectura del amperímetro: I≥60A al entrar en la capa portante.
Tiempo de mezclado continuo del shotcrete de fondo de pilote: ≥30s.
Velocidad de elevación del hormigón proyectado: ≤30 cm/min
Presión de pulverización: 0,6 ~ 1,0 MPa
Relación agua-cemento de la lechada de cemento: 0,5
Contenido de agente de resistencia temprana (contenido de cemento): 0,8
Tiempo de mezcla de la lechada de cemento: ≥30 minutos (cada mezcla)
La tecnología de construcción de las pilas de mezcla de hormigón proyectado debe estar de acuerdo con las República Popular China Se implementa de acuerdo con las "Especificaciones técnicas para el diseño y construcción de terraplenes de carreteras con cimientos de suelo blando" JTJ017-96 promulgadas por el Ministerio de Transporte. Todo pasó a través del limo y entró en la capa de contención de 50 cm.
Los parámetros de construcción anteriores se probaron en el sitio y la prueba de extracción del núcleo del cuerpo del pilote se realizó siete días después de la prueba. A juzgar por los resultados de extracción del núcleo del cuerpo del pilote, la continuidad e integridad del pilote son buenas y no hay problema de hundimiento del pilote. El propietario organizó la unidad de diseño, la unidad de supervisión y la unidad de construcción para celebrar una reunión especial sobre la tecnología de tratamiento de cimientos blandos y decidió cambiar el método de construcción de pilotes de mezcla original de la cabeza del puente K9 753~K10 836 de 186 m a construcción con hormigón proyectado, y el El precio unitario del contrato original se mantuvo sin cambios. Luego de que se cambió la construcción de esta sección a concreto proyectado, no hubo problema de hundimiento de pilotes, lo que demostró que los pilotes de mezcla construidos con concreto proyectado fueron efectivos para resolver el problema de hundimiento de pilotes. El costo del proyecto no cambia mucho y es económicamente viable.
Tercero, conclusión
Las pilas de mezcla profunda se utilizan para tratar bases blandas con alto contenido de humedad, y la pulverización de polvo se usa a menudo para reducir el contenido de humedad de la base. Cuando se producen problemas de hundimiento de pilotes durante la pulverización de polvo, agregue una cantidad adecuada de agente de resistencia temprana a la lechada de cemento para resolver el problema de hundimiento de pilotes. La práctica ha demostrado que el uso del método de hormigón proyectado para construir pilotes de mezcla para resolver problemas de hundimiento de pilotes es eficaz y económicamente viable.
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