杭州留下高速互通改建工程IMS工法地基处理应用试验

发布时间:2020-11-19



项目背景


本项目为杭州留下高速互通改建工程,场地位于留下互通H4匝道桥H4+096~H4+116。工程桩采用预应力管桩,土层以淤泥质土为主。为了增加地基底部抗隆起稳定性,预防道路下沉,提高地基的承载力以及地基的水稳定性,决定进行地基土体加固改良。


随着社会经济发展和城市化进程的不断深入,施工作业空间越来越小,而传统的水泥搅拌桩机械设备尺寸大,施工扰动大,施工质量难以保证,容易产生泥球;另外MJS工法施工工期长。正是在这样的一个大背景下,引进了一种新型工法——IMS工法,此工法很好地解决了以上问题,用于本项目的地基加固中。




IMS工法介绍


IMS工法(Innovative Mixing System)的中文名叫微扰动搅拌工法,这种工法以日本YBM公司研发生产的GI系列设备为施工主体,结合现代化的施工工艺和要求,响应施工过程中的微变形控制理念,代表的是一种革新的搅拌体系,具有功率大、重量轻、施工空间小、施工效率高、施工质量高、对土体扰动小等显著优点。



IMS工法特点

1

机身小巧

拟建场地位于杭州市萧山区市心南路与03省道交叉口西北侧,东侧临近在运营的地铁2号线朝阳站。拟建场地属于冲湖积平原地貌;场地现状为空地,南侧、东侧有水塘分布,东北侧区域排放有泥浆;场地地势较平坦。场地地面标高约506~765m。

项目西侧采用基坑围护结构采用SMW工法+一道双拼支撑的围护方式,东侧临近地铁,采用TRD工法做止水帷幕,采用MJS高压旋喷工法做重力式挡墙和接头处加强。

▲IMS工法设备—机身小巧

▲IMS工法设备—设备自重小

2

高质量搅拌

IMS工法高质量的搅拌与钻头的特殊构造是分不开的,钻头的最下方是切削叶片,它是锯齿状的,主要作用是增加整个钻头的掘进能力,在转动的同时减少对周围土体的拖带作用,出浆口也设置在切削叶片上,当成桩直径小于1m时,采用单出浆口注浆,桩径大于1m时,则采用双出浆口注浆。第二道是自由叶片,自由叶片在搅拌时是不旋转的,他的主要作用就是为了防止粘性土黏附钻杆产生泥球。最上部是十字形的搅拌叶片,叶片之间间距较小,主要也是为了提高土体搅拌质量。


▲ IMS工法设备—钻头构造

3

环境影响小

IMS钻机钻杆为六边形构造,在搅动时与孔壁间存在空隙,可作为自然排气通道,降低地内应力,从而减小扰动。注浆压力小,只有1MPa,且无需空气压力辅助。

▲IMS工法设备—钻杆构造

4

大深度、高精度施工

IMS工法可以做到高精度、高质量的施工,操作室内可以实时监控钻杆垂直度、深度、转数等数据情况。

▲ IMS工法设备—数据实时可见

5

可打设斜桩

IMS工法桩机还可以进行斜桩施工,钻杆与地面的夹角最小可以做到35度。

▲IMS工法设备——可打设斜桩




项目施工及芯样检测结果

本项目为杭州留下高速互通改建工程,场地位于留下互通H4匝道桥H4+096~H4+116。其中,IMS工法桩位于H4+104~H4+110,设计加固的深度根据不同的对象采用不同的加固深度。本设计基底加固有效桩长均为8米~13米,设置于原预应力管桩中心。如图8~图14所示。

▲IMS工法桩布置图

▲项目施工过程中

▲现场进行取芯

▲ IMS取芯芯样

▲ ZS3养护14d抗压破坏情况

▲ ZS3养护28d抗压破坏情况

▲IMS搅拌桩芯样检测结果


由检测结果可知,IMS搅拌桩的14d和28d两组抗压强度均在2.5Mpa以上,成桩质量好。



结论

基于分析现场试验成果分析,获得主要结论如下:


(1)IMS工法桩利用钻头升降时同步搅拌、注浆的工艺,在成桩阶段可选择不同施工参数进行施工。在桩身完成稳定后,施工引起的土体扰动总体上较小,一般在±2mm范围内。


(2)桩身强度在14d和28d龄期时都超过了2.5MPa的高强度,成桩质量好。


在交通工程中,桥梁、道路和隧道的建设,无不涉及地基加固以及周边环境影响等问题,而IMS工法的引进与推广,正好为解决这些问题提供了一个有效的途径。IMS工法不仅成桩质量好,而且还对周边环境影响小,并结合不断创新的施工工艺,在交通工程中的应用会越来越广。




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