粉噴樁加固流塑狀軟土地基研究范文

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《安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報》2016年第2期

摘要：

天然地基的含水率高達48．2％～64．2％的流塑狀軟土地基，選擇采用粉噴樁進行加固處理，通過選擇合理的加固方法和合適的施工工藝控制參數(shù)，使得加固后的粉噴樁外觀整齊，樁身灰土均勻，未出現(xiàn)樁身傾斜和斷樁等不良現(xiàn)象。試驗結(jié)果表明：復(fù)合地基承載力特征值fspk≥150kPa，是加固前天然地基承載力的2．50倍以上；壓縮模量是加固前天然地基的7倍以上，大大地減少了建筑物的沉降量和不均勻沉降量，達到了預(yù)期的效果，采用粉噴樁處理流塑狀的軟土地基是可行的。

關(guān)鍵詞：

軟土地基；粉噴樁；承載力特征值；控制參數(shù)；效果分析

0引言

某建筑物基礎(chǔ)底面以下地基土的工程性質(zhì)為：②層（Qal4）淤泥及淤泥質(zhì)土，灰黃～青灰色，呈流塑狀，夾薄層粉土，高壓縮性土層，厚度6．0m左右。該層土的天然含水率為48．2％～64．2％；液性指數(shù)1．26～1．97，壓縮系數(shù)0．858～1．54MPa－1，抗剪強度c＝11．9kPa，＝3．4°，標準貫入擊數(shù)1．2～2．0擊，天然地基承載力特征值fk＝60kPa。③層（Qal4）粉質(zhì)黏土，灰黃色，軟可塑～可塑狀，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，中等壓縮性，層厚5．00m～5．20m，抗剪強度c＝35．5kPa，＝11．5°，標準貫入擊數(shù)5～9擊，天然地基承載力特征值fk＝160kPa。④層（Qal3）細砂，灰黃色，中密～密實狀，中等～低壓縮性，該層未鉆穿，揭露最大層厚6．55m，抗剪強度c＝6．0kPa，＝30°，標準貫入擊數(shù)25～42擊，天然地基承載力特征值fk＝200kPa。設(shè)計要求的地基承載力特征值為130kPa，而基礎(chǔ)底面以下主要持力層②層的天然地基承載力不滿足設(shè)計要求，必須對此進行加固處理。

1加固方案的確定

1．1方案的選擇建筑物基礎(chǔ)底面以下為②層淤泥及淤泥質(zhì)土，厚度6．0m左右，呈流塑狀。根據(jù)上部荷載計算出基礎(chǔ)底面以下的地基承載力特征值不小于130kPa。故選用水泥粉體攪拌法（粉噴樁，下同）進行加固處理。其主要設(shè)計參數(shù)指標為：樁徑500mm，樁中心距1．0m，呈梅花型布樁，樁身穿過②層淤泥及淤泥質(zhì)土層進入③層粉質(zhì)黏土層的深度不小于1．50m。樁身水泥土28d齡期的無側(cè)限抗壓強度不小于1．70MPa。樁頂高程為13．60m，樁底高程6．10m，有效樁長7．5m。

2粉噴樁的主要施工工序及控制措施

2．1水泥土的室內(nèi)試驗結(jié)果

試驗選取粉噴樁樁身穿過的②層土中的代表性試樣進行室內(nèi)水泥土的配合比試驗，28d齡期水泥土的摻入量與無側(cè)向抗壓強度成果如表1所列。

2．2施工工藝控制參數(shù)

根據(jù)表1水泥土的室內(nèi)配合比試驗成果，經(jīng)比較分析，擬定粉噴樁在②層淤泥及淤泥質(zhì)土的水泥摻入量按16％，施工摻入量按照室內(nèi)配合比試驗摻入量增加1％，故施工控制摻入量為17％。施工中的主要控制參數(shù)指標如表2所列。

2．3主要施工工序及控制措施

（1）施工場地平整。由于被加固的土層為流塑狀的淤泥和淤泥質(zhì)軟土，為了避免施工過程中樁機的移動造成對未凝固水泥土樁身的擠壓破壞，產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象，將建基面以上的雜物等清除后采用素土回填并壓實，回填素土厚度不小于1．50m。

（2）施工分序。為了避免施工中振動、攪拌對相鄰樁體的影響，粉噴樁的施工中采用間隔跳打的方式進行。2序樁與1序樁之間的施工間隔時間＞24h。

（3）持力層位置的確定。為了保證樁端進入持力層位置，施工中對持力層位置的確定標準必須同時滿足下列兩方面要求，一是進入③層粉質(zhì)黏土不少于1．50m，二是鉆進采用3檔時的電流表電流值達到70～80A，并持續(xù)鉆進30s以上。

（4）樁底留灰。當(dāng)鉆進達到樁底時，原位攪拌使樁底土體充分松動、粉碎，不提升邊攪拌邊送灰，使得樁底留灰量不少于60kg。（5）噴灰提升。為保證樁身噴灰的均勻性，噴灰采用“2噴2攪”的方式進行，即第1次鉆進達到孔底后，提升噴灰，噴灰量按照30kg／m控制，當(dāng)噴灰達到樁頂后再下沉噴灰，噴灰量仍按照30kg／m控制，直至樁底。噴灰時均采用3檔位均速提升，從而使樁身達到規(guī)定配合比的水泥摻入量。（4）停止送灰。每次噴灰的停灰面均需達到樁頂設(shè)計標高500mm以上。

（5）復(fù)攪下沉。噴灰攪拌完成后，再對樁身全程進行1次復(fù)攪。

（6）意外停灰的處理。施工過程中，因故停灰時，需及時查明原因，在恢復(fù)送灰前將攪拌頭下沉至停灰點以下0．50m處，恢復(fù)供灰時，再噴灰攪拌提升。

3效果檢驗及分析

3．1樁身水泥土的輕便觸探試驗

施工過程中對樁身水泥土采用輕便觸探試驗的方法［3］進行檢驗，為了避免將已凝固的水泥土樁身打碎而破壞，在樁身水泥土齡期達到24h后，即進行輕便觸探試驗，從而確定樁身噴灰量的均勻性和水泥土強度，圖1所示的是1d齡期樁身水泥土與天然地基土N10（貫入度10cm，下同）關(guān)系圖。由圖1可知：貫入度10cm時水泥土樁身1d齡期的錘擊數(shù)為11～40擊，平均值為20．4擊，離差系數(shù)0．45，與其對應(yīng)的加固前天然地基土的錘擊數(shù)為3～10擊，平均值為5．38擊，離差系數(shù)0．42。樁身水泥土的錘擊數(shù)普遍高于對應(yīng)處天然地基土，說明樁身水泥土噴灰和攪拌是均勻和連續(xù)的，隨著齡期的增加樁身水泥土的強度會逐漸增大。由圖中看出樁身深度1．50m～2．0m處錘擊數(shù)偏高是因為該天然地基土層中夾有簿層粉土層所致。

3．2開挖檢查及樁身水泥土抗壓強度試驗

粉噴樁施工完成將樁體開挖至設(shè)計標高后，選擇10根樁沿樁周開挖至樁頂以下1．5m，暴露整個樁體經(jīng)檢查和觀測：水泥土攪拌樁外觀整齊，灰土均勻，未見樁身傾斜和斷樁等不良現(xiàn)象。設(shè)計樁徑為500mm，實測樁徑為508mm～522mm，均大于設(shè)計樁徑。同時采用鉆機連續(xù)抽取粉噴樁樁身水泥土芯樣，觀測樁身為比較堅硬的水泥土凝結(jié)體，強度較高，樁身芯樣較完整、連續(xù)。樁身部位水泥土試樣的無側(cè)限抗壓強度成果如表3所列。

3．3單樁豎向承載力試驗

在場地上隨機地選擇3根單樁進行垂直靜載荷試驗。采用“慢速維持荷載法”加（卸）荷載，最大試驗荷載200kN。試驗成果如表4所列。由表4的試驗結(jié)果可知：單樁極限承載力特征值Qu≥200kN；在承載力特征值100kN作用下，相應(yīng)的樁頂沉降量為2．64mm～5．83mm。

3．4單樁復(fù)合地基承載力試驗

場地上隨機地選擇3處試驗點進行單樁復(fù)合地基和1處試驗點天然地基進行垂直靜載荷試驗［4］，承壓板面積等于1根單樁所承擔(dān)的處理面積，均采用邊長為930mm×930mm正方形鋼質(zhì)承壓板，剛度滿足試驗要求。采用“慢速維持荷載法”加（卸）荷載，試驗成果如表5所列。由表5試驗結(jié)果可知：場地上單樁復(fù)合地基的極限承載力特征值fspk≥300kPa。在承載力特征值fak＝150kPa作用下，產(chǎn)生的沉降量為1．26mm～4．19mm。

3．5加固效果分析

（1）開挖出的樁身檢查和觀測結(jié)果。粉噴樁外觀整齊，樁身灰土均勻，未見樁身傾斜和斷樁等不良現(xiàn)象。實測樁徑均大于設(shè)計樁徑。樁身水泥土勻、連續(xù)。加固后的樁身水泥土的無側(cè)限抗壓強度達到1．96～2．65MPa。

（2）施工過程中抽檢的樁身輕便觸探檢查結(jié)果。樁身水泥土均勻、連續(xù)，未見樁身有夾泥和水泥富集現(xiàn)象。樁身1d齡期的錘擊數(shù)N10較天然地基提高了3～4倍左右，隨著水泥土齡期的增加，樁身水泥土強度的增加幅度會更大，粉噴樁在軟土地基中起到了增強體的作用。

（3）特征值。加固后的水泥土單樁承載力特征值達到100kN以上；單樁復(fù)合地基的極限承載力特征值≥300kPa，復(fù)合地基承載力特征值fak≥150kPa；是加固前天然地基承載力的2．50倍以上，滿足設(shè)計要求，達到了預(yù)期的加固效果。（4）壓縮模量。由復(fù)合地基和天然地基的靜載荷試驗得出加固后的復(fù)合地基的壓縮模量到達27．35～90．98MPa，是加固前天然地基壓縮模量的7倍以上，減少了建筑物的沉降量和不均勻沉降量。

4結(jié)論

對于呈流塑狀的淤泥及淤泥質(zhì)土，通過選擇合理的加固方法和合適的施工工藝控制參數(shù)，能夠達到理想的預(yù)期加固效果。本工程的實踐證明：加固后水泥土粉噴樁外觀整齊，樁身灰土均勻，未出現(xiàn)樁身傾斜和斷樁等不良現(xiàn)象；單樁的承載力特征值fak≥100kN；單樁復(fù)合地基的承載力特征值fspk≥150kPa，是加固前天然地基承載力的2．50倍以上；復(fù)合地基的壓縮模量Es達到27．35～90．98MPa，是加固前天然地基壓縮模量的7倍以上；大大地減少了建筑物的沉降量和不均勻沉降量，采用粉噴樁處理呈流塑狀的淤泥及淤泥質(zhì)土地基是可行的。

參考文獻：

［1］JGJ79－2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］SL237－1999，土工試驗規(guī)程［S］．

［3］GB50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］．

［4］GB50007－2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］．

作者:張家柱 代世軍 單位:安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站 安徽省水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院