摘要：本文根據(jù)浙江舟山淺海區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，結(jié)合工程實(shí)例，綜合考慮地基類(lèi)型和性質(zhì)、地下水條件、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載情況、場(chǎng)地環(huán)境、施工設(shè)備性能等因素，通過(guò)全面細(xì)致的施工前期試驗(yàn)工作，對(duì)高壓旋噴樁強(qiáng)度增加過(guò)程，影響強(qiáng)度的主要因素做了詳細(xì)的檢測(cè)和分析，確定了高壓旋噴樁較經(jīng)濟(jì)合理的施工參數(shù)，對(duì)浙江沿海地區(qū)相類(lèi)似的地基處理有較好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁；工程地質(zhì)條件；試樁；合理；施工參數(shù)

Abstract：In this paper，according to the Shallow water engineering geological and hydrogeological conditions，Combined with practical engineering，Considering the foundation types and properties、underwater conditions、substructure types、Load magnitude、site environment、performance of engineering facilities and so on so forth.Through comprehensive and detailed test work in the early construction stage.Have done the detailed analysis for the strength increase process of high-pressure jet grouting piles and fundamental factors which could affect the pile strength，which could be a good reference for the Similar foundation treatment for coastal zones in Zhejiang.

Key word：High-pressure jet grouting piles，engineering geological conditions，pile test，reasonable，construction parameters

一 工程概況

浙江省舟山市地處浙江省東北、上海市東南、杭州灣外緣的東海海域中，擬建工程位于浙江省舟山市岱山縣長(zhǎng)涂港南岸，界于東經(jīng)122°15'，北緯30°14'，處于舟山漁場(chǎng)中心，我國(guó)南北海運(yùn)中點(diǎn)，江海聯(lián)運(yùn)的樞紐。

原漁港護(hù)岸總長(zhǎng)約1000米，于2007年年中開(kāi)始施工，全線護(hù)岸在施工至頂標(biāo)高2.4m（85高程）時(shí)（設(shè)計(jì)頂標(biāo)高3.20米），東側(cè)585.72米于2008年8月1日（農(nóng)歷七月初一）發(fā)生滑坡，留下西側(cè)414.28米。擬建工程需對(duì)剩下的414.28米護(hù)岸進(jìn)行加固.

該護(hù)岸所處場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境較復(fù)雜，在勘察深度50m范圍內(nèi)有6個(gè)土層，見(jiàn)地層剖面圖，其中，上部淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，是本場(chǎng)地地基的中最軟弱的土層，埋藏淺，厚度大（約20m），是本場(chǎng)地地基的主要受壓層。這層飽和軟粘土的存在，構(gòu)成了本場(chǎng)地最不利的工程地質(zhì)條件。上部各主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表：

由于本場(chǎng)地淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層物理力學(xué)性質(zhì)極差，原護(hù)岸施工階段未對(duì)該土層進(jìn)行加固處理，本工程在要求在不破壞現(xiàn)存護(hù)岸的基礎(chǔ)上對(duì)場(chǎng)地上部的軟弱土層進(jìn)行加固處理。以便完成上部尚未完成的工程。

二 地基處理方案的比選

根據(jù)目前掌握的資料適合本場(chǎng)地軟弱地基土加固的方法主要有：

（1）采用砂井和塑料排水板法：然而現(xiàn)有護(hù)岸的灌砌墻體為不透水體，拋石與基礎(chǔ)下部粘性土結(jié)合處，由于擠土作用和多年沉降，拋石間孔隙已經(jīng)被粘性土充填，灌砌墻體前灘涂較原泥面線標(biāo)高上升了約1.3～1.5m，因此灌砌墻前后土體水力聯(lián)系較弱。拋石棱體也可視為不透水體，難以和豎向排水體共同形成有效的連通的排水通道，孔隙水消散緩慢，很難達(dá)到排水固結(jié)的目的。砂井和塑料排水板進(jìn)行軟基處理不可行。

（2）水泥土攪拌樁復(fù)合地基：由于已建護(hù)岸臨海面有拋石護(hù)腳、灌砌墻體，后方陸域上部有2～3米的塊石回填，這些上部結(jié)構(gòu)對(duì)水泥土攪拌樁施工有較大的影響，如果采用開(kāi)挖引孔的辦法把攪拌頭送至軟弱土層，由于水泥土攪拌樁需要較高的置換率才能滿足上部荷載要求，開(kāi)挖引孔需要對(duì)上部結(jié)構(gòu)大開(kāi)大挖，重復(fù)工程量大，因此水泥土攪拌樁不可行。

（3）高壓旋噴樁法：該方法采用鉆孔成孔（直徑約95mm），使噴射頭直達(dá)預(yù)定的深度，以高壓旋轉(zhuǎn)的噴嘴將水泥漿噴入土層與土體混合，由于樁頭較小所以引孔對(duì)上部結(jié)構(gòu)破壞較小，在軟土地基中可以形成較大的樁徑（800～2000mm），樁身強(qiáng)度較高，與樁間土共同作用。形成物理力學(xué)性質(zhì)較好的復(fù)合基礎(chǔ)。

圖1工程地質(zhì)剖面圖

對(duì)這3種方案按照復(fù)合場(chǎng)地實(shí)情，技術(shù)達(dá)標(biāo)，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，施工可行的要求，進(jìn)行了對(duì)比，終因高壓旋噴樁可充分利用原土自然性能，形成復(fù)合地基，樁長(zhǎng)可隨軟土的深度而變化，引孔對(duì)上部結(jié)構(gòu)破壞較小，認(rèn)為選用高壓旋噴樁對(duì)軟弱地基進(jìn)行加固處理較為合理經(jīng)濟(jì)可行。

三 試驗(yàn)研究工作

針對(duì)護(hù)岸軟基加固處理，為確保樁身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，正式施工前，先進(jìn)行試樁工作，包括：水泥摻入量、外摻劑種類(lèi)、水灰比，高壓泵壓力值、噴嘴直徑，為了準(zhǔn)確計(jì)算出每根樁的水泥用量，采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖測(cè)量樁徑，以便準(zhǔn)確控制水泥用量。

注：水泥摻入比aw是指水泥重量與被加固的軟土重量之比。

3.1兩次試樁樁身質(zhì)量檢測(cè)成果

（1）第一次試樁成果：根據(jù)有關(guān)資料初步選定，高壓旋噴樁水泥摻入量控制在25%左右，施工單位誤用了P.C32.5水泥標(biāo)號(hào)，水灰比為1：1，旋噴樁高壓泵的壓力控制在20Mpa，外加硅酸堿（水玻璃）硅酸鈉、硅酸鉀類(lèi)速凝劑。本次共檢測(cè)6枚樁，受檢樁有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表：

3.2兩次試樁檢測(cè)成果對(duì)比分析

（1）兩次試樁共計(jì)12枚受檢樁，水泥漿與軟土攪拌混合28天后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣表面觀察，芯樣多呈短柱狀，連續(xù)性、膠結(jié)性較差，樁身完整性較差，樁身均勻性一般，取芯率較低。樁長(zhǎng)基本滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）將水泥土芯樣斷面切開(kāi)觀察，可見(jiàn)軟弱土中包含較硬的水泥土小顆粒，直徑0.5mm～5mm不等，手捏可碎，含量20～40%不等，說(shuō)明水泥漿液和軟弱土混合欠均勻，部分層段顯示雖然水泥土攪拌較均勻，肉眼觀察含一定的水泥漿液，但強(qiáng)度較低，呈軟可塑狀態(tài)，說(shuō)明水泥土的一系列物理化學(xué)反應(yīng)在28齡期尚未完成。受檢高壓旋噴樁樁身水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值均均未達(dá)到設(shè)計(jì)值。

（3）兩次試樁樁身質(zhì)量均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)第二次試樁水泥標(biāo)號(hào)從復(fù)合硅酸鹽水泥P.C32.5換成普通硅酸鹽水泥P.O42.5后，別的施工參數(shù)不變的情況下，水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值提高了35.9%，水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)效果較顯著。

四 正式施工階段樁身質(zhì)量檢測(cè)成果及對(duì)比分析

根據(jù)高壓旋噴樁兩次試樁樁身質(zhì)量檢測(cè)成果，對(duì)高壓旋噴樁施工參數(shù)調(diào)整如下：高壓旋噴樁水泥摻入量控制在25%左右，水泥標(biāo)號(hào)：P.O42.5，水灰比為0.8：1，旋噴樁高壓泵的壓力控制在20Mpa，外加劑為聚羧酸鹽高性能減水劑。

4.1正式施工階段樁身質(zhì)量檢測(cè)成果

（1）根據(jù)調(diào)整后的施工參數(shù)，正式施工階段第一次鉆孔取芯共檢測(cè)6枚樁，受檢樁有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表：

其中E-44#號(hào)樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)詢問(wèn)施工單位操作人員，估計(jì)是施工時(shí)噴漿頭堵塞或提升速度較快導(dǎo)致水泥土中水泥含量偏低所致，后已進(jìn)行了補(bǔ)樁。

4.2正式施工階段檢測(cè)成果對(duì)比分析

（1）正式施工階段共計(jì)16枚受檢樁，水泥漿與軟土攪拌混合40天后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取樣表觀觀察，芯樣多呈短柱狀，連續(xù)性、膠結(jié)性較好，樁身完整性較好，樁身均勻性一般，樁長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求，大部分樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）將60天左右齡期水泥土芯樣斷面切開(kāi)觀察，芯樣水泥土混合較均勻，切開(kāi)芯樣斷面，極少發(fā)現(xiàn)較硬的水泥土小顆粒，除去個(gè)別由于施工階段操作不規(guī)范造成有缺陷的樁，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求0.6Mpa。

（3）從正式施工第一次檢測(cè)成果和試樁階段檢測(cè)成果數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用40天左右齡期較28天左右齡期各樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值提高了87.9%。說(shuō)明這階段水泥土強(qiáng)度在20～40這個(gè)時(shí)間段強(qiáng)度增長(zhǎng)非?？?。

（4）從正式施工第一次和第二次檢測(cè)成果數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用60天左右齡期較40天左右齡期各樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了39.2%。說(shuō)明這階段水泥土強(qiáng)度在這一階段增長(zhǎng)仍較快。

（5）從正式施工第二次和第三次檢測(cè)成果數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用90天左右齡期較60天左右齡期各樁無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了10.9%。說(shuō)明這階段水泥土強(qiáng)度在這一階段仍在增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度明顯放緩。100天以后水泥土的強(qiáng)度增長(zhǎng)非常緩慢，由于水泥土檢測(cè)數(shù)據(jù)受取樣、土質(zhì)、試和施工條件等多種因素影響，本次施工階段較少統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量無(wú)法反應(yīng)水泥土微弱的強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)。

值得注意的是：3#樁，試樁階段27天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.16Mpa，90天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.61，增長(zhǎng)了9倍，和平均值偏差較大。

（6）水泥土齡期與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。（根據(jù)本次工程檢測(cè)成果）

圖2水泥土齡期與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

五 高壓旋噴樁施工參數(shù)確定的分析和總結(jié)

該工程根據(jù)兩次試樁和正式施工階段三次鉆孔取芯檢測(cè)成果，對(duì)樁基施工參數(shù)進(jìn)行了幾次調(diào)整，樁身質(zhì)量較試樁階段有較大幅提高，滿足設(shè)計(jì)要求，總結(jié)主要有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：

（1）以28天齡期強(qiáng)度作為作為水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度是不合適的。通過(guò)試樁階段和正式施工階段水泥土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)比，28天齡期水泥土強(qiáng)度普遍低，均不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，60天齡期水泥土強(qiáng)度較28天齡期有很大幅度的提高，90天齡期水泥土強(qiáng)度較60天齡期仍有明顯增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度明顯放緩，90天以后水泥土的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度非常緩慢。綜合考慮，采用60天齡期強(qiáng)度作為作為水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度較合適。

分析造成這種現(xiàn)象的原因，水泥土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與混凝土的硬化機(jī)理不同?；炷恋挠不饕撬嘣谔畛淞希幢缺砻娣e不大、活性很弱的介質(zhì)）中進(jìn)行水解和水化作用，所以凝結(jié)速度較快。而在水泥加固土中，由于水泥的摻量很?。▋H占被加固土重的20%～30%）。水泥水解和水化反應(yīng)完全是在有一定活性的介質(zhì)一土的圍繞下進(jìn)行，土體的物理力學(xué)性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)水泥土強(qiáng)度均有較大的影響。水泥土硬化速度緩慢且作用復(fù)雜，其強(qiáng)度增長(zhǎng)的過(guò)程較混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。

（2）高壓旋噴樁正式施工階段水灰比由試樁階段的1：1調(diào)整為0.8：1，調(diào)整后的水灰比較試樁階段1立方米水泥土可減水的重量為1800kg/m3×0.25×（1.0-0.8）=90kg，軟弱土層的天然含水率為W天然=46%，調(diào)整水灰比后水泥土的含水率較試樁階段減少了90 kg÷（1800 kg/m3×0.25+1700 kg/ m3×0.75×0.54）=7.9%。（設(shè)水泥土體密度為1800 kg/m3，根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土密度為1700 kg/ m3，天然含水率為W天然=46%。固體顆粒的百分含量為54%）。

圖3 場(chǎng)地抗壓強(qiáng)度與含水率的關(guān)系

場(chǎng)地抗壓強(qiáng)度與含水率的關(guān)系。Aw=25%，T=28d。（由試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后提供）。

（3）正式施工階段旋噴樁高壓泵的壓力控制在20Mpa，采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的方法確認(rèn)正式施工階段實(shí)際樁徑，開(kāi)挖的兩根旋噴樁直徑為830mm，實(shí)際樁徑與設(shè)計(jì)樁徑偏差為3.75%，水泥的用量是按樁經(jīng)800m摻入量25%配比計(jì)算的，正式施工重新計(jì)算水泥的實(shí)際摻入量約為0.25×（0.82÷0.832）=23.2%。與設(shè)計(jì)偏差為1.8%。

（4）從第兩次試樁成果判斷外加速凝劑對(duì)水泥土硬化的速度和強(qiáng)度的提高作用微乎其微，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第三版，水泥土的抗壓強(qiáng)度隨著土樣的含水量的增加而迅速降低的規(guī)律。該場(chǎng)地上部軟弱土層平均含水量46%，屬于含水量較高土層，正式施工外加劑采用新型的聚羧酸鹽高性能減水劑，該減水劑的作用原理主要通過(guò)分子的主鏈吸附在水泥顆粒表面，能夠有效的阻礙水化反應(yīng)提高其保塑性，從而達(dá)到減少水泥土的含水量和提高水泥粒子的分散效果，從正式施工階段鉆孔取出的芯樣斷面觀察，水泥土混合較均勻?；疚窗l(fā)現(xiàn)或很少發(fā)現(xiàn)試樁階段普遍存在的水泥土中包含水泥硬化小顆粒的現(xiàn)象。

（5）正式施工后將水泥的品種由P.C32.5換成P.O42.5，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79-2002 11.2條文說(shuō)明，水泥標(biāo)號(hào)直接影響水泥土的強(qiáng)度，水泥強(qiáng)度等級(jí)提高10級(jí)，水泥土強(qiáng)度f(wàn)cu約增大20%～30%。從兩次試樁及正式施工的取芯成果看水泥標(biāo)號(hào)從復(fù)合硅酸鹽水泥P.C32.5提高到普通硅酸鹽水泥P.O 42.5后，別的施工參數(shù)不變的情況下，水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值提高了35.9%，水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)效果較顯著。

六 結(jié)束語(yǔ)

高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)因地制宜，綜合考慮地基類(lèi)型和性質(zhì)、地下水條件、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小，場(chǎng)地環(huán)境、施工設(shè)備性能等因素，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，確保工程質(zhì)量。

該工程在正式施工之前，做了較細(xì)致的試驗(yàn)工作，考慮到水泥土在實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件和實(shí)際施工的地質(zhì)環(huán)境相差較大，決定選擇在對(duì)整個(gè)工程有代表性地段打試樁，通過(guò)鉆孔芯樣檢測(cè)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的方法確認(rèn)實(shí)際樁徑，目的是在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下通過(guò)試驗(yàn)確定最經(jīng)濟(jì)合理的施工參數(shù)，避免樁機(jī)全面施工進(jìn)場(chǎng)后由于施工參數(shù)不合理，從而造成延誤工期和工程質(zhì)量不合格的現(xiàn)象。

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作者簡(jiǎn)介：

第一作者通訊地址：舟山市臨城新區(qū)交通大樓3樓 舟山市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院

第一作者簡(jiǎn)介 虞青（1972-），女，注冊(cè)巖土工程師，從事巖土工程勘察設(shè)計(jì)