童振湄

貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550081

軟土地基質(zhì)量對(duì)于工程的總體質(zhì)量有著較大影響，通過(guò)對(duì)此種穩(wěn)固性較差地基的處理，可以顯著增強(qiáng)地基穩(wěn)定性，使得地基含水量控制在合理范圍內(nèi)，可以有效承載道路過(guò)往車輛的荷載作用力，增強(qiáng)防滲能力。目前有很多工程施工使用的地基力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)，在具體建設(shè)之前需要采取挖掘換填、注漿法等工藝對(duì)地基質(zhì)量進(jìn)行合理改善，以此加固土層結(jié)構(gòu)。注漿法應(yīng)用期間使用旋噴樁噴射水泥砂漿較之于常規(guī)使用的其它技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于注漿施工中的成本較少，不會(huì)對(duì)施工周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，操作簡(jiǎn)單、噪音較小、施工時(shí)間較快，不會(huì)發(fā)生工期延誤等情況，所以基于高壓旋噴樁的注漿技術(shù)在當(dāng)前的多類型工程地基施工中有著極高的應(yīng)用價(jià)值。

1 高壓旋噴樁分析

該種注漿技術(shù)最早出現(xiàn)在日本，由于具有較多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，被我國(guó)引入并大量應(yīng)用在地基處理施工中。在工程地基實(shí)際作業(yè)期間，需要作業(yè)人員先選擇鉆井機(jī)在相應(yīng)施工區(qū)域進(jìn)行鉆入處理，之后調(diào)制注漿使用的水泥砂漿，應(yīng)用高壓泥漿泵將砂漿噴入鉆孔內(nèi)，鉆桿機(jī)在此期間需要緩慢的移動(dòng)并提升鉆桿，借助于高壓作用力將土層結(jié)構(gòu)完全破壞，使得具有加固作用的水泥砂漿可以充分融入到土體中，提供土體的力學(xué)性能。應(yīng)用期間可以根據(jù)工程需要，對(duì)噴漿壓力、鉆桿升高速度等參數(shù)做出合理調(diào)整，從而提高噴漿效果。技術(shù)應(yīng)用時(shí)的噴漿管類型較多，主要有單管、二/三/重管、多重管（雙高壓）[1]。作用原理為：噴漿時(shí)注漿管在鉆機(jī)作用下，其中的噴漿嘴可以被攜帶到相應(yīng)位置，之后再借助后高壓裝置對(duì)水泥砂漿進(jìn)行處理，繼而在20MPa的壓力下，使得水泥砂漿變?yōu)楦邏毫鱽?lái)破壞土層。當(dāng)土體壓力超過(guò)可承受的高壓時(shí)，土體上的土粒會(huì)直接剝落下來(lái)，在噴射漿料的流動(dòng)、重力作用下，土粒會(huì)充分與之混合并重新排列，最終所有混合料會(huì)形成具有較強(qiáng)穩(wěn)定性的圓柱復(fù)合地基，該種地基的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，輕易不會(huì)發(fā)生變形，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)形成一個(gè)閉合的帷幕，避免在水的作用下出現(xiàn)沙土流失、水下滲等問(wèn)題，降低地基發(fā)生變形、沉降的風(fēng)險(xiǎn)[2]。結(jié)合高壓旋噴樁的實(shí)際應(yīng)用情況可知，該技術(shù)在土層性質(zhì)為黃土、淤泥、粘性土等道路的地基加固施工和建筑物臨時(shí)/永久地基處理中應(yīng)用效果理想。如果土層中含有著較多的植物根系、較大石塊、堅(jiān)硬粘性土等物質(zhì)時(shí)不可使用該技術(shù)來(lái)加固土層。

2 復(fù)合地基中應(yīng)用高壓旋噴樁方案分析

在本文的研究中選取的該處地基為某廠酒庫(kù)道路其中一段。長(zhǎng)約144.2m。路面設(shè)計(jì)標(biāo)高為505.700～510.850，原地面標(biāo)高約為501.82～508.29，需填土高度為2～4m。路面寬度為10m。道路下方存在的軟弱土層為：人工填土（雜色，含大量風(fēng)化殘塊，厚度在0.0～7.5m之間，主要由附近場(chǎng)平開挖回填形成，厚度變化較大。分布于以下五棟擬建物間的道路：44#、45#、46#、47#、48#酒庫(kù)）、可塑粘土（黃色為主，含大量風(fēng)化殘塊，風(fēng)化殘塊含量≥30%，厚度在2.0～8.5m之間，總體上厚度變化較大，且出露高程起伏也較大）。道路東南側(cè)為42#、46#酒庫(kù)，西北側(cè)為43#、47#酒庫(kù)。42～48#酒庫(kù)位于沖溝位置，有5～8m軟土層，且地形水豐富，由于施工時(shí)對(duì)工期要求較緊且軟土層較厚不具備換填的施工條件，場(chǎng)地平整后采用高壓旋噴樁對(duì)酒庫(kù)之間的道路軟基進(jìn)行加固，防止路面開裂下沉和酒庫(kù)周圍管道基礎(chǔ)的沉降。

2.1 地基處理方案

根據(jù)對(duì)勘察報(bào)告的分析和計(jì)算。采取部分挖方換填、部分高壓旋噴樁復(fù)合地基加固的方式處理。其中，高壓旋噴樁符合地基加固的處理方案如下：

（1）高壓旋噴樁采用雙管法噴漿施工工藝。采用外徑為42mm的噴射管，鉆孔口徑大于噴射管外徑20～50mm。

（2）旋噴樁有效樁徑為0.8m，樁呈等邊三角形，加固范圍內(nèi)分Ⅰ、Ⅱ兩種加固區(qū)域。覆土高度分別按2.5、5.5m進(jìn)行計(jì)算。沉降值以不大于300mm來(lái)控制。Ⅰ加固區(qū)域樁間距2.2m；Ⅱ加固區(qū)域樁間距1.5m。

（3）水泥漿的水灰比為1∶1，注漿壓力為28MPa，提升速度為0.2m/min。

（4）高壓旋噴樁樁端需到達(dá)強(qiáng)風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖層，高壓旋噴樁平均樁長(zhǎng)約9m，共約2575根。

2.2 承載力驗(yàn)算及沉降計(jì)算

2.2.1 計(jì)算參數(shù)

填土重度r=20kN/m3；

軟土地基重度r=14.7kN/m3，壓縮模量Es=1.6MPa，fak=70kPa；

下臥強(qiáng)風(fēng)化鐵質(zhì)粉砂巖fak=400kPa；

旋噴樁單樁承載力Ra=300kN，壓縮模量Ep=50MPa；

Ⅰ加固區(qū)域樁間距=2.2m；Ⅱ加固區(qū)域樁間距=1.5m。

Ⅰ加固區(qū)域面積置換率m=0.120；Ⅱ加固區(qū)域面積置換率m=0.258；

單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ=0.7；

樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β=0.9。

2.2.2 承載力驗(yàn)算

Ⅰ加固區(qū)域：

復(fù)合地基承載力：

上覆填土自重應(yīng)力及附加荷載：

Ⅱ加固區(qū)域：

復(fù)合地基承載力：

上覆填土自重應(yīng)力及附加荷載：

2.2.3 沉降計(jì)算

Ⅰ加固區(qū)域：

復(fù)合模量：

采用分層總和法計(jì)算主固結(jié)沉降Sc=249.0mm；

沉降系數(shù)ms=1.0；

總沉降S=msSc=249.0mm＜300mm。

Ⅱ加固區(qū)域：

復(fù)合模量：

采用分層總和法計(jì)算主固結(jié)沉降Sc=282.5mm；

沉降系數(shù)ms=1.0；

總沉降S=msSc=282.5mm＜300mm。

2.3 施工及質(zhì)量檢驗(yàn)

施工人員應(yīng)在作業(yè)之前深入到施工現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)明確水泥灰拌和比以及樁長(zhǎng)；在噴漿期間，確保樁體截面積符合設(shè)計(jì)要求，該數(shù)據(jù)受以下因素影響：首先，高壓旋噴樁噴出砂漿時(shí)的壓力越大，砂漿對(duì)于土體造成的破壞作用越大，樁體直徑也隨之會(huì)增長(zhǎng)。其次，壓縮脈動(dòng)氣體因素，在該因素噴射方式影響下氣體質(zhì)量會(huì)增加，尤其是在三噴、二噴管下的高壓旋噴樁作業(yè)中，壓縮脈動(dòng)氣體量較多，土體在該因素作用下破壞嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致樁體截面積會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)增加情況[3]。再次，土體粘聚力因素，如果土體的密實(shí)度較低，且粘聚效果一般時(shí)，土體可以輕而易舉的被高壓旋噴樁的噴漿所破壞，導(dǎo)致樁徑增加。最后，旋噴能量因素，作業(yè)人員對(duì)于單位土體作用的旋噴能量越高，會(huì)對(duì)截面積有著正相關(guān)的影響[4]。所以為了提高施工作業(yè)效率以及質(zhì)量，縮短在居民區(qū)周邊建筑改造的工期，可以從上述4個(gè)因素控制樁體作業(yè)截面積，保證工程可以在既定的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量的完工。

高壓旋噴樁設(shè)計(jì)完畢后，需要作業(yè)人員按照各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行地基注漿加固作業(yè)，并在施工結(jié)束后作業(yè)人員需要檢驗(yàn)加固質(zhì)量，檢驗(yàn)方法包括：開挖檢查、取芯（常規(guī)取芯或軟取芯）、標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)或圍井注水等[5]。其中，以對(duì)樁體強(qiáng)度、完整性和地基承載力的檢驗(yàn)作為主控項(xiàng)目，必須滿足設(shè)計(jì)要求。此外，還需要檢測(cè)樁徑值，工程質(zhì)量檢測(cè)人員可以對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的樁身進(jìn)行質(zhì)量的抽樣檢查，選取其中的幾處樁身測(cè)量最小直徑，如果測(cè)得數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相一致，說(shuō)明樁身設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量均良好[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

高壓旋噴樁在工程地基加固施工中發(fā)揮著非常重要作用，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理的地基承載力以及穩(wěn)定性獲得極大提升，并且施工單位支出的施工成本較低，屬于性價(jià)比較高的一種樁基作業(yè)方案，所以要求設(shè)計(jì)單位在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)高壓旋噴樁的設(shè)計(jì)方法、施工要點(diǎn)及檢測(cè)要求進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)與掌握，之后結(jié)合工程的具體情況，制定符合工程需要的高壓旋噴樁處理方案，提高相應(yīng)工程地基的質(zhì)量和應(yīng)用有效性。