粉噴樁在流塑狀淤泥中沉井地基處理中的應用

劉小勇

（博天環(huán)境集團股份有限公司,上海 200120）

粉噴樁在流塑狀淤泥中沉井地基處理中的應用

劉小勇

（博天環(huán)境集團股份有限公司,上海 200120）

以東莞市某污水處理廠為實例，介紹了飽和水條件下，地質為淤泥層時現(xiàn)有沉井下沉施工過程中存在的突沉、沉速過快和超沉、位移及傾斜過大等現(xiàn)象，提供了一種采用水泥粉噴樁的沉井下沉施工方法。

沉井；粉噴樁；流塑狀淤泥

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.044

1 引言

污水處理廠中進水泵房，一般埋深較深，常采用沉井結構。沉井結構剛度大，整體性好，相對于大開挖施工，在施工過程中沉井開挖土方少，在城市污水處理工程中應用廣泛。由于污水處理工程的特殊性，工程施工所在地往往地質條件較差，沉井施工時極易遇到飽和水條件下淤泥地層。淤泥地層具有承載能力差，摩擦系數(shù)小等特性。沉井施工時，易出現(xiàn)突沉、涌土、沉速過快、超沉及傾斜現(xiàn)象，不容易控制，處理不當容易造成經(jīng)濟損失，更為工程建設埋下安全和質量隱患。因此，選擇合理下沉施工方法和地基處理措施就顯得尤為重要。

2 工程及地質概況

2.1 工程情況

廣東省東莞市某污水處理廠日處理量10×104t，污水處理廠中進水泵房埋深較深，且與相臨沉砂池距離較近，擬采用沉井結構。圓形進水泵房，直徑為20m，埋深11m，壁厚為800m，內隔墻厚度800mm，將進水泵房分為2個區(qū)間。

2.2 場地地質情況

1）耕土層：褐灰、灰黑色，濕，軟塑，含少量砂層,厚0.60～2.00m。工程力學性質差，具高壓縮性，強度較低。

2）海陸交互沉積層：灰黑色，飽和，流塑，含粉細砂粒，海陸交互沉積成因,層厚4.00～13.50m。含水率W=58.8%,重度r=16.5kN/m3；本層為低強度、高壓縮性，工程力學性質差，fak=50kPa,Es=2.28MPa。

3）粉質黏土：灰白色，飽和，可塑，主要為粉黏粒組成，含較多的中細砂,層厚10.30～14.70m。含水率W=30.3%,本層中等強度，中高壓縮性，fak=140kPa,Es=5.0MPa。

3 方案選擇及確定

1）一般來說，沉井下沉可選用排水下沉和不排水下沉。采用不排水下沉施工，由于水浮力的作用，減少了沉井自重，對正常下沉穩(wěn)定有利，同時由于保持井內較高水平，減少了涌土、涌砂發(fā)生的幾率。但相對于排水下沉，不排水下沉施工周期較長，對機械及施工要求較高，對于封底及底板混凝土要求高的結構，水下封底混凝土質量不易達到要求。綜合比較，本

工程沉井采用排水下沉方式。

2）本工程采用排水下沉方式，在沉井外側設置止水帷幕[1]。首先，止水帷幕用以阻隔沉井內、外地下水的貫通和相互流動，減少沉井范圍滲水。其次，止水帷幕有足夠的剛度和強度，能夠阻擋土體從基坑處流向基坑內，因此減低底涌的風險。

故在沉井下沉前，在井壁外側1.5m處布置2圈直徑600mm的水泥粉噴樁。樁體相互搭接150mm，樁長16.0m，樁頂同始沉設計地面，水泥摻入量為加固土體的20%。

3）刃腳處設置下沉穩(wěn)定樁[2]：沉井壁厚800mm,設置2排粉噴樁加固軟土層。2圈水泥粉噴樁中，內外2圈水泥粉噴樁設置相同數(shù)目的樁體，且內圈與外圈樁體一一對應。每圈水泥粉噴樁中，各樁體之間間距1000～2000mm，從而形成非連續(xù)、強度適宜的承載墻壁體，對沉井起到承托和導向作用,保證沉井穩(wěn)定下沉。

原土層為淤泥質土層，容許承載力特征值為50kPa,設計粉噴樁水泥摻入量為加固土體的15%。由室內配比試驗，水泥土 7d的抗壓強度達到 1.62MPa，28 d的抗壓強度達到2.7MPa，90d的抗壓強度達到6.16MPa。根據(jù)規(guī)范[3]及當?shù)厥┕そ?jīng)驗[4]，粉噴樁樁身強度折減系數(shù)可取0.25，粉噴樁樁體90d的抗壓強度為1.54MPa。計算樁體單樁承載力時，水泥土采用90d抗壓強度，確定直徑600mm的水泥粉噴樁單樁承載力為120kN,樁距取1000mm，此時下沉穩(wěn)定樁的總體承載力大于沉井自重，可滿足下沉穩(wěn)定的要求。

4）沉井下沉至設計標高后，沉井封底。為了保證沉井正常使用，采用粉噴樁加固噴加固地基，要求復合地基承載力特征值大于沉井正常使用期荷載。

沉井井壁內布置水泥粉噴樁，樁直徑為500mm，樁間距為1000mm，樁長8m，樁頂標高同沉井下沉至設計標高后的刃腳底端標高，水泥摻入量為加固土體的20%，設計復合地基承載力特征值大于150kPa。

粉噴樁布置見圖1。

圖1 沉井及水泥粉噴樁剖面示意圖

4 沉井下沉

下沉過程中，沉井刃腳下灰樁樁體一層，先將井壁范圍內樁頭間隔挖斷，以使剩余樁體被沉井自重壓碎，再人工清除。這就形成了當需要沉井下沉時，只需鑿除樁頭，沉井可憑自重克服土體摩擦力和支撐力而下沉，一旦刃腳沉至樁頭即可止沉的機理。所以下沉速度可以通過挖土深度和人工鑿除井壁范圍樁頭聯(lián)合控制，實現(xiàn)了沉井下沉速度可控，下沉姿態(tài)平穩(wěn)。

5 沉降觀測

沉井位置標高控制是在沉井外部地面及井壁頂部4面設置縱橫十字中心控制線、水準點。沉井垂直度的控制，是在井筒內按4等份標出垂直軸線，各吊線錘1個對準下部標板來控制。沉進下沉時按勤測勤糾的原則作業(yè)，隨時觀測沉降量和垂直度，如果出現(xiàn)不均勻沉降，沉降過快等異常現(xiàn)象，立即停止下沉并采取相應處理措施。

6 沉井封底

沉井下沉至設計標高以上0.1m，停止井內挖土和抽水，使其靠自重下沉至設計標高，再經(jīng)2～3d下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測在8h內沉井自沉量累計不大于10mm時，則進行封底[5]。采用排水法封底方式，將新老混凝土接觸面沖洗干凈，對井底進行修整使之形成鍋形底。封底混凝土達到設計強度50%后，進行底板、內隔墻及頂板施工，完成沉井施工。

7 結論

1)本項目為飽和水條件下，地質為淤泥層時現(xiàn)有沉井下沉施工過程中存在的突沉、涌土、沉速過快和超沉、位移及傾斜過大等現(xiàn)象，提供了一種采用水泥粉噴樁的沉井下沉施工方法。

2)下沉穩(wěn)定樁的重點是確定合適的粉噴樁強度，既保證樁體總體承載力大于沉井自重，同時粉噴樁的強度不宜太高，以免造成沉井下沉鑿樁施工困難。根據(jù)日常施工經(jīng)驗，樁體強度不超過2.0MPa，鑿樁比較容易。樁體施工前，通過不同水泥摻入量配比實驗，確定樁體合適的抗壓強度。

3)本項目的優(yōu)勢是:在飽和水條件下地質為淤泥層的沉井下沉過程中，沉井外側的兩排水泥粉噴樁能有效擋水，保證帷幕內土體穩(wěn)定；刃腳處設置的水泥粉噴樁在軟土層中形成一道強度適宜的承載墻壁體，在沉井下沉過程中就像形成了一道可靠的導軌。通過分節(jié)、分部位鑿除粉噴樁樁頭來調節(jié)支撐力，準確控制沉井姿態(tài)和下沉速度、深度。沉井內的水泥粉噴樁形成的復合地基能作為沉井的穩(wěn)定地基，保證沉井正常使用。

【1】陳鈺林.污水廠沉井泵房在淤泥中的施工方法[J].施工技術，2012，（3）：137-139.

【2】孫樹林，王毅等.流塑狀淤泥中大型泵房沉井施工新法[J].中國給水排水，2000（16）：48-50.

【3】JGJ79—2012建筑地基處理技術規(guī)范[S].

【4】龔曉南.地基處理手冊[K]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

【5】李小東，楊云龍.海淤泥層大型沉井施工[J].山西建筑，2005，31（9）：92-93.

CementM ixingPileon theFlow ModelofM iltin theApplicationoftheOpenCaisson FoundationTreatment

LIUXiao-yong
(PotenEnvironmentGroupCo.,Ltd.,Shanghai 200120，China)

Indongguan,asewage treatmentplantforexample,introduced in thispaper,undertheconditionof thesaturatedwatergeology forsiltlayerexisting in theprocessoftheopen caissonsinking constructionofheavy,heavyspeed too fastand superheavy,displacementand tilttoomuchwaitforaphenomenon,providesacementpowderspraypilesinkingofopencaissonconstructionmethods.

opencaisson；cementm ixingpile；flowmodelofsilt

TU473.2

B

1007-9467（2016）07-00164-03

2016-05-19

劉小勇（1981～），男，江蘇泰州人，工程師，從事給排水結構工程設計與研究，（電子信箱）liugong2010@163.com。