高壓旋噴樁在加固既有建筑地基中的應(yīng)用

解 志 浩

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西 太原 030001)

1 概述

高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)、提升，高壓水泥漿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌合形成水泥土的豎向增強(qiáng)體。它適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。

高壓旋噴樁可作為基礎(chǔ)防滲措施，也可作為新建建筑和既有建筑的地基加固措施，其施工應(yīng)根據(jù)工程需要和土質(zhì)條件選用單管法、雙管法和三管法，其加固體形狀可分為柱狀、壁狀、條狀和塊狀。它具有施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、成樁截面大、便于施工、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，對(duì)于在施工場(chǎng)地狹窄、凈空低或者是施工時(shí)不能停止生產(chǎn)、地基變形要求等條件的限制，隨著科技發(fā)展和機(jī)械設(shè)備的改進(jìn)，使高壓旋噴樁有著越來越廣泛的應(yīng)用。

高壓旋噴樁加固既有建筑地基屬于地基托換加固的一種方法。當(dāng)既有建筑地基承載力不足，或建筑沉降、傾斜、變形、開裂等超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的控制指標(biāo)時(shí)，可將高壓旋噴樁布置在基礎(chǔ)下或基礎(chǔ)邊緣，使基礎(chǔ)部分?jǐn)R置在旋噴樁上，達(dá)到地基加固的目的。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

太原市某學(xué)校學(xué)生公寓樓建于2006年，地上6層，地下1層，地下室層高2.40 m，筏板基礎(chǔ)，基底標(biāo)高-2.95 m，室內(nèi)外高差0.70 m，采用3.0 m厚灰土墊層進(jìn)行處理。建筑南側(cè)約8 m處為高約6.0 m邊坡。在使用過程中發(fā)現(xiàn)該建筑出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，局部墻體出現(xiàn)裂縫，室外地面也出現(xiàn)了不同程度的沉降。經(jīng)65 d沉降觀測(cè)其最大沉降速率達(dá)到1.25 mm/d，最大沉降量34.5 mm，平均沉降量29.2 mm，建筑明顯向南側(cè)傾斜，且沉降速率不收斂。

2.2 工程地質(zhì)條件

為了查明該建筑地基土現(xiàn)狀，為下一步進(jìn)行處理提供依據(jù)，對(duì)該建筑地基進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，根據(jù)其勘察結(jié)果，場(chǎng)地地基土巖性構(gòu)成及分布自上而下分述如下：

實(shí)測(cè)地下水位位于自然地面下9.10 m～10.80 m。

2.3 沉降原因分析

經(jīng)調(diào)查原勘察報(bào)告，場(chǎng)地地基土12 m以上原為濕陷性黃土，且20 m范圍內(nèi)未見地下水，由于南側(cè)邊坡下長(zhǎng)期積水，使該建筑地基浸水，是產(chǎn)生不均勻沉降的主要原因。

2.4 加固方案設(shè)計(jì)

經(jīng)多方研究論證，擬采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固，由于現(xiàn)地面6 m以下地基土浸水，使第③層、④層、⑤層土擾動(dòng)，建議樁端持力層為第⑥層密實(shí)裝粉細(xì)砂層。根據(jù)地質(zhì)條件，采用雙管旋噴法，施工順序采用跳打法。樁徑600 mm，有效樁長(zhǎng)18.0 m，樁端進(jìn)入第⑥層粉細(xì)砂層，共布樁182根，樁位布置見圖1。

采用普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)42.5，注漿壓力20 MPa～25 MPa，流量80 L/min～120 L/min；空壓機(jī)壓力0.7 MPa～0.8 MPa，風(fēng)量1.0 m3/min～2.0 m3/min；注漿管提升速度10 cm/min～20 cm/min，旋轉(zhuǎn)速度10 r/min～20 r/min。漿液水灰比1.0,水泥用量300 kg/m，在樁頂標(biāo)高2 m范圍復(fù)噴一次，旋噴注漿完成后24 h內(nèi)采取水灰比0.5的水泥漿回灌。要求單樁承載力特征值不小于550 kN，樁身強(qiáng)度不小于8 MPa。

2.5 試樁檢測(cè)

施工前先在場(chǎng)地外側(cè)布置3根試樁，試樁施工完成后28 d進(jìn)行試樁，根據(jù)設(shè)計(jì)要求共完成3根單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)；并對(duì)樁身進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)。

1)根據(jù)3根試樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，最大加載量均為1 200 kN,沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，3根試樁的最大沉降量分別為12.31 mm,13.25 mm,16.32 mm，其荷載—沉降曲線呈緩變型，取最大加載量1 200 kN為該3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力，相應(yīng)的單樁豎向抗壓承載力特征值600 kN。

2)對(duì)3根試樁進(jìn)行鉆芯法檢測(cè)，3根試樁芯樣連續(xù)、完整，呈柱狀，攪拌均勻，芯樣堅(jiān)硬，現(xiàn)齡期水泥土芯樣代表值均大于8 MPa。

2.6 高壓旋噴樁施工

本工程的高壓旋噴樁施工主要包括：地表(室外和室內(nèi))至既有建筑基礎(chǔ)地面成孔、基礎(chǔ)底面至灰土墊層底面成孔、旋噴鉆機(jī)就位、在土層中鉆孔、噴射提升、沖洗、清理廢漿、回灌等。

本工程施工的難點(diǎn)在于：

1)筏板基礎(chǔ)+混凝土墊層厚600 mm；

2)筏板基礎(chǔ)下有3.0 m厚灰土墊層，強(qiáng)度較高；

3)地下室凈空2.2 m，地下室門寬900 mm，這些都限制了施工機(jī)具的條件。

針對(duì)上述條件，采取了以下施工措施：

1)室內(nèi)施工時(shí)先采用大行程金剛石套孔機(jī)在混凝土筏板上取芯成孔，成孔直徑75 mm；室外先采用礦用75鉆機(jī)鉆孔至基礎(chǔ)筏板頂面，再用大行程金剛石套孔機(jī)在混凝土筏板上取芯成孔。

2)室內(nèi)采用75鉆機(jī)改裝潛孔錘鉆機(jī)，輪距小于900 mm，每根鉆桿長(zhǎng)度不大于1.0 m；室外直接采用帶淺孔錘旋噴鉆機(jī)在灰土中成孔。

本工程施工質(zhì)量控制重點(diǎn)是：

1)室內(nèi)注漿由于施工凈空的原因需要拆卸鉆桿，繼續(xù)噴漿時(shí)應(yīng)保持不小于0.1 m的搭接長(zhǎng)度。

2)高壓旋噴樁加固工程的成敗關(guān)鍵主要是要控制好樁頂凝固收縮，本工程采用在樁頂2.0 m范圍復(fù)噴和施工完后進(jìn)行回灌的方法進(jìn)行處理，抽取3根樁在施工完7 d后開挖檢查，其樁頭與灰土墊層底面充分接觸，未發(fā)現(xiàn)樁頂面中心下陷的現(xiàn)象。

2.7 加固效果

通過對(duì)該工程施工前、施工中及施工完成后的沉降觀測(cè)，施工前最大沉降速率1.25 mm/d，施工過程中沉降速率未出現(xiàn)明顯減小，在施工完成15 d后最大沉降速率明顯減小至0.25 mm/d，施工完成40 d后最大沉降速率降至0.09 mm/d，后又對(duì)該工程進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)180 d的沉降觀測(cè)，最大沉降速率降至0.04 mm/d，平均0.03 mm/d，未發(fā)現(xiàn)新的墻體裂縫生成，已有墻體裂縫不再開展，達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的穩(wěn)定狀態(tài)。由此可見，地基加固效果明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

根據(jù)本工程的處理結(jié)果，采用高壓旋噴樁加固既有建筑地基取得了良好的效果。高壓旋噴樁以其施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、成樁截面大、成樁質(zhì)量可控、便于施工、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，尤其是在既有建筑施工場(chǎng)地條件限制的條件下，其加固效果明顯、可靠，是一種行之有效的地基處理方法。