高壓旋噴樁在黏土軟基處理中的應(yīng)用

黃 志 成

(桂林市勘察設(shè)計(jì)研究院,廣西 桂林 541000)

0 引言

在我國(guó)存在大面積的黏土地區(qū)，在這些地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，通常會(huì)遇到基底持力層為黏土及粉質(zhì)黏土的情況，大多數(shù)情況下需要進(jìn)行加固處理。高壓旋噴樁加固地基的技術(shù)是一種專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的技術(shù)，對(duì)于地基有著很好的加固作用[1，2]，本文結(jié)合桂林某工程應(yīng)用實(shí)例對(duì)高壓旋噴樁在黏土軟基處理的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

1 工程概況

進(jìn)行地基加固處理。

場(chǎng)地土層分區(qū)(見(jiàn)圖1)：Ⅰ區(qū)：基底下部為可塑黏土或可塑粉質(zhì)黏土層分布區(qū)Ⅱ區(qū)：基底下部為軟塑黏土、細(xì)砂或軟塑粉質(zhì)黏土層分布區(qū) Ⅲ區(qū)：基底下部為軟塑黏土或軟塑粉質(zhì)黏土層分布區(qū)。

2 旋噴樁設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)±0.000相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高149.3 m，基底墊層底設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.92 m，絕對(duì)標(biāo)高144.38 m，已開(kāi)挖至基底標(biāo)高?；A(chǔ)范圍內(nèi)地基持力層為黏土層、粉質(zhì)黏土層、細(xì)砂、含

卵石粉質(zhì)黏土層，土層強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)說(shuō)明，處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于180 kPa；根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)說(shuō)明及場(chǎng)地地質(zhì)情況，采用旋噴樁對(duì)本場(chǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的土層進(jìn)行地基加固處理。

高壓旋噴樁設(shè)計(jì)平均樁徑0.55 m，計(jì)算樁周土為場(chǎng)地軟弱土，有效樁長(zhǎng)根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告取值，以稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石層為樁端持力層，取稍密含卵石粉質(zhì)黏土樁端阻力qp=170 kPa。樁側(cè)阻力qs:可塑黏土及可塑粉質(zhì)黏土15 kPa，軟塑粉質(zhì)黏土、細(xì)砂及軟塑黏土為10 kPa，松散含卵石粉質(zhì)黏土為10 kPa，稍密含卵石粉質(zhì)黏土為25 kPa，稍密含卵石粉質(zhì)黏土樁端阻力qp取石灰?guī)r層的170 kPa。根據(jù)場(chǎng)地土情況，本場(chǎng)地旋噴樁fcu取3 000 kPa，樁間土按分區(qū)分別取值，具體計(jì)算如下：

Ⅰ區(qū)：樁間土承載力折減系數(shù)取0.8；場(chǎng)地可塑黏土或可塑粉質(zhì)黏土平均厚度按3.0 m計(jì)，側(cè)阻力取場(chǎng)地可塑黏土及可塑粉質(zhì)黏土15 kPa；樁長(zhǎng)施工至稍密含卵石粉質(zhì)黏土，施工樁長(zhǎng)5.0 m，有效樁長(zhǎng)4.5 m，稍密含卵石粉質(zhì)黏土1.5 m，按JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：計(jì)算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(3.0×15+25×1.5)+0.237×170=183.0 kN。

根據(jù)規(guī)范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為140 kPa，處理至設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值180 kPa，則按規(guī)范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×140>180 kPa,m>10.8%,設(shè)計(jì)取置換率m≥11.0%。

Ⅱ區(qū)：樁間土承載力折減系數(shù)取0.8；施工中Ⅱ區(qū)域土層為軟塑粉質(zhì)黏土層、細(xì)砂或軟塑黏土層分布區(qū)，分布平均厚度按2.5 m計(jì)，側(cè)阻力取場(chǎng)地軟塑黏土及軟塑粉質(zhì)黏土10 kPa；樁端持力層為稍密含卵石粉質(zhì)黏土、稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石層為樁端持力層，施工樁長(zhǎng)5.5 m，有效樁長(zhǎng)5.0 m，稍密含卵石粉質(zhì)黏土2.5 m，計(jì)算樁間土承載力特征值fsk取軟塑粉質(zhì)黏土層或軟塑黏土層地基承載力特征值80 kPa,則按[3]JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范式7.1.6-1，7.1.5-3：計(jì)算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(2.5×10+2.5×25)+0.237×170=191.66 kN。

根據(jù)規(guī)范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為80 kPa，處理至設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值180 kPa，則按規(guī)范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×80>180 kPa,m>17.2%,設(shè)計(jì)取置換率m≥17.5%。

Ⅲ區(qū)：樁間土承載力折減系數(shù)取0.8；施工中Ⅲ區(qū)域土層為軟塑粉質(zhì)黏土或軟塑黏土土層分布區(qū)，稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石層缺失，以軟塑黏土或軟塑粉質(zhì)黏土為樁端持力層，施工樁長(zhǎng)10.0 m，有效樁長(zhǎng)9.5 m，計(jì)算樁間土承載力特征值fsk取軟塑粉質(zhì)黏土或軟塑黏土土層地基承載力特征值80 kPa,則按JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：計(jì)算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(9.5×10)+0.237×170=178.5 kN。

根據(jù)規(guī)范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為80 kPa，處理至設(shè)計(jì)要求的復(fù)合地基承載力特征值180 kPa，則按規(guī)范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×80>180 kPa,m>17.2%,設(shè)計(jì)取置換率m≥17.5%。

旋噴樁設(shè)計(jì)平均樁徑550 mm,設(shè)計(jì)旋噴樁身抗壓強(qiáng)度平均值不小于3.0 MPa,采用32.5強(qiáng)度等級(jí)的復(fù)合硅酸鹽水泥，水灰比1∶1。

3 方案效果

采用單管高壓噴射注漿法(高壓旋噴樁)對(duì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的地基持力層進(jìn)行處理,主要處理本場(chǎng)地黏土、粉質(zhì)黏土層、稍密含粉質(zhì)黏土卵石及含卵石粉質(zhì)黏土層等；處理后地基持力層承載力特征值達(dá)到180 kPa，Ⅰ區(qū)(可塑粉質(zhì)黏土或可塑黏土層分布區(qū))置換率不小于11.0%，Ⅱ區(qū)(軟塑粉質(zhì)黏土層、細(xì)砂或軟塑黏土層分布區(qū))置換率不小于17.5%，Ⅲ區(qū)(軟塑粉質(zhì)黏土層或軟塑黏土層分布區(qū))置換率不小于17.5%，總樁959根，其中Ⅰ區(qū)編號(hào)為1-603號(hào)共603根，Ⅱ區(qū)編號(hào)為604-937號(hào)共334根，Ⅲ區(qū)編號(hào)為938-959號(hào)共22根。

4 旋噴樁施工注意事項(xiàng)

旋噴樁長(zhǎng)控制：Ⅰ區(qū)施工樁長(zhǎng)不小于5.0 m，有效樁長(zhǎng)不小于4.5 m，樁端至稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石，樁以稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石為樁端持力層，且稍密含卵石粉質(zhì)黏土不少于1.5 m。Ⅱ區(qū)施工樁長(zhǎng)不小于5.5 m，有效樁長(zhǎng)不小于5.0 m，樁端至稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石，樁以稍密含卵石粉質(zhì)黏土或稍密～中密含粉質(zhì)黏土卵石為樁端持力層，且稍密含卵石粉質(zhì)黏土不少于2.5 m。Ⅲ區(qū)施工樁長(zhǎng)不小于10 m，有效樁長(zhǎng)不小于9.5 m，樁以軟塑粉質(zhì)黏土層或軟塑黏土層為樁端持力層。

旋噴提升速度20 cm/min左右，旋轉(zhuǎn)速度20 r/min左右，泵壓力不小于26 MPa；旋噴噴射管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100 mm；樁端處應(yīng)停拔并旋噴不少于30 s。遇溶洞、土洞區(qū)域應(yīng)采取超灌措施，保證灌滿。樁頂出露地表區(qū)域，基礎(chǔ)底設(shè)置褥墊層，墊層范圍為基礎(chǔ)底面范圍，墊層厚度為300 mm，墊層材料可采用中砂、粗砂、級(jí)配砂石等，最大粒徑不大于20 mm，夯填度(夯實(shí)后墊層厚度與虛鋪厚度比值)不大于0.9。樁頂開(kāi)挖及清土應(yīng)避免擾動(dòng)樁間土及造成樁身斷裂。施工應(yīng)做好廢泥漿處理，及時(shí)將廢泥漿運(yùn)出或在現(xiàn)場(chǎng)短期堆放后作土方運(yùn)出。

5 質(zhì)量檢測(cè)

旋噴樁施工結(jié)束后應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)復(fù)合地基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。施工質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)檢查施工記錄、樁數(shù)、樁位偏差、褥墊層厚度和樁體試塊抗壓強(qiáng)度等。承載力檢驗(yàn)宜在施工結(jié)束28 d進(jìn)行，其樁身強(qiáng)度應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)荷載條件。復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)的數(shù)量和單樁靜載荷試驗(yàn)的數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%，且每個(gè)單體工程的復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)量不少于3個(gè)點(diǎn)。則單樁靜載試驗(yàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為5根，復(fù)合地基靜載試驗(yàn)檢測(cè)點(diǎn)為5根。成樁質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量不少于施工總樁數(shù)的2%，即檢測(cè)點(diǎn)為20根。旋噴樁處理應(yīng)進(jìn)行施工全過(guò)程監(jiān)測(cè)，施工中應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作，隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量表，并按照規(guī)定的施工工藝對(duì)工序進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。

6 結(jié)語(yǔ)

高壓旋噴樁是目前效果比較好的地基處理方法之一,與傳統(tǒng)的明挖擴(kuò)大深基礎(chǔ)比較,能夠有效地減少開(kāi)挖方量,在黏土地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際操作中應(yīng)該結(jié)合基底持力層情況合理設(shè)計(jì)，并在工程上嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的樁徑、樁數(shù)及強(qiáng)度，以保證處理效果和建筑安全。