水泥粉噴樁在地基處理中的應(yīng)用

　　摘 要：在土木工程建設(shè)中，經(jīng)常遇到不良的地質(zhì)條件，需要對其進行處理，以滿足結(jié)構(gòu)物對地基的要求。地基處理方法有多種〔1〕，其中水泥粉噴樁地基，在近幾年得到了廣泛的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵字：水泥 噴粉樁 地基 應(yīng)用

　　1、粉噴樁簡介

　　噴粉樁是在學(xué)習(xí)引進國外高壓噴射注漿樁的基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展的新樁型，我國自行創(chuàng)新研制了成套施工機具設(shè)備和工藝，這種樁的優(yōu)點：可加固改良地基，提高地基承載力(2-3倍)和水穩(wěn)性，對環(huán)境無污染，無噪聲，對相鄰建筑物無影響，機具設(shè)備簡單液壓操縱，技術(shù)易于掌握，成樁效率高(8m長樁，每臺樁機每天可完成100根)，加固所需費用較低，造價比灌注樁低40%.噴粉樁適用于7層以下的民用建筑以及在有地下水或土的含水量大于25%的粘性土、砂土、軟土，淤泥質(zhì)土地基中進行淺層(深14m)加固，但是這種樁不適用于雜填土(垃圾土)地基(會使承載力不均勻)同時要求土的含水率不低于23%，否則會造成樁體疏松。

　　2、工程實例

　　2.1、工程概況本工程為南堡鹽場沿街商住樓，地基開挖后局部出現(xiàn)大量淤泥質(zhì)土，土層深度范圍有少量厚度達到3.5米，地質(zhì)勘查部門對該建筑場地的評價是：場地為軟弱場地，屬三類場地土，地下水位在地表以下0.9米。

　　2.2、地基處理要求該建筑的特點是上部荷載較大，而場地土比較軟弱;住宅樓圖紙中基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，要求地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150kpa，場地地基承載力達不到施工條件實測地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為110kpa;允許沉降量≤200mm;業(yè)主要求在盡可能的情況下降低地基處理造價。

　　2.3、處理方案的選擇南堡地區(qū)對這類地基常采用預(yù)制樁或灌注樁，勘察單位也建議采用灌注樁，項目部作出地基處理的方案。經(jīng)過甲方、設(shè)計、監(jiān)理、及建設(shè)主管部門的多方論證、調(diào)查研究及方案造價的比較表明，最終選中我們的地基處理方案。水泥噴粉樁加固處理這種土質(zhì)是適用的。采用攪拌樁比灌注樁更經(jīng)濟，且對周圍環(huán)境的影響更小。

　　2.4、噴粉樁復(fù)合地基設(shè)計設(shè)計有效樁長L=5.5m，樁徑0.5m，加固體室內(nèi)抗壓強度為2Mpa(經(jīng)室內(nèi)試驗確定水泥摻入比為15%)。由文獻1式(9.2.2-2)、(9.2.2―3)算出單樁承載力Rke=140KN;根據(jù)(9.2.2-1)式可算出：住宅樓置換率m=0.3，按此進行樁的布置，布樁采用矩形形式。

　　2.5、施工方法噴粉使用的固化劑為P.O32.5普通硅酸鹽水泥，采用國產(chǎn)PH-5A型噴粉樁機施工。

　　(1)施工前應(yīng)整平場地，定出樁位并編號，組裝架立噴粉樁機，檢查主機及其他各系統(tǒng)工作是否正常。

　　(2)根據(jù)樁位平面布置圖，排樁號和施工流水段，移動攪拌主機對準(zhǔn)設(shè)計樁位。

　　(3)開動攪拌機鉆進50cm后，隨鉆隨噴氣，注意防止堵塞噴粉孔，隨鉆桿鉆進，加固土體在原位被攪動切碎，鉆至設(shè)計深度時停鉆。

　　(4)鉆桿鉆到設(shè)計深度后反向旋轉(zhuǎn)，啟動水泥發(fā)送裝置，將鉆桿邊攪拌邊提升，提升速度宜小于1m/min，強制噴出的粉體與原位土體進行攪拌。待鉆頭提升到距樁頂約2m時，宜降低提升速度。提升到超過設(shè)計高度30-50cm后，關(guān)閉水泥發(fā)送裝置，鉆機原位旋轉(zhuǎn)1min后現(xiàn)繼續(xù)提升到地面。樁體噴粉要求一氣呵成，不得中斷，噴粉壓力控制在0.5-0.8N/MM2.為提高樁體強度及承載力，避免攪拌不均，再在原樁位全長范圍內(nèi)進行得攪1次，樁體即告完成。

　　2.6、確保樁體的強度及完整性關(guān)鍵在于噴粉量的控制和攪拌是否均勻，針對這種情況，施工中采取了以下措施。

　　(1)采用“一噴四攪”工藝，其流程如下。測量放線―樁機就位―開機鉆進到底(噴氣)―反轉(zhuǎn)提升到頂(噴粉)―正轉(zhuǎn)復(fù)攪到底―反轉(zhuǎn)提升到頂(噴氣)―樁機移位。

　　(2)在正式施工前選取一定數(shù)量的樁進行試打，從而確定樁機在本工程地質(zhì)條件下的施工技術(shù)參數(shù)(樁機鉆進速度、提升噴攪速度和復(fù)攪速度、刮灰器轉(zhuǎn)速與噴攪提升速度的配合、空壓機風(fēng)壓和風(fēng)量等)。

　　(3)控制樁位偏差≤5cm，樁垂直度偏差≤1.5%，樁徑偏差<4%，樁長偏差<50mm，每米水泥噴入量與設(shè)計值偏差<3%。

　　(4)采取24h質(zhì)監(jiān)員跟班檢查服務(wù)業(yè)，重點檢查每米的噴粉量、樁長、樁位垂直度及樁機下鉆、上提速度，此外，采用電子秤(計量裝置)對每根樁的噴粉量進行控制，并每米記錄一次噴粉量，以準(zhǔn)確跟蹤第根樁從下到上的質(zhì)量情況，一旦在某個深度出現(xiàn)灰量不足或斷灰情況，可以準(zhǔn)確地進行補噴。

　　(5)若在鉆進或噴粉過程中發(fā)生堵鉆頭、堵管或機械故障，應(yīng)立即停噴提鉆，待處理完畢再進行復(fù)鉆、復(fù)噴。

　　(6)水泥必須經(jīng)過復(fù)檢合格后方能使用。

　　2.7、成樁質(zhì)量檢驗本工程共施打水泥粉噴樁13587根，總延長118880米。經(jīng)業(yè)主同意，采用以下4種成樁檢測方法。

　　(1)輕便觸探：在成樁后7d內(nèi)用輕型動力觸探進行樁體強度檢驗，檢驗數(shù)量為2%，對發(fā)現(xiàn)有問題的樁及時進行補樁處理。共檢測280根樁，發(fā)現(xiàn)問題并補樁20根。

　　(2)樁頭開挖：成樁7d抽取2%樁開挖約60cm深，檢查樁體直徑、樁身邊疆性、灰土拌和均勻性及樁身密實性，共檢驗250根樁，樁身成型情況良好。

　　(3)鉆芯抗壓試驗：成樁28d后，抽取6根樁進行鉆芯檢查，并取樣養(yǎng)護測定樁身抗壓強度、抗剪強度。檢測結(jié)果表明：樁體已達設(shè)計深度，成型良好，采芯率≥75%;樁身試樣抗壓強度值約為3.1～4.6Mpa，粘聚力為1.9Mpa，內(nèi)摩擦解φ為22.1度，均滿足設(shè)計要求。

　　(4)載荷試驗：成樁28d后選取4組進行單樁復(fù)合地基載荷試驗，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79―91)所規(guī)定的試驗方法，確定住宅樓粉噴樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk≥180kpa，滿足設(shè)計要求。隨著齡期增長，地基承載力仍有一定程度的提高。

　　2.8、效果評價本工程采用水泥噴粉樁處理軟弱地基，地基承載力由110kpa提高到180～200kpa，強度增長1倍左右。該建筑物自工程竣工驗收三年來，未發(fā)現(xiàn)地基不均沉降和上部結(jié)構(gòu)裂縫，加固效果良好，該工程獲得南堡開發(fā)區(qū)優(yōu)質(zhì)工程。

　　采用這種方案具有設(shè)備簡單、施工方便快速、無振動、無污染等優(yōu)點，造價低廉，費用比采用灌注樁降低了40%.為甲方節(jié)約資金40萬元。

　　3、注意問題

　　3.1、噴樁不是樁基粉噴樁可以稱為“基樁”，但與樁基中的“基樁”并不完全一樣。二者的具體區(qū)別如下。

　　(1)材料不同。粉噴樁由膠凝材料與原狀土和天然水硬結(jié)形成，基中不摻加粗細(xì)骨料。

　　(2)強度不同。由于組成材料的區(qū)別，粉噴樁強度較低。

　　(3)承載性狀不同。樁基中的樁為剛性樁，直接承擔(dān)建筑物主體結(jié)構(gòu)荷載。粉噴樁在受壓時產(chǎn)生一定的(壓縮)變形，因而屬塑性樁，與樁間土共同作用，通過建筑物基礎(chǔ)間接承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載。

　　(4)單樁承載力的決定因素不同。決定粉噴樁承載力的因素除土對樁的支撐約束外，還有樁身強度。

　　(5)確定標(biāo)準(zhǔn)強度試件的齡期的試件強度，粉噴樁標(biāo)準(zhǔn)強度則采用90d齡期的試件強度。

　　3.2、復(fù)合地基中的土不可忽視粉噴樁作為地基中的一部分，與地基土組成復(fù)合地基共同承擔(dān)上部荷載。因此在樁設(shè)計和樁檢測中不能忽視復(fù)合地基中的土。在對粉噴樁處理地基進行效果檢測時，同樣要進行復(fù)合地基承載力靜載檢驗，而不能僅作單樁承載力檢測。

　　3.3、應(yīng)區(qū)別對待復(fù)合地基承載力復(fù)合地基承載力一般根據(jù)單樁和樁間土承載力之和來確定。復(fù)合地基承載力并不是單樁與土承載力簡單的相加，而就根據(jù)樁所處地層土質(zhì)情況區(qū)別對待。當(dāng)樁身和樁底處于較好土層時，復(fù)合地基在一定荷載下沉降較小，粉噴樁承擔(dān)大部分荷載。由于可壓縮性大，樁間土只能發(fā)揮部分承載力。反之，當(dāng)粉噴樁處于軟弱地層中，地基沉降量大，樁間土才能充分發(fā)揮地基承載力。