用粉噴樁法處理浸水軟土地基的分析與研究

付彥亭　江飛

摘 要：文章通過工程實例即河北省邢臺市新欣嘉園住宅小區工程，從粉噴樁的設計、施工和檢測方面對粉噴樁做了詳實的介紹。證實了利用粉噴樁加固軟土地基（尤其是含水量比較大的軟土地基）的有效性和經濟合理性。采用粉噴樁處理軟土地基具有施工進度快、質量高、可靠性好、工后沉降量小的特點，且造價低廉，特別是對浸水軟地基的處理效果最為明顯。

關鍵詞：粉噴樁；浸水軟土地基

粉體噴射攪拌樁（簡稱粉噴樁）是目前國內軟土地基處理中正在推廣的一種技術，是解決軟土地基（尤其是含水量比較高的地基）沉降與穩定滿足設計要求的一種有效方法。粉噴樁法是采用專用機械將粉狀固化材料（生石灰粉、干水泥、干NCS固化劑等）把軟土地基加固形成復合地基的一種軟土加固方法。

在我院設計河北省邢臺市新欣嘉園住宅小區的過程中，發現部分樓座的基礎座在原蘆葦洼地上，此洼地處于常年階段性浸水狀態，上部主要土層為含水量較大的粉土層，地基承載力低，如果不對地基做特殊處理，其承載力以及沉降很難滿足設計要求，如果采用天然地基必然會造成地基失穩、沉降過大等問題，因此對相應樓座地基決定采用粉噴樁法處理，下面就這個具體的事例，對粉噴樁的設計施工檢測做一下詳實的闡述。

1 粉噴樁的設計

本文從實例的地質情況、工程總體設計思路介紹粉噴樁的設計過程。本工程部分樓座的地基上層地基土以粉土為主含水量較高，密實性中等，上部結構為11層的剪力墻結構住宅，采用筏板基礎，上部結構整體剛度較大，經計算天然地基不滿足承載力及地基變形的要求。根據上述實際情況有三種地基處理形式可供選擇：（1）采用砂石級配換填處理選擇下部承載力較高的土層為持力層，上部整體換填級配砂石；（2）粉噴樁復合地基處理，使復合地基滿足設計的承載力及沉降要求；（3）旋噴樁（即素混凝土樁復合地基）復合地基處理。由于本工程地基地下水位高，采用換填法處理換填深度大施工較困難，易坍塌且成本高；考慮到上部結構為11層，荷載不是很大，綜合考慮采用粉噴樁處理為宜。

1.1 地基情況簡介。本工程地基土從上至下由雜填土、耕土及第四系Q4沖洪積形成的粉土、粗砂、淤泥、卵石、角礫等構成，水位標高112.50-114.20m，僅為設計0.000以下1.7米。

1.2 設計計算。采用粉噴樁復合地基。經計算上部結構要求復合地基承載力fsp.k.≥170Kpa。粉噴樁復合地基設計時，考慮利用Ⅳ層卵石、角礫作樁端持力層，為充分發揮樁間土承載力，以及調節不均勻沉降在樁頂部設0.5m厚的砂礫墊層。

設計樁徑D=50cm，有效樁長7.0-9.0m，采用425#普通硅酸鹽水泥，每延米樁體摻入60kg，摻入比約為18%。粉噴樁28天無側抗壓強度qu.=3.0Mpa，干密度>1.6g/cm3。樁中心距1.10m，采用DZW-Ⅱ型粉噴樁機施工，處理面積為70×14=980平方米。

1.2.1 單樁豎向承載力標準值Rdk（取下列二式中小值）

Rdk1=ηfcu.kap

Rdk2=upΣqul-αap.qp

式中：fcu.k-28天無限抗壓強度平均值，此處取值3.η-強度折減系數取0.4，Ap-樁的截面積取0.196m2，Qu-樁周土的摩擦力亞粘土取15Kpa，粗砂、礫石層取30Kpa，淤泥層取12Kpa，Up-樁周長，Qp-樁端天然地基土的承載力標準值取600Kpa，α-樁端天然地基土的承載力折減系數取0.4。

經計算得Rdk1=235.2KN，Rdk2=235.44KN，故取Rdk1。

1.2.2 置換率m

fsp.k=Rdk/Ap+β（1-m）fs.k

式中：fsp.k-復合地基的承載力標準值取200Kpa，fs.k-樁間天然地基土承載力標準值據地質報告取100Kpa，β-樁間土折減系數取0.2，計算得m=0.153，故取m=0.16。

1.2.3 樁數n

粉噴樁處理采用正方形布孔

n=mA/Ap A-基礎底面積

=0.16X980/0.196=800根

1.2.4 沉降計算

經處理后，復合地基的壓縮模量為Es=12MPa，帶入PKPM中JCCAD模塊計算后，樓座的平均沉降量為4.3cm，滿足《建筑地基基礎設計規范》中對于建筑物整體沉降的要求，同時上部結構采用剪力墻結構剛度較大且荷載分布比較均勻，又采用筏板基礎，所以不存在不均沉降。

2 粉噴樁的施工及質量檢測

2.1 施工工藝流程。根據具體情況：下管-粉噴-拔管-檢測。

要注意粉噴樁干法施工機械必須配置經國家計量部門確認的具有能瞬時檢測并記錄出粉體計量裝置及攪拌深度的自動記錄儀。本工程再用干法施工。

2.2 施工要點。粉噴樁施工的場地事先應予平整，清除地上及地下的一切障礙物。水泥土攪拌樁施工前，應根據設計進行工藝性試樁，數量不得少于3根，并且應對工藝試樁的質量進行檢驗，確定施工參數。粉噴樁施工時，停噴面應高于樁頂設計標高500mm，開挖基坑時，應將樁頂以上土層及樁頂施工質量較差的樁段，采用人工挖除。粉噴施工前，應檢查攪拌機械、供粉泵、送氣（粉）管路、接頭和閥門的密封性、可靠性。

2.3 施工質量檢測。施工過程應隨時檢查施工記錄和計量記錄，樁長檢測采用超聲波檢測，樁徑、樁間距檢測采用經緯儀、鋼尺。水泥土攪拌樁復合地基承載力檢驗應采用復合地基靜載荷試驗，驗收檢驗數量不少于總樁數的1%，復合地基靜載荷試驗 數量不少于3組。成樁7天后，采用淺部開挖樁頭進行檢查，開挖深度宜超過停漿面下0.5m，檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查數量不少于總樁數的5%。對變形有嚴格要求的工程，應在成樁28天后，采用雙管單動取樣器鉆取芯樣做水泥土抗壓強度檢驗，檢驗數量為施工總樁數的0.5%，且不少于6根。

2.4 基槽開挖后，應檢驗樁位、樁數與樁頂樁身質量，如不符合設計要求，應采取有效補強措施。

3 理論分析

粉噴樁施工完畢后在樁頂上填0.5m厚的砂礫層，褥墊層的夯填度不應大于0.9。粉噴樁的長度，應根據上部結構對地基承載力和變形的要求確定，并應穿透軟弱土層到達地基承載力相對較高的土層，當設置的樁同時為提高地基穩定性時，其樁長應超過危險滑弧以下不少于2.0m。粉噴樁最大處理深度為15m，屬摩擦樁，剛柔性取決于樁體材料、樁周土模量比、樁的長徑比，樁長大于有效樁長時，柔性樁的承載力不再增加。但增加樁長，能有效減少沉降量。因本工程上部結構荷載較小，同時下部土層比較穩定，所以處理深度取9米能滿足沉降和承載力要求。

4 結語

該項目采用粉噴樁進行地基處理后，經過三年來的沉降觀測未見異樣，且沉降已穩定并在設計允許范圍內，同時沉降量絕對值很小且比較均勻，可見采用粉噴樁處理該地基是合理、有效的、經濟的，值得大家參考。

參考文獻

[1] 中國建筑科學院.建筑地基處理規范JGJ（79-91），1990.

[2] 地基處理手冊，1988.

[3] 第三屆地基處理學術討論會論文集[C].1992.

作者簡介：付彥亭，畢業于河北工業大學，中級職稱，從事結構設計工作；江飛，畢業于河北工業大學，中級職稱，從事結構設計工作。