排水固結與攪拌樁在基礎處理中的應用

張志昂，趙 輝，鄭明光

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

東營市王莊灌區續建配套與節水改造工程主要位于利津縣陳莊鎮、汀羅鎮，鹽羅分干樁號6+861～9+370（八東支渠至永新河倒虹末端）。工程全長2.5 km，包括渠道襯砌工程、鹽羅分干穿永新河倒虹吸、口門、拆除盧家園節制閘新建生產橋、支渠進水閘等。在降水施工中，考慮到倒虹吸施工場地覆蓋河流沖積的黏土、粉質黏土、粉土及粉細砂，沉積有序，總體呈現土、砂循環的沉積韻律。場區黏土及粉質黏土為相對隔水層，將施工場地覆蓋區地下水分為3層。潛水區以孔隙水形式存于地表，微承壓水與承壓水區為主要含水層。本工程基礎為軟弱地基和特殊土地基，為使基坑底形成一個干燥、便于人工作業的工作面，針對實際地質情況，需要進行地基處理。

1 基礎處理方案比選

根據王莊灌區地形、地質條件、水頭等情況，初步確定2種基礎處理方案。

方案一：排水固結法。在建基面上游采用全段圍堰法導流，四周設置深井、輕型等豎向排水體，然后預先加載或利用建筑物本身重量分級逐漸加載，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結。

方案二：膠結法。利用水泥漿液、黏土漿液或其他化學漿液，通過在基礎灌注壓入、高壓噴射或機械攪拌，使漿液與土顆粒膠結起來，以改善地基土的物理和力學性質。排水采用明排法，四周開挖排水溝，堆積碎石編織袋、設置護欄阻擋隨承壓水流入建基面的黏土、粉質黏土、粉土及粉細砂，用潛水泵將排水溝中的清水排出。

經過反復分析論證，方案一實際由排水系統和加壓系統兩部分共同組合而成。降水系統通常采用電滲井點、輕型井點、深井井點、管井井點等方法，加壓系統則主要采用堆載預壓和真空預壓。排水固結法的應用條件，除了要有砂井的施工機械和材料外，還必須要有預壓荷載、預壓時間、適用的土類等條件。預壓荷載是其中的關鍵問題，因為施加預壓荷載后才能引起地基土的排水固結。然而施加一個與建筑物相等的荷載較難，小則幾千噸，大則數萬噸，沒有條件施加預壓荷載；方案二改善了地基土的物理和力學性質，然而由于開挖深度在4 m以上，建基面周圍水壓力較大，單純依靠堆積碎石編織袋、設置護欄無法阻擋隨承壓水流入建基面的黏土、粉質黏土、粉土及粉細砂，會給后續主體施工帶來極大困難。

因此，在施工中考慮兩種方案的綜合應用，用膠結法中攪拌樁代替排水固結的加壓系統，及采用降水井降水、輕型井點降水與粉噴樁綜合地基處理方案。

2 施工工藝

2.1 填筑施工平臺

根據施工現場條件，回填材料采用開挖棄土。采用15 t或20 t汽車將棄土運至安裝平臺處，進占法卸料，結合部位采用后退法卸料，采用ZL50裝載機輔助PC230挖掘機將石碴推平，每層填筑厚度為50 cm，然后采用PC230挖掘機來回行走，壓實棄碴。壓實完一層后，進行下一層的填筑，填筑后再壓實。

2.2 粉噴樁施工

1）鉆機定位：將樁機移動到指定樁位。為保證樁位準確，必須使用定位卡，樁位偏差不大于50 mm，導向架和攪拌軸應與地面垂直，垂直度的偏差不應超過1.5%。2）鉆進攪拌：開啟主空壓機，打開送風管道，鉆機正轉下沉，風壓控制在100～150 kPa，勻速鉆進至樁的設計底標高。3）噴粉提升攪拌：開啟副空壓機，將料罐壓力與送灰管壓力調至正常，開閥噴粉并提升。攪拌頭提升至設計樁頂標高以上200～500 mm后停止噴粉。然后再重復鉆進下沉和噴粉提升各一次，即復噴復攪。4）成樁完畢：將鉆頭提升至地面，成樁完畢。

2.3 降水井降水

基坑開挖前在底板高程較低的3#、4#、5#箱涵兩側布置14口25 m深降水井。主要施工工藝為：1）鉆孔。由于該地區土質較松軟，采用回旋鉆機成孔。2）井管制作。井管中的濾管段采用無砂濾水管，透水面積不小于20%。3）下管及濾料。井深達到設計要求后，將孔內泥漿用清水逐漸循環稀釋到比重為1.05以后，立即居中下管，每節管的接頭處包2層尼龍網。下完井管以后，應立即下濾料，濾料的高程超過含水層頂高程20～30 cm。然后用黏土球封填。4）洗井。采用抽水法洗井。濾料填完以后，立即下泵進行抽水，抽至水清后再持續抽12 h，如水繼續保持清澈即可認為井合格。5）下泵。應采用質量較好的水泵。

2.4 輕型井點降水

根據現場具體情況，本工程經常性排水采用輕型井點降排水工藝。井點管應在開挖工作面前埋設，安裝前需計算井點管的埋設深度。

式中：H為井點管的深度，m；H1為井點埋設面至基坑底面距離，取6.0 m；h為基坑中央最深挖掘面至降水曲線點的安全距離，取0.5 m；L為井點管中心至基坑中心的短邊距離，取3 m；i為降水曲線坡度，取1/5；l為濾管長度，取1.4 m。

經計算得H≥8.5 m，取9 m。

基本安裝程序：1）安裝順序。 井點放線定位、安裝高位水泵、鑿孔安裝埋設井點管、布置安裝總管、井點管與總管連接、安裝抽水設備、試抽與檢查、正式投入降水程序。2）井點管埋設。用絞車將簡易井架移到井點位置，將套管水槍對準井點位置，啟動高壓水泵，水壓控制在0.4～0.8 MPa，在水槍高壓水射流沖擊下套管開始下沉，并不斷地升降套管與水槍。3）沖洗井管。將15～30 m的膠管插入井點管底部進行注水清洗，直至水清。4）管路安裝。首先用膠墊螺栓把干管連接起來，主干管連接水箱水泵，然后拔掉井點管上端的木塞，再用10#鉛絲綁好，作好冬季降水防凍保溫。5）檢查管路。檢查集水干管與井點管連接的膠管的各個接頭在試抽水時是否有漏氣現象。

3 開挖成果

輕型井點管網全部安裝完畢后進行試抽。當真空度達到550 mmHg(73.33 kPa)，方可進行正式投人抽水。開機后7 d將形成地下降水漏斗，并趨向穩定，土方工程可在降水10 d后開挖。

經過基礎處理，開挖后建基面干燥，地基強度特性、變形特性、滲透特性等符合設計要求，為后續主體工程的施工打下良好基礎。

4 結語

井點降水結合粉噴樁的軟基處理工藝，通過降低地下水位的形式，提高深部地基土的承壓強度，工藝簡單、造價低廉、維護簡便，與傳統排水固結法相比優勢突出，并且充分發揮了井點降水和膠結法各自的優點，地基處理效果良好，具有明顯的經濟、社會效益。

[1]建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2]陳仲頤，葉書麟.基礎工程學[M].北京：中國建筑工業出版社，1990.

[3]葉書麟.地基處理[M].北京：中國建筑工業出版社，1988.

[4]林宗元.巖土工程治理手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1993.