旋噴樁在擋墻工程不良地基加固中的應用

楊定志

（中鐵十一局集團第五工程有限公司 重慶沙坪壩 400037）

旋噴樁在擋墻工程不良地基加固中的應用

楊定志

（中鐵十一局集團第五工程有限公司 重慶沙坪壩 400037）

旋噴樁是加固地基處理的一種有效方法，多用于公路、鐵路等工程中，在市政工程的地基處理中應用較少。本文以某市政項目某擋墻工程地基加固為研究對象，簡要介紹了工程概況，通過從多方面比選確定采用旋噴樁進行地基加固，介紹了旋噴樁在本工程項目的優點，詳細闡述了其加固設計、施工技術參數、施工機具的選擇及施工工藝流程，以期給同類工程提供參考。

旋噴樁；擋墻工程；不良地基；加固

1 引言

旋噴樁以其經濟實用的性能，簡單靈活的設計方法，施工速度快等方面的優點，在工程中得到了越來越廣泛的應用。旋噴樁就是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，以高壓設備將粘結漿液（一般為水泥漿液、水泥砂漿、水泥-水玻璃混合漿液等）通過鉆桿端頭的設置的噴漿口，以一定的速度噴入被加固土體，噴嘴在噴漿液時，一邊緩慢旋轉（20r/min）、一邊徐徐提升（大約為10～25cm/min）。高壓漿液形成的射流，持續切削土體，并使切削下來的土與粘結進行充分混合，最終在高壓漿液的有效射程范圍內形成一定形狀的混合物連續堆積成的凝柱體，從而起到加固土體的作用。旋噴樁主要用于提高地基的抗剪強度、改善土的變形性質，使其在上部結構荷載直接作用下，不產生破壞或過大的變形。

2 工程概況

某擋墻工程位于某市某區某片區D06/02地塊，坐落在嘉陵江邊，規劃區平面上呈帶狀，北東-南西向展布。擬設計地坪標高240～270m，建設工程重要性等級為一級。施工場地的西側為填方區，東側為挖方區。本項目的擋墻體積有55000m3，有樁板式擋墻、重力式擋墻、扶壁式擋墻和錨桿擋土墻等多種形式。

3 地基處理方案比選

由于處于填方區域的擋墻工程基礎以下10～30m深度范圍為新近回填土，基本未固結，填料的直徑為5～392cm，土石比0：10～3：7，加之處于前期平場工程的邊緣，對土體的回填壓實不到位，導致填方區域的回填土體不密實，經檢測地基承載力低于設計要求。為確保擋墻工程施工后的安全性、穩定性，需要對基地進行加固處理，以使地基的承載力滿足設計要求。此外，由于本項目的工期緊張，需要采取快速有效的施工方法進行地基加固才能保證后續擋墻的施工，從而確保工程工期。

目前，常用的地基加固方式有鉆孔注漿、CFG樁、旋噴樁等，經組織技術和預算人員結合現場施工條件，從工期、成本、安全和質量等方面進行綜合分析后，最終確定采用旋噴樁進行擋墻工程的地基加固。旋噴樁的主要優點是施工簡便，施工速度快，固結體形狀可以控制，既可垂直噴射亦可水平和傾斜噴射，有較好的耐久性；材料價格低廉，漿液集中，流失較少；設備簡單，管理方便；從而達到改善土體的變形模量，提高地基土的抗剪強度，提高被加固土體的承載力，減少和防止地基的不均勻沉降的目的。

4 旋噴樁的加固設計

4.1 樁徑和樁長的確定

根據國內許多工程實例中雙管旋噴工藝成樁樁徑及本工程需要補強的地基承載力，經計算后取樁徑d＝0.7m，樁中心距s＝1.40m，樁位呈正方形在擋墻地基范圍內滿布，設計總樁數為787根。根據地質勘察報告樁端伸入4號土層內1m，有效樁長為6～14.5m，實際樁長為6.5～15m，樁頂部預留0.5m的樁頭。

4.2 復合地基承載力的估算

因采用旋噴樁處理的地基，屬于復合地基，但是沒有進行現場復合地基載荷試驗，因此fsp，k按下式計算：

式中：fsp，k-復合地基承載力標準，kPa；fs，k-樁間天然地基土承載力標準值，kPa；Ae-樁承擔的處理面積，m2；Ap-樁平均截面面積，m2；β-樁間天然地基土承載力折減系數，現取值為0.4；Rkd-單樁承載力標準值，kN。根據建筑地基處理技術規范（JGJ79-2002），取式（1）、式（2）中的最小值。

式中：fcu-樁身試塊的無側限抗壓強度平均值，kPa；η-樁強度折減系數；qsi-樁周第i層土的摩擦力，kPa；qp-樁端天然地基土的承載力標準值，kPa；Li-樁周第i層土的厚度，m；α-樁端天然土的承載力折減系數。

結合擋墻工程實測地基承載力，經計算本工程中參數取值如下：AP＝0.385m2，Ae＝1.966m2，β 取 0.5，α 取 0.25，η 取 0.33，fcu 取2400kPa，qp 取 150kPa，Li取 6.0m（取最小值），η 取 0.4，則 Rkd取值為229kPa。

經計算 fsp，k＝[Rkd+β×fs，k×（As-AP）]/Ae＝161.6kPa，滿足結構設計要求的150kPa。

5 旋噴樁施工技術參數及施工機具選型

5.1 旋噴樁施工技術參數

根據圖紙及規范對施工質量的要求，結合現場試樁的結果，經組織技術人員研究確定了旋噴樁的施工技術參數，具體如表1所示。

5.2 施工機具選型

根據施工現場的地質條件和旋噴樁施工技術參數，旋噴樁采用XY-100地質鉆機施鉆引孔，引孔大小為φ70mm，引孔鉆進至強風化圍巖2m以下，再進行旋轉噴漿，噴漿采用雙管法，旋噴樁需進入相對不透水層不少于1.5m。施工主要施工機具型號及主要技術參數如表2所示。

表1

表2

6 旋挖樁施工工藝流程

6.1 測量定位

先采用土石方施工機械平整施工場地，再依據測量坐標和樁位布置圖，準確放出旋噴樁的。

6.2 鉆機就位與鉆孔

首先將鉆機移至施工場地標示出的樁位處，在鉆機就位后對其做水平校正，通過不斷調整使其鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，保證成孔偏斜率不超過0.8%；同時，在校直和糾偏中，從相互垂直兩個的方向利用錘球進行檢查，錘球的高度不得少于2m，如果發現偏斜，應及時在機座下用合適厚度的硬木塊進行調整。開始鉆進實施引孔成孔施工，孔徑為φ70mm，采用套管取芯工藝成孔。

6.3 插管

引孔完成后更換鉆桿為高壓噴漿管，當注漿管置入土層預定深度后應用清水試壓，射水壓力不小于20MPa。若注漿設備和高壓管路安全正常，則可攪拌制作水泥漿開始高壓注漿作業。

6.4 提升噴漿管、攪拌

噴漿管下沉到鉆孔設計底標高后，停止鉆進，不停旋轉，并接通壓縮空氣管道，同時啟動泥漿泵、高壓清水泵、空壓機等機械設備，使鉆機按設定轉速進行旋轉，并用各配套設備的相應儀表控制好壓力、流量和風量，使其分別達到預先計算的數值后開始提升，繼續旋噴和提升，不斷重復這一施工過程一直到達到設計的標高后停止。

6.5 樁頭部分處理

在噴漿管快提升接近樁頂時，要特別注意控制好提升速度。應從樁頂面以下1.0m開始，較樁身提升速度緩慢些提升旋噴，并控制好旋噴時間，再向上慢速旋噴提升0.5m一直到樁頂設計標高。

6.6 清洗

當噴漿結束后，立即清洗高壓泵、輸漿管路、注漿管及噴頭。首先，在漿液罐中注入足量的施工用水，同時啟動高壓泵，清洗全部管路中殘存的漿液直至基本干凈，并及時將粘附在噴漿管頭上的泥土洗凈。

6.7 移位

移動樁機至下一樁位繼續進行施工。

6.8 補漿

由于漿液的水灰比較大，固結體在硬化后一般均有不同程度的收縮，使固結體頂部收縮從而出現凹陷，要及時用水灰比為0.6的水泥漿補灌。

旋噴樁施工工藝流程具體如圖1所示。

圖1

7 結語

在旋噴樁地基完工驗收檢驗時，進行了復合地基荷載試驗和單樁載荷試驗，單樁承載力超過估算值，復合地基承載力大于150kPa，滿足擋墻工程設計的需要，從而說明旋噴樁是進行擋墻工程地基加固處理的有效措施。旋噴樁技術提高了擋墻工程的地基承載力，縮短了工期，而且施工過程中對毗鄰建筑物無不利影響，為同類工程問題的解決提供了一個成功的范例。

[1]中國建筑科學研究院.《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-91）[S].北京：中國建筑工業出版社，2002：55～58.

[2]中國建筑科學研究院.《建筑地基基礎設計規范》（JBJ7-2002）[S].北京：中國建筑工業出版社，2002：48～53.

[3]中國建筑科學研究院.《建筑軟弱地基基礎設計規范》（GBJ10-1-9）[S].北京：中國建筑工業出版社，2002：26～32.

TU472

A

1673-0038（2015）52-0024-02

收稿日期：2015-12-9

楊定志（1983-），男，工程師，本科，先后從事工程技術、工程預算等方面的工作。