高壓旋噴樁在加固既有建筑地基中的應用

解 志 浩

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

1 概述

高壓旋噴樁是利用鉆機通過鉆桿的旋轉、提升，高壓水泥漿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌合形成水泥土的豎向增強體。它適用于處理淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。

高壓旋噴樁可作為基礎防滲措施，也可作為新建建筑和既有建筑的地基加固措施，其施工應根據工程需要和土質條件選用單管法、雙管法和三管法，其加固體形狀可分為柱狀、壁狀、條狀和塊狀。它具有施工機具設備簡單、成樁截面大、便于施工、經濟實用等特點，對于在施工場地狹窄、凈空低或者是施工時不能停止生產、地基變形要求等條件的限制，隨著科技發展和機械設備的改進，使高壓旋噴樁有著越來越廣泛的應用。

高壓旋噴樁加固既有建筑地基屬于地基托換加固的一種方法。當既有建筑地基承載力不足，或建筑沉降、傾斜、變形、開裂等超過國家有關標準規定的控制指標時，可將高壓旋噴樁布置在基礎下或基礎邊緣，使基礎部分擱置在旋噴樁上，達到地基加固的目的。

2 工程實例

2.1 工程概況

太原市某學校學生公寓樓建于2006年，地上6層，地下1層，地下室層高2.40 m，筏板基礎，基底標高-2.95 m，室內外高差0.70 m，采用3.0 m厚灰土墊層進行處理。建筑南側約8 m處為高約6.0 m邊坡。在使用過程中發現該建筑出現不均勻沉降現象，局部墻體出現裂縫，室外地面也出現了不同程度的沉降。經65 d沉降觀測其最大沉降速率達到1.25 mm/d，最大沉降量34.5 mm，平均沉降量29.2 mm，建筑明顯向南側傾斜，且沉降速率不收斂。

2.2 工程地質條件

為了查明該建筑地基土現狀，為下一步進行處理提供依據，對該建筑地基進行了補充勘察，根據其勘察結果，場地地基土巖性構成及分布自上而下分述如下：

實測地下水位位于自然地面下9.10 m～10.80 m。

2.3 沉降原因分析

經調查原勘察報告，場地地基土12 m以上原為濕陷性黃土，且20 m范圍內未見地下水，由于南側邊坡下長期積水，使該建筑地基浸水，是產生不均勻沉降的主要原因。

2.4 加固方案設計

經多方研究論證，擬采用高壓旋噴樁進行加固，由于現地面6 m以下地基土浸水，使第③層、④層、⑤層土擾動，建議樁端持力層為第⑥層密實裝粉細砂層。根據地質條件，采用雙管旋噴法，施工順序采用跳打法。樁徑600 mm，有效樁長18.0 m，樁端進入第⑥層粉細砂層，共布樁182根，樁位布置見圖1。

采用普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級42.5，注漿壓力20 MPa～25 MPa，流量80 L/min～120 L/min；空壓機壓力0.7 MPa～0.8 MPa，風量1.0 m3/min～2.0 m3/min；注漿管提升速度10 cm/min～20 cm/min，旋轉速度10 r/min～20 r/min。漿液水灰比1.0,水泥用量300 kg/m，在樁頂標高2 m范圍復噴一次，旋噴注漿完成后24 h內采取水灰比0.5的水泥漿回灌。要求單樁承載力特征值不小于550 kN，樁身強度不小于8 MPa。

2.5 試樁檢測

施工前先在場地外側布置3根試樁，試樁施工完成后28 d進行試樁，根據設計要求共完成3根單樁豎向抗壓靜載荷試驗；并對樁身進行鉆芯法檢測。

1)根據3根試樁單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果，最大加載量均為1 200 kN,沉降達到相對穩定標準，3根試樁的最大沉降量分別為12.31 mm,13.25 mm,16.32 mm，其荷載—沉降曲線呈緩變型，取最大加載量1 200 kN為該3根試樁的單樁豎向抗壓極限承載力，相應的單樁豎向抗壓承載力特征值600 kN。

2)對3根試樁進行鉆芯法檢測，3根試樁芯樣連續、完整，呈柱狀，攪拌均勻，芯樣堅硬，現齡期水泥土芯樣代表值均大于8 MPa。

2.6 高壓旋噴樁施工

本工程的高壓旋噴樁施工主要包括：地表(室外和室內)至既有建筑基礎地面成孔、基礎底面至灰土墊層底面成孔、旋噴鉆機就位、在土層中鉆孔、噴射提升、沖洗、清理廢漿、回灌等。

本工程施工的難點在于：

1)筏板基礎+混凝土墊層厚600 mm；

2)筏板基礎下有3.0 m厚灰土墊層，強度較高；

3)地下室凈空2.2 m，地下室門寬900 mm，這些都限制了施工機具的條件。

針對上述條件，采取了以下施工措施：

1)室內施工時先采用大行程金剛石套孔機在混凝土筏板上取芯成孔，成孔直徑75 mm；室外先采用礦用75鉆機鉆孔至基礎筏板頂面，再用大行程金剛石套孔機在混凝土筏板上取芯成孔。

2)室內采用75鉆機改裝潛孔錘鉆機，輪距小于900 mm，每根鉆桿長度不大于1.0 m；室外直接采用帶淺孔錘旋噴鉆機在灰土中成孔。

本工程施工質量控制重點是：

1)室內注漿由于施工凈空的原因需要拆卸鉆桿，繼續噴漿時應保持不小于0.1 m的搭接長度。

2)高壓旋噴樁加固工程的成敗關鍵主要是要控制好樁頂凝固收縮，本工程采用在樁頂2.0 m范圍復噴和施工完后進行回灌的方法進行處理，抽取3根樁在施工完7 d后開挖檢查，其樁頭與灰土墊層底面充分接觸，未發現樁頂面中心下陷的現象。

2.7 加固效果

通過對該工程施工前、施工中及施工完成后的沉降觀測，施工前最大沉降速率1.25 mm/d，施工過程中沉降速率未出現明顯減小，在施工完成15 d后最大沉降速率明顯減小至0.25 mm/d，施工完成40 d后最大沉降速率降至0.09 mm/d，后又對該工程進行了長達180 d的沉降觀測，最大沉降速率降至0.04 mm/d，平均0.03 mm/d，未發現新的墻體裂縫生成，已有墻體裂縫不再開展，達到了規范規定的穩定狀態。由此可見，地基加固效果明顯，達到了設計要求。

3 結語

根據本工程的處理結果，采用高壓旋噴樁加固既有建筑地基取得了良好的效果。高壓旋噴樁以其施工機具設備簡單、成樁截面大、成樁質量可控、便于施工、經濟實用等特點，尤其是在既有建筑施工場地條件限制的條件下，其加固效果明顯、可靠，是一種行之有效的地基處理方法。