高壓旋噴樁在黏土軟基處理中的應用

黃 志 成

(桂林市勘察設計研究院,廣西 桂林 541000)

0 引言

在我國存在大面積的黏土地區，在這些地區進行工程建設，通常會遇到基底持力層為黏土及粉質黏土的情況，大多數情況下需要進行加固處理。高壓旋噴樁加固地基的技術是一種專業性非常強的技術，對于地基有著很好的加固作用[1，2]，本文結合桂林某工程應用實例對高壓旋噴樁在黏土軟基處理的應用情況進行介紹。

1 工程概況

進行地基加固處理。

場地土層分區(見圖1)：Ⅰ區：基底下部為可塑黏土或可塑粉質黏土層分布區Ⅱ區：基底下部為軟塑黏土、細砂或軟塑粉質黏土層分布區 Ⅲ區：基底下部為軟塑黏土或軟塑粉質黏土層分布區。

2 旋噴樁設計

基礎形式為筏板基礎，設計±0.000相當于絕對標高149.3 m，基底墊層底設計標高-4.92 m，絕對標高144.38 m，已開挖至基底標高。基礎范圍內地基持力層為黏土層、粉質黏土層、細砂、含

卵石粉質黏土層，土層強度達不到設計要求，據基礎設計說明，處理后復合地基承載力特征值不小于180 kPa；根據基礎設計說明及場地地質情況，采用旋噴樁對本場達不到設計要求的土層進行地基加固處理。

高壓旋噴樁設計平均樁徑0.55 m，計算樁周土為場地軟弱土，有效樁長根據巖土工程勘察報告取值，以稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石層為樁端持力層，取稍密含卵石粉質黏土樁端阻力qp=170 kPa。樁側阻力qs:可塑黏土及可塑粉質黏土15 kPa，軟塑粉質黏土、細砂及軟塑黏土為10 kPa，松散含卵石粉質黏土為10 kPa，稍密含卵石粉質黏土為25 kPa，稍密含卵石粉質黏土樁端阻力qp取石灰巖層的170 kPa。根據場地土情況，本場地旋噴樁fcu取3 000 kPa，樁間土按分區分別取值，具體計算如下：

Ⅰ區：樁間土承載力折減系數取0.8；場地可塑黏土或可塑粉質黏土平均厚度按3.0 m計，側阻力取場地可塑黏土及可塑粉質黏土15 kPa；樁長施工至稍密含卵石粉質黏土，施工樁長5.0 m，有效樁長4.5 m，稍密含卵石粉質黏土1.5 m，按JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：計算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(3.0×15+25×1.5)+0.237×170=183.0 kN。

根據規范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為140 kPa，處理至設計要求的復合地基承載力特征值180 kPa，則按規范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×140>180 kPa,m>10.8%,設計取置換率m≥11.0%。

Ⅱ區：樁間土承載力折減系數取0.8；施工中Ⅱ區域土層為軟塑粉質黏土層、細砂或軟塑黏土層分布區，分布平均厚度按2.5 m計，側阻力取場地軟塑黏土及軟塑粉質黏土10 kPa；樁端持力層為稍密含卵石粉質黏土、稍密～中密含粉質黏土卵石層為樁端持力層，施工樁長5.5 m，有效樁長5.0 m，稍密含卵石粉質黏土2.5 m，計算樁間土承載力特征值fsk取軟塑粉質黏土層或軟塑黏土層地基承載力特征值80 kPa,則按[3]JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范式7.1.6-1，7.1.5-3：計算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(2.5×10+2.5×25)+0.237×170=191.66 kN。

根據規范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為80 kPa，處理至設計要求的復合地基承載力特征值180 kPa，則按規范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×80>180 kPa,m>17.2%,設計取置換率m≥17.5%。

Ⅲ區：樁間土承載力折減系數取0.8；施工中Ⅲ區域土層為軟塑粉質黏土或軟塑黏土土層分布區，稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石層缺失，以軟塑黏土或軟塑粉質黏土為樁端持力層，施工樁長10.0 m，有效樁長9.5 m，計算樁間土承載力特征值fsk取軟塑粉質黏土或軟塑黏土土層地基承載力特征值80 kPa,則按JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范[3]式7.1.6-1，7.1.5-3：計算如下：

式7.1.6-1：

Ra≤1.0×3 000×0.237/4=177.75 kN。

式7.1.5-3：

Ra=1.73×(9.5×10)+0.237×170=178.5 kN。

根據規范，單樁承載力特征值取Ra=175 kN。則樁間土承載力特征值為80 kPa，處理至設計要求的復合地基承載力特征值180 kPa，則按規范式fspk=1.0×175/0.237×m+0.8×(1-m)×80>180 kPa,m>17.2%,設計取置換率m≥17.5%。

旋噴樁設計平均樁徑550 mm,設計旋噴樁身抗壓強度平均值不小于3.0 MPa,采用32.5強度等級的復合硅酸鹽水泥，水灰比1∶1。

3 方案效果

采用單管高壓噴射注漿法(高壓旋噴樁)對達不到設計要求的地基持力層進行處理,主要處理本場地黏土、粉質黏土層、稍密含粉質黏土卵石及含卵石粉質黏土層等；處理后地基持力層承載力特征值達到180 kPa，Ⅰ區(可塑粉質黏土或可塑黏土層分布區)置換率不小于11.0%，Ⅱ區(軟塑粉質黏土層、細砂或軟塑黏土層分布區)置換率不小于17.5%，Ⅲ區(軟塑粉質黏土層或軟塑黏土層分布區)置換率不小于17.5%，總樁959根，其中Ⅰ區編號為1-603號共603根，Ⅱ區編號為604-937號共334根，Ⅲ區編號為938-959號共22根。

4 旋噴樁施工注意事項

旋噴樁長控制：Ⅰ區施工樁長不小于5.0 m，有效樁長不小于4.5 m，樁端至稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石，樁以稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石為樁端持力層，且稍密含卵石粉質黏土不少于1.5 m。Ⅱ區施工樁長不小于5.5 m，有效樁長不小于5.0 m，樁端至稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石，樁以稍密含卵石粉質黏土或稍密～中密含粉質黏土卵石為樁端持力層，且稍密含卵石粉質黏土不少于2.5 m。Ⅲ區施工樁長不小于10 m，有效樁長不小于9.5 m，樁以軟塑粉質黏土層或軟塑黏土層為樁端持力層。

旋噴提升速度20 cm/min左右，旋轉速度20 r/min左右，泵壓力不小于26 MPa；旋噴噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm；樁端處應停拔并旋噴不少于30 s。遇溶洞、土洞區域應采取超灌措施，保證灌滿。樁頂出露地表區域，基礎底設置褥墊層，墊層范圍為基礎底面范圍，墊層厚度為300 mm，墊層材料可采用中砂、粗砂、級配砂石等，最大粒徑不大于20 mm，夯填度(夯實后墊層厚度與虛鋪厚度比值)不大于0.9。樁頂開挖及清土應避免擾動樁間土及造成樁身斷裂。施工應做好廢泥漿處理，及時將廢泥漿運出或在現場短期堆放后作土方運出。

5 質量檢測

旋噴樁施工結束后應按規范要求對復合地基質量進行檢測。施工質量檢驗應檢查施工記錄、樁數、樁位偏差、褥墊層厚度和樁體試塊抗壓強度等。承載力檢驗宜在施工結束28 d進行，其樁身強度應滿足實驗荷載條件。復合地基靜載荷試驗的數量和單樁靜載荷試驗的數量不應少于總樁數的1%，且每個單體工程的復合地基靜載荷試驗數量不少于3個點。則單樁靜載試驗監測點為5根，復合地基靜載試驗檢測點為5根。成樁質量檢驗點的數量不少于施工總樁數的2%，即檢測點為20根。旋噴樁處理應進行施工全過程監測，施工中應有專人負責監測工作，隨時檢查施工記錄和計量表，并按照規定的施工工藝對工序進行質量評定。

6 結語

高壓旋噴樁是目前效果比較好的地基處理方法之一,與傳統的明挖擴大深基礎比較,能夠有效地減少開挖方量,在黏土地區得到了廣泛應用。在實際操作中應該結合基底持力層情況合理設計，并在工程上嚴格控制施工質量,必須達到設計要求的樁徑、樁數及強度，以保證處理效果和建筑安全。