粉噴樁復(fù)合地基在軟弱地基處理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：本文通過工程實(shí)例，介紹了粉噴樁復(fù)合地基在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況和幾點(diǎn)體會(huì)，供同行們?cè)谲浫醯鼗幚碓O(shè)計(jì)中參考。

關(guān)鍵詞：粉噴樁；復(fù)合地基；工程設(shè)計(jì)

Abstract:Thistextthroughprojectinstance,introducepowdergushoutcompoundgroundapplicationsituationandsomeexperienceinengineer－ingdesign,forthecounterpartstoconsultwhiledealingwiththedesignintheweakground.

Keywords:silt-spraypilecompositefoundationengineeringdesign

1前言

眾所周知，水泥粉噴樁是以水泥干粉作為固化劑，通過專用機(jī)械設(shè)備由壓縮氣體將粉體輸送到地基中，與欲加固的軟土強(qiáng)行拌合，使粉體與地基軟土充分發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，從而形成堅(jiān)硬，連續(xù)水穩(wěn)性樁體。使被加固軟土地基承載力明顯提高，以達(dá)到加固軟土地基的目的，對(duì)于粉細(xì)砂地基它還可防止砂土液化，有效改善不良地基。

粉噴樁具有如下特點(diǎn):

ａ.加固成本低。由于利用了原狀土,根據(jù)不同的地質(zhì)條件,加入12%～20%的水泥固化劑,比其它地基加固法成本低。

ｂ.地基加固后,無附加荷載。

ｃ.樁體強(qiáng)度較高,其抗壓強(qiáng)度主要與土的種類、含水量、水泥滲入比、養(yǎng)護(hù)齡期及外加劑等因素有關(guān)。[1]

ｄ.干法施工,無需水源,不需排污,無污染。

ｅ.無側(cè)向擠土問題。粉噴樁在土體中幾乎不增加體積,故不產(chǎn)生側(cè)向擠土。因此粉噴樁施工時(shí),對(duì)鄰近環(huán)境和設(shè)施無影響,甚至可以緊貼相鄰基礎(chǔ)施工。

ｆ.由于樁體是由攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)提升并且葉片對(duì)土產(chǎn)生向下的擠壓作用而形成,所以樁體多為層狀結(jié)構(gòu),類似于巖石中的層理現(xiàn)象。

ｇ.攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力的作用,土粒甩向邊緣,同時(shí)水泥粉由中軸一個(gè)小孔高壓噴出,因此樁體邊緣部分?jǐn)嚢枳畛浞?而中心部分?jǐn)嚢璨怀浞?導(dǎo)致成樁后中心部分強(qiáng)度比邊緣低。粉噴樁適用于建筑物地基加固、公路地基加固、邊坡抗滑加固、深基坑邊坡支護(hù)、防滲帷幕及作為海堤地基加固等。

２設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

１）單樁承載力特征值的確定

單樁承載力特征值Ra，宜通過現(xiàn)場荷載試驗(yàn)確定，也可按下式進(jìn)行估算：

Ra=η*fcu*Ap

Ra=Up*∑qsi*li+a*Ap*qp

取其中小值作為單樁承載力

η———樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，干法取0.2～0.3，濕法取0.25～0.33

fcu-水泥加固土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期立方體試塊抗壓強(qiáng)度平均值(kPa)

Ap———樁的截面積(m2)

qsi———第i層樁周土的側(cè)阻力特征值(kPa)

Up———樁的周長(m)

li———樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度(m)

a———樁端土支承力的折減系數(shù)，一般可取0.4~0.6，承載力高時(shí)取低值

qp———樁端土未經(jīng)修正的承載力特征值(kPa)

２）復(fù)合地基承載力特征值的確定

fspk=m*Ra/Ap+β(1-m)fsk

fspk———復(fù)合地基承載力特征值(kPa)

β———樁間土承載力折減系數(shù)(0.75～0.95)

m———樁土的面積置換率(%)

fsk———處理后樁間土承載力特征值(kPa)

3）在基礎(chǔ)底面范圍內(nèi)，樁的面積置換率的確定

m=d2/de2

d———樁身平均直徑

de———一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑

4）沉降計(jì)算

粉噴樁加固后的地基沉降估算，可參照天然地基進(jìn)行，地基內(nèi)的附加應(yīng)力近似采用彈性理論計(jì)算，在地基壓縮層深度范圍內(nèi)，地基土的變形由粉噴樁加固復(fù)合土層的平均壓縮變形ｓ1與樁端下未加固土層的壓縮變形ｓ2兩部分組成。

地基沉降計(jì)算公式為ｓ=ｓ1+ｓ2

ｓ———為地基總沉降量

沉降計(jì)算中的壓縮模量，樁下未加固土層部分采用勘察報(bào)告書提供天然土層模量Es。在粉噴樁加固深度范圍內(nèi)采用復(fù)合地基壓縮模量，可由復(fù)合地基荷載試驗(yàn)確定，也可由下列公式計(jì)算樁土復(fù)合模量：（一般實(shí)測的沉降比理論計(jì)算的沉降要?。?/p>

Esp=m*Up+(1-m)Es

Esp———攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量

Ep———攪拌樁的樁身壓縮模量

Es———樁間土的壓縮模量(可用天然地基土模量)

３工程實(shí)例

１）工程概況：

岳陽洞庭湖地區(qū)某一辦公樓為框架結(jié)構(gòu)，一層地下室，上部六層。建筑平面如圖一，工程地質(zhì)條件為：

(1)填土：大部分為雜填土，灰褐色，以粘性土為主，較密實(shí)，層厚2.30～5.20m。

(2)粘土：屬新近沉積，深灰褐色，粉粒、粘粒成分，含有機(jī)質(zhì)和極細(xì)砂，絮狀，飽和，軟塑，層厚6.80～14.10m。

(3)淤泥質(zhì)土(夾在粘土層中)：深灰褐色，含有機(jī)質(zhì)，具臭味，絮狀，飽和，流塑，光照反應(yīng)光滑，層厚1.20～3.50m。

(4)粉土：深灰褐色，粉粒、粘粒成分，飽和，軟塑，層厚約1.70m。

(5)細(xì)砂：灰白、灰綠色，成分為石英，顆粒含量超過全重的85%，其中含云母，泥質(zhì)膠結(jié)，，顆粒含量百分率14.9%，飽和，濕，松散，揭穿層厚1.0～5.20m。

2）土層工程特性評(píng)價(jià)：

填土層未固結(jié)，在開挖地下室時(shí)清除。粘土、淤泥質(zhì)土、粉土層土強(qiáng)度低，壓縮性高，滲透小，具有高靈敏性和流變性，因此，在軟土地基上的建筑物沉降大，沉降穩(wěn)定時(shí)間長，常會(huì)發(fā)生差異沉降，如不作地基處理，不能承受較大荷載。

細(xì)砂層屬新近沉積砂層，貫入度較其它軟土層相對(duì)較高，可作為樁端持力層。

3）方案比較：

根據(jù)有關(guān)地質(zhì)報(bào)告，如采用靜壓沉管灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層選擇細(xì)砂層。設(shè)計(jì)樁長約12m，樁徑Φ400,計(jì)算單樁承載力特征值為170kN。由于單樁承載力低，樁數(shù)多而密布，樁基施工時(shí)的擠土及造成地面上浮都將影響鄰近樁基的樁身質(zhì)量及產(chǎn)生負(fù)摩擦力，有可能降低了單樁承載力，此外單樁多樁需要大承臺(tái)，工程造價(jià)不合理。

如采用粉噴樁（干法）復(fù)合地基基礎(chǔ)。粉噴樁樁長12m，樁徑Φ500,樁身水泥摻入量16%。樁距1.2m，置換率15%。計(jì)算單樁承載力特征值為110kN，復(fù)合地基承載力特征值130kN/m2。該工程基礎(chǔ)采用片筏基礎(chǔ)。工程計(jì)算沉降量為110mm，符合規(guī)范要求。該工稱目前正在施工中。

４小結(jié)

通過這個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程，有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

1）該類樁基形式適用于八層(含底層雜物間)及八層以下建筑。洞庭湖地區(qū)天然軟土地基承載力特征值多為60kPa左右，經(jīng)粉噴樁處理后(置換率約為20%)，其復(fù)合地基承載力有明顯的提高，約為原天然地基值的二~三倍，可達(dá)到120～180kPa。

２）洞庭湖地區(qū)軟土地基通常有軟弱夾層，其厚度薄，不能做為樁基持力層，或勉強(qiáng)可作為樁基持力層，但由于單樁承載力低、樁數(shù)多、承臺(tái)大，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都不太合理，若選擇粉噴樁復(fù)合地基基礎(chǔ)，粉噴樁進(jìn)入粉砂層，是較理想的設(shè)計(jì)方案，可較大節(jié)省工程造價(jià)。

３）粉噴樁水泥摻入比一般為15%左右，可根據(jù)淤泥含水率的高低，水泥噴粉量要適當(dāng)調(diào)整，使土樁強(qiáng)度有保證。

４）為保證粉噴樁的工程質(zhì)量，粉噴樁應(yīng)嚴(yán)格按照其工藝施工和質(zhì)量管理。選擇設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，施工人員素質(zhì)高的施工隊(duì)伍，