旋噴法處理軟弱下臥層地基

劉學(xué)新

1 概述

用旋噴法處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、可塑粘土、粉土、砂土等具有較好的效果。

高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定深度后，以高壓設(shè)備使?jié){液成20 MPa～40 MPa的壓力從噴嘴中射流出來，沖擊破壞土體，形成預(yù)定形狀的空間，從土體剝落下來的土粒一部分隨著噴射流冒出地面，其余部分在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下與注入的漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律地重新排列，凝固后便在土中形成一個具有一定強(qiáng)度的固體，以達(dá)到改造土體的目的。

本文是利用高壓旋噴法處理某電廠化學(xué)水廠房基礎(chǔ)，使之達(dá)到設(shè)計使用要求。地基土層如下:①雜填土1.5 m～2.1 m，其下為粉質(zhì)粘土(粘土):分布較廣，為基礎(chǔ)持力層，土層厚度2.50 m～4.10 m，厚度變化較大，土層呈淺灰色、土黃色、灰黃色，可塑為主，局部含粉砂，具較強(qiáng)粘性。地基承載力特征值為200 kPa。③淤泥、淤泥質(zhì)土:以淤泥為主，局部為淤泥質(zhì)土，是本場地范圍內(nèi)淺層主要軟土層，具有承載力低、高壓縮性、高靈敏度、抗剪能力差等特點。局部厚度差異性較大，層厚0.50 m～3.20 m，平均厚度1.7 m左右。土層呈深灰色、灰黑色，流塑。含腐殖質(zhì)，局部含較多腐木葉，具腐臭味。大多粘滑細(xì)膩，砂質(zhì)含量少。地基承載力特征值為40 kPa。④粉質(zhì)粘土、粘土:分布連續(xù)，層厚4.70 m～9.30 m，厚度變化較大。土層呈土黃色、灰黃色、灰褐色等，可塑為主。具中等～較強(qiáng)粘性。地基承載力特征值為210 kPa。⑤殘積粉質(zhì)粘土、殘積粉土:為本場地主要?dú)埛e土，層厚2.80 m～11.00 m。呈褐紅色、磚紅色、褐黃色、褐色，可塑～硬塑，為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖等泥質(zhì)類巖的風(fēng)化殘積土，具中等～較強(qiáng)粘性。地基承載力特征值為260 kPa。

2 方案分析

由于地基存在軟弱下臥層，不滿足設(shè)計要求。處理方法:

方案一:采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基方法處理，該方案是利用水泥作為主要固化劑，通過特別的攪拌機(jī)械將被加固土和水泥漿強(qiáng)制拌和，通過水泥水解、水化反應(yīng)所生成的水泥水化物與土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)?；饔?、碳化反應(yīng)以及硬凝反應(yīng)等一系列物理—化學(xué)作用，形成具有一定強(qiáng)度的水穩(wěn)定性的水泥加固土。但該方法在處理淤泥土的同時，將②粉質(zhì)粘土(粘土)層一并處理。表層土強(qiáng)度很高，是不必加固的。

方案二:采用高壓旋噴法，將鉆桿直接鉆入淤泥層，在淤泥層進(jìn)行噴射，鉆桿直徑小于50 mm，表層土不受干擾，在淤泥層注漿完畢后，不卸壓情況下快速經(jīng)過表層。采用高壓旋噴樁方案的優(yōu)勢在于可以直接處理淤泥層，噴漿后就可以施工基礎(chǔ)承臺，無需等混凝土強(qiáng)度達(dá)到后再施工基礎(chǔ)承臺，節(jié)省施工工期。另外，在復(fù)合地基計算時，公式:，其中，fsk為處理后樁間土承載力特征值，宜按當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗取，無經(jīng)驗時，可取天然地基承載力特征值。一般在工程設(shè)計中，大都是取天然地基承載力特征值進(jìn)行計算的。在本工程中，取淤泥層的承載力時，要取用經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值，比修正前承載力是有一定提高的。

方案三:采用混凝土灌注樁地基方案，樁穿過淤泥層，樁端錨入⑤殘積粉質(zhì)粘土、殘積粉土層。

3 經(jīng)濟(jì)分析

取一個柱基礎(chǔ)為例，水泥土攪拌樁采用500 mm直徑，樁長5 m。進(jìn)入④粉質(zhì)粘土層頂面，水泥摻加量17%。灌注樁采用直徑400 mm，樁長7 m，樁端進(jìn)入⑤殘積粉質(zhì)粘土、殘積粉土層。高壓旋噴樁采用直徑500 mm，僅處理1.7 m厚的淤泥層，見表1。布樁見圖1。

表1 三種方案的經(jīng)濟(jì)分析比較

4 具體處理步驟

確定淤泥層位置和厚度，是旋噴法處理軟土下臥層的第一步，一般詳勘鉆孔間距都在30 m左右，要詳細(xì)確定下臥層厚度，30 m的間距顯然是大了些。實際工程需要加密探孔，以確定每個基礎(chǔ)承臺下的淤泥層位置和厚度。本工程使用洛陽鏟，對每個基礎(chǔ)下均做了觸探，因為土層不是很深，兩個工人2 d就探完了。每次探孔應(yīng)把淤泥層的厚度記錄下來，經(jīng)過詳細(xì)的探孔，地下淤泥層的厚度就全部暴露出來。確定注漿壓力和注漿量，是第二步的關(guān)鍵，應(yīng)先在一塊空地處做實驗，確定注漿壓力和注漿量。注漿壓力不要過大，要根據(jù)加固土的軟硬強(qiáng)度，調(diào)整壓力。壓力過大，容易跑漿，壓力過小，起不到作用。在試驗區(qū)注漿后，要認(rèn)真記錄注漿壓力和注漿量，達(dá)到強(qiáng)度后可用鉤機(jī)挖出看注漿效果。

5 結(jié)語

在軟土地基處理中，有很多處理方法，如水泥攪拌樁方案、CFG樁方案、碎石擠密樁方案、樁基方案等等，這些處理方法，都是處理表層軟土地基的做法，對于表層具有較硬土層而下臥層較軟的情況，處理起來只有上下一并處理。在實際工程中，經(jīng)常會遇到有軟弱下臥層的地基土，不是每次計算下臥層都能通過的。尤其是上層是硬粘土層，下層是軟粘土層時，在擴(kuò)散角取值時，GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范表5.2.7要求3倍的壓縮模量比值一般都達(dá)不到，所以，只能按不擴(kuò)散考慮。用高壓旋噴法處理軟弱下臥層地基土，此時會取得良好的經(jīng)濟(jì)效果，同時，又能節(jié)省工期，事半功倍。

［1］王曉東.高壓旋噴樁復(fù)合地基在回填區(qū)的應(yīng)用［J］.山西建筑，2010，36(18):103-104.