旋噴樁在擋墻工程不良地基加固中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yōu)點，詳細(xì)闡述了其加固設(shè)計、施工技術(shù)參數(shù)、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(jīng)濟實用的性能，簡單靈活的設(shè)計方法，施工速度快等方面的優(yōu)點，在工程中得到了越來越廣泛的應(yīng)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(yù)定位置后，以高壓設(shè)備將粘結(jié)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(shè)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(zhuǎn)（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(xù)切削土體，并使切削下來的土與粘結(jié)進行充分混合，最終在高壓漿液的有效射程范圍內(nèi)形成一定形狀的混合物連續(xù)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(zhì)，使其在上部結(jié)構(gòu)荷載直接作用下，不產(chǎn)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(qū)某片區(qū)D06/02地塊，坐落在嘉陵江邊，規(guī)劃區(qū)平面上呈帶狀，北東-南西向展布。擬設(shè)計地坪標(biāo)高240～270m，建設(shè)工程重要性等級為一級。施工場地的西側(cè)為填方區(qū)，東側(cè)為挖方區(qū)。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(qū)域的擋墻工程基礎(chǔ)以下10～30m深度范圍為新近回填土，基本未固結(jié)，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(dǎo)致填方區(qū)域的回填土體不密實，經(jīng)檢測地基承載力低于設(shè)計要求。為確保擋墻工程施工后的安全性、穩(wěn)定性，需要對基地進行加固處理，以使地基的承載力滿足設(shè)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(xù)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(jīng)組織技術(shù)和預(yù)算人員結(jié)合現(xiàn)場施工條件，從工期、成本、安全和質(zhì)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(yōu)點是施工簡便，施工速度快，固結(jié)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(shè)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(shè)計

4.1 樁徑和樁長的確定

根據(jù)國內(nèi)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(jīng)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(nèi)滿布，設(shè)計總樁數(shù)為787根。根據(jù)地質(zhì)勘察報告樁端伸入4號土層內(nèi)1m，有效樁長為6～14.5m，實際樁長為6.5～15m，樁頂部預(yù)留0.5m的樁頭。

4.2 復(fù)合地基承載力的估算

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

式中：fsp，k-復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)，kPa；fs，k-樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；Ae-樁承擔(dān)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(shù)，現(xiàn)取值為0.4；Rkd-單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN。根據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79-2002），取式（1）、式（2）中的最小值。

式中：fcu-樁身試塊的無側(cè)限抗壓強度平均值，kPa；η-樁強度折減系數(shù)；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(biāo)準(zhǔn)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(shù)。

結(jié)合擋墻工程實測地基承載力，經(jīng)計算本工程中參數(shù)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(jīng)計算 fsp，k＝[Rkd+β×fs，k×（As-AP）]/Ae＝161.6kPa，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的150kPa。

5 旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)及施工機具選型

5.1 旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)

根據(jù)圖紙及規(guī)范對施工質(zhì)量的要求，結(jié)合現(xiàn)場試樁的結(jié)果，經(jīng)組織技術(shù)人員研究確定了旋噴樁的施工技術(shù)參數(shù)，具體如表1所示。

5.2 施工機具選型

根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和旋噴樁施工技術(shù)參數(shù)，旋噴樁采用XY-100地質(zhì)鉆機施鉆引孔，引孔大小為φ70mm，引孔鉆進至強風(fēng)化圍巖2m以下，再進行旋轉(zhuǎn)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(shù)參數(shù)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(jù)測量坐標(biāo)和樁位布置圖，準(zhǔn)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(biāo)示出的樁位處，在鉆機就位后對其做水平校正，通過不斷調(diào)整使其鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)偏斜，應(yīng)及時在機座下用合適厚度的硬木塊進行調(diào)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(dāng)注漿管置入土層預(yù)定深度后應(yīng)用清水試壓，射水壓力不小于20MPa。若注漿設(shè)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(yè)。

6.4 提升噴漿管、攪拌

噴漿管下沉到鉆孔設(shè)計底標(biāo)高后，停止鉆進，不停旋轉(zhuǎn)，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(shè)備，使鉆機按設(shè)定轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)，并用各配套設(shè)備的相應(yīng)儀表控制好壓力、流量和風(fēng)量，使其分別達到預(yù)先計算的數(shù)值后開始提升，繼續(xù)旋噴和提升，不斷重復(fù)這一施工過程一直到達到設(shè)計的標(biāo)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(yīng)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(shè)計標(biāo)高。

6.6 清洗

當(dāng)噴漿結(jié)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(xù)進行施工。

6.8 補漿

由于漿液的水灰比較大，固結(jié)體在硬化后一般均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部收縮從而出現(xiàn)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(jié)語

在旋噴樁地基完工驗收檢驗時，進行了復(fù)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(fù)合地基承載力大于150kPa，滿足擋墻工程設(shè)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(shù)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(xué)研究院.《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-91）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：55～58.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JBJ7-2002）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002：48～53.

[3]中國建筑科學(xué)研究院.《建筑軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GBJ10-1-9）[S].北京：中國建筑工業(yè)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(shù)、工程預(yù)算等方面的工作。