深層水泥攪拌樁在應(yīng)用中存問(wèn)題的探討

【摘要】深層水泥攪拌樁是應(yīng)用較廣泛的一種地基處理工藝，但因?qū)κ┕すに嚭驮O(shè)計(jì)方法缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，以致造成了不必要的質(zhì)量事故。本文就作者對(duì)深層水泥攪拌樁在實(shí)際應(yīng)用中存在的若干問(wèn)題進(jìn)行了思考，提出幾點(diǎn)改進(jìn)意見(jiàn)。

【關(guān)鍵詞】水泥攪拌樁；設(shè)計(jì)；施工；檢測(cè)

水泥攪拌樁是以樁的形式對(duì)軟土地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，使補(bǔ)強(qiáng)樁體與天然地基共同組成承載力較高、壓縮性較低的復(fù)合地基，同時(shí)土中高應(yīng)力區(qū)增大，從而提高了地基的承載力。攪拌樁技術(shù)在20世紀(jì)50年代初起源于美國(guó)，稱(chēng)為 MIP工法：瑞典于1967年開(kāi)始研制石灰粉噴攪拌法：1953年日本從美國(guó)引進(jìn)水泥攪拌樁技術(shù)。我國(guó)自1984年在我國(guó)投入批量生產(chǎn)后，并在市政、建筑、交通、水利等方面得到普遍應(yīng)用。但是，目前水泥攪拌樁在軟弱土基中的處理中，在設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等方面中還是存在一定的問(wèn)題。

一、設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.1 復(fù)合地基承載力取值問(wèn)題

設(shè)計(jì)人員盲目將軟土地區(qū)深層攪拌水泥土樁復(fù)合地基承載力取值大于200kpa，這是不妥當(dāng)?shù)?。由于水泥土樁的變形模量一般為其無(wú)測(cè)限抗壓強(qiáng)度的50倍，高達(dá)100MPa以上，其應(yīng)用的環(huán)境又為軟土，因此樁土模量比大多超過(guò)50，規(guī)范中規(guī)定按樁基的設(shè)計(jì)原理計(jì)算單樁承載力是合理的。但是，如前所述，由于單樁承載力很小，在軟土中要取得較理想的復(fù)合地基承載力，只得采取增加樁數(shù)，即加大置換率的辦法。由于φ500mm的深層攪拌樁的單樁承載力多在80～130kN之間，很少超過(guò)150kN，若取R=-140kN，樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fsk=120kpa，樁間土承載力折減系數(shù)β=0.5，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值取200kpa，則可由規(guī)范中的復(fù)合地基承載力公式求出面積置換率m=0.214。若采用正方形布置，則樁距小于2倍樁徑，給布樁帶來(lái)困難。

1.2 群樁效應(yīng)問(wèn)題

由于單樁承載力較小，為得到較高的復(fù)合地基承載力，樁中心距常常接近2倍樁徑。多數(shù)情況下深層攪拌樁為摩擦樁或端承摩擦樁，其側(cè)阻力的群樁效應(yīng)問(wèn)不容忽視，實(shí)際上群樁大多是塊體深基礎(chǔ)形態(tài)。 設(shè)計(jì)人員通常認(rèn)為復(fù)合地基不同于樁基礎(chǔ)，多以就往往忽略了對(duì)實(shí)體基礎(chǔ)下的地基土強(qiáng)度驗(yàn)算。另外，工程設(shè)計(jì)人員也極少要求進(jìn)行多樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，絕大多數(shù)的工程往往只進(jìn)行單樁符合地基靜載荷試驗(yàn)，所以設(shè)計(jì)中的失誤常常在事故發(fā)生才表現(xiàn)出來(lái)。

1.3 沉降計(jì)算問(wèn)題

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012中規(guī)定：“……樁端以下未處理土層的壓縮變形值可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011的有關(guān)規(guī)定確定?！庇捎诮?jīng)攪拌樁加固的復(fù)合地基與樁端以下未經(jīng)處理土層兩者剛度相差很大，不能采用均質(zhì)體應(yīng)力分布來(lái)計(jì)算樁端土的附加應(yīng)力，而應(yīng)該采用深度相當(dāng)于樁端深度的剛性實(shí)體基礎(chǔ)來(lái)按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011規(guī)定計(jì)算樁端以下未經(jīng)處理土層的壓縮變形。否則，將導(dǎo)致低估樁端附加應(yīng)力，當(dāng)樁端土層壓縮性較高時(shí)，計(jì)算得出的樁端以下土層的壓縮變形值將明顯偏小。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員容易疏忽大意，因此而發(fā)生的工程事故較為普遍。

1.4 水泥摻量問(wèn)題

主要存在個(gè)別設(shè)計(jì)人員對(duì)水泥土的強(qiáng)度認(rèn)識(shí)不深，對(duì)水泥土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值的要求數(shù)據(jù)隨意性較大，缺乏水泥土強(qiáng)度跟土的顆粒含量、含水量以及水泥摻量存在著密切相關(guān)關(guān)系。如對(duì)同樣的地質(zhì)條件同樣的水泥摻量，有的同志設(shè)計(jì)值要求為1.5MPa，有的提1.0 MPa，有的提0.5 MPa，隨意性較大，也很不科學(xué)。正確的設(shè)計(jì)方法是：一、鉆取地基中的軟弱土基土樣，做室內(nèi)各種水泥摻量的配比試驗(yàn)，根據(jù)配比試驗(yàn)按照設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求選擇合適的水泥摻量；二、如果由于時(shí)間、投資的關(guān)系無(wú)法進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)的，應(yīng)對(duì)相近的工程地質(zhì)條件的水泥土試驗(yàn)成果進(jìn)行對(duì)比，以選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)。

1.5 設(shè)計(jì)齡期問(wèn)題

水泥土強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)而增大，一般在齡期超過(guò)28天后仍有明顯增加，當(dāng)齡期超過(guò)三個(gè)月后，水泥土強(qiáng)度的增長(zhǎng)才減緩，因此，《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012才規(guī)定以90天齡期作為水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。根據(jù)一直以來(lái)的施工實(shí)踐，一般在28天齡期進(jìn)行開(kāi)挖并開(kāi)始施加上部荷載，從工程的安排及實(shí)施效果來(lái)看，當(dāng)上部建筑物施工完畢，一般已經(jīng)超過(guò)90天，故其齡期能夠滿(mǎn)足工程的要求。

二、施工現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題

目前一般采用攪拌樁進(jìn)行地基處理的水利工程，工程地質(zhì)條件均較差，為了滿(mǎn)足樁機(jī)施工工作面的要求，一般設(shè)計(jì)均提出鋪設(shè)0.5m厚的鋪砂層作為工作面，但是，這個(gè)厚度在很多地質(zhì)條件特別差的地方，應(yīng)進(jìn)行增大才能滿(mǎn)足施工設(shè)備的要求。所以鋪砂層的厚度問(wèn)題不應(yīng)該僵化，應(yīng)該按照實(shí)際情況進(jìn)行確定，建議一般設(shè)計(jì)可以將鋪砂層的厚度按照1～2.0m進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能滿(mǎn)足施工工作面的要求，同時(shí)也有利于上部樁身的強(qiáng)度發(fā)展以及提高整個(gè)復(fù)合地基的承載力，有利于提高工程的安全度。另外，根據(jù)實(shí)踐，水泥土樁處于地下水中相比于處于周邊含水量很少的環(huán)境，其強(qiáng)度提高速度低了很多，從有利于樁的早期強(qiáng)度發(fā)展的角度出發(fā)，建議應(yīng)在基坑周邊設(shè)置降水井，降低地下水。這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員很少考慮，施工單位一般也沒(méi)有注意到。

三、質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題

根據(jù)規(guī)范，水泥攪拌樁的檢測(cè)項(xiàng)目有7天N10輕便觸探、28天抽芯并室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)靜載試驗(yàn)，有條件的還開(kāi)展28天樁頭足尺無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，但是，對(duì)于抽芯試驗(yàn)結(jié)果，從梅溪橋閘到東里橋閘等工程，其強(qiáng)度高于、低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值均有，對(duì)浸泡于水下的樁頭的7天N10輕便觸探全部不能滿(mǎn)足要求，因此，如何評(píng)定樁基礎(chǔ)合格，規(guī)范并沒(méi)有明確的規(guī)定，參考其它類(lèi)型樁基礎(chǔ)，一般建議將靜載試驗(yàn)的成果作為最終的地基合格與否的標(biāo)準(zhǔn)，從幾個(gè)大型橋閘的實(shí)踐上來(lái)看，是合適的。

深層水泥攪拌樁加固軟土地基在工程中應(yīng)用的成敗，不僅取決于上述幾個(gè)方面的問(wèn)題，還取決于試驗(yàn)、施工、檢查等各方面的因素，更不能簡(jiǎn)單地在圖上畫(huà)樁位，提一些簡(jiǎn)單的要求了事，還要綜合考慮各種因素，合理采用各種物理參數(shù)，使之既合理又經(jīng)濟(jì)，以利于處理好軟土地基。

作者簡(jiǎn)介：林嘉斌，男，（1982.11—），廣東潮陽(yáng)人，畢業(yè)于武漢大學(xué)，本科，工程師 ，主要從事水利工程質(zhì)量監(jiān)督。