粉噴樁復(fù)合地基在江漢平原軟土路基加固中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

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(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 400051)

0 引言

粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，是采用粉體狀固化劑來進(jìn)行軟基攪拌處理的方法，最適合于加固各種成因的飽和軟黏土，目前國內(nèi)常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的黏性土，在江漢平原軟土加固處理中有著廣泛的應(yīng)用。

本文依托于江漢平原沙公高速公路軟土路基粉噴樁設(shè)計(jì)項(xiàng)目，施工完成后，經(jīng)檢測單位對粉噴樁單樁載荷試驗(yàn)與復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)成果進(jìn)行檢驗(yàn)，與原設(shè)計(jì)地基承載力和沉降進(jìn)行對比，對于江漢平原的軟土地基加固設(shè)計(jì)是較好的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

1 粉噴樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)地勢平坦、開闊，略有起伏，地面標(biāo)高22.1～30.9 m。由長江發(fā)生大量堆積和地表水流將大量的風(fēng)化碎屑物帶到洼地，使河邊堆積，不斷地?cái)U(kuò)大和發(fā)展，形成沖湖積平原，勘探未揭露基巖，其堆積巨厚的第四系沉積物，以細(xì)顆粒為主，地下水主要為松散巖類孔隙水。

1.1 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及同類工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，復(fù)合地基各巖土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

1.2 沉降計(jì)算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)：

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)地層巖性厚度/m承載力容許值fa0/kPa壓縮模量ES/MPa粉質(zhì)黏土1 21107 5淤泥質(zhì)土6 8703 0細(xì)砂>1020018 0

(1)

zn=b(2.5-0.4 lnb)

(2)

式中:ψs為沉降計(jì)算系數(shù)(本文取1.1)；p0為基礎(chǔ)底面處附加應(yīng)力(本文取150 kPa);b為基礎(chǔ)寬度(本文取2 m)。

估算軟土地基在上覆荷載150 kPa下最終沉降量s=16.4 mm。.

1.3 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)采用水泥作為固化劑材料，水泥摻入比為15%，樁徑500 mm，樁間距1.3 m，正三角形布置，置換率為0.134，設(shè)計(jì)單樁承載力100 kPa，復(fù)合地基承載力150 kPa。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79—2012)：

(3)

式中:Ra為單樁豎向承載力特征值；Ap為樁截面積;m為置換率;β為樁間土承載力折減系數(shù)(本文取0.85);fsk為樁間承載力特征值(本文取110 kPa)。

估算復(fù)合地基承載力特征值fspk=150 kPa。

2 檢測結(jié)果

粉噴樁施工完成90 d后，檢測單位抽取了6根粉噴樁分別進(jìn)行了靜載荷測試，其中單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)3根，復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)3組。

2.1 單樁豎向載荷試驗(yàn)

現(xiàn)場單樁載荷試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，用手動油泵逐級加載，最大加載量按單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值的2倍取值，總加載量為200 kN。分為9級加載和5級卸載，每級加載量為20 kN，第1級加載量為40 kN，卸載量為每級加載量的2倍。

本次單樁豎向靜載荷試驗(yàn)樁3根，以5—21檢測樁為例，Q—s、s—lgt及s—lgQ曲線見圖1～圖3。

圖1 試驗(yàn)樁5—21Q—s曲線

圖2 試驗(yàn)樁5—21s—lgt曲線

圖3 試驗(yàn)樁5—21s—lgQ曲線

本次單樁豎向靜載荷試驗(yàn)樁3根，試驗(yàn)加載達(dá)到預(yù)期最大荷載時(shí)終止加載。被檢測樁試驗(yàn)荷載和沉降數(shù)據(jù)見表2。

表2 單樁豎向靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表樁號沉降/mm最大試驗(yàn)荷載200kN極限承載力200kN承載力特征值100kN殘余沉降量 5—2122 6422 646 0016 9221—7 21 9521 955 2716 0427—2519 8919 895 1714 39

根據(jù)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，該樁單樁豎向承載力特征值均為100 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)

現(xiàn)場復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)加載量依據(jù)承載力設(shè)計(jì)值2倍及置換率、承壓板面積綜合計(jì)算，總加載量為438 kN。分8級加載和4級卸載，每級加載量48 kN，第一級加載量為96 kN，卸載按其加載值的2倍進(jìn)行。

復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)承壓板采用1.20 m×1.20 m方板，板底設(shè)50～150 mm中粗砂鋪平層，試坑底開挖至基底標(biāo)高。采用手動油壓千斤頂加載，工字鋼搭設(shè)堆載平臺，砂袋堆積提供反力，最大壓重量526 kN。

本次共進(jìn)行3組復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)，以11—29試驗(yàn)點(diǎn)為例，P—s曲線見圖4。

圖4 試驗(yàn)點(diǎn)11—29P—s曲線

本次共進(jìn)行3組復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)加載達(dá)到預(yù)期最大荷載時(shí)終止加載，各試驗(yàn)點(diǎn)情況見表3。

試驗(yàn)加載到438 kN時(shí)，P—s曲線平緩無明顯陡降段?？扇〕两当萻/b=0.006所對應(yīng)的荷載為該試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值，即沉降為7.2 mm對應(yīng)的荷載值為179 kPa，>150 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，且理論公式計(jì)算地基承載力偏于安全。

表3 復(fù)合地基平板載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表樁號沉降/mm最大試驗(yàn)荷載438kN極限承載力300kN承載力特征值150kPa殘余沉降量11—2919 8519 855 2015 8815—9 20 3320 335 6616 3033—1919 4619 465 3315 37

根據(jù)P—s曲線，150 kPa壓力下累計(jì)沉降值為5.20 mm，<16.4 mm，可知相對于軟土地基壓縮模量，復(fù)合地基壓縮模量提高了3.2倍，而根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2012)公式9.2.8—1可知，理論上復(fù)合地基壓縮模量提高2.6倍，可見，利用靜載試驗(yàn)計(jì)算得出的沉降值是小于理論公式計(jì)算值，故采用理論公式計(jì)算偏于安全。

3 結(jié)語

粉噴樁采用粉體狀固化劑來進(jìn)行軟基攪拌處理的方法，該方法理論較完善，經(jīng)驗(yàn)較多，數(shù)據(jù)可靠，最適合于加固各種成因的飽和軟黏土，在江漢平原軟土加固處理中有著廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)粉噴樁單樁承載力和復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過粉噴樁處理后，地基承載力得到明顯明顯提高。復(fù)合地基的P—s曲線平緩、光滑，無明顯拐點(diǎn)，試驗(yàn)未加載至極限狀態(tài)，復(fù)合地基承載力特征值為179 kPa，與規(guī)范的理論計(jì)算基本吻合，也驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性及施工效果良好。

相對于靜載試驗(yàn)，理論公式計(jì)算其地基承載力和沉降均偏于安全，因此，應(yīng)合理地確定土層計(jì)算參數(shù)，使之更切合實(shí)際。

[1] 劉松玉,錢國超,章定文.粉噴樁復(fù)合地基理論與工程應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2] 陳仲頤，葉書麟.基礎(chǔ)工程學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[3] 高大釗.地基加固新技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)工業(yè)出版社，1997.

[4] 龔曉南.復(fù)合地基理論與應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.