厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術(shù)及其應(yīng)用研究

崔洪進(jìn)

（中機(jī)國(guó)能電力工程有限公司，上海 260001）

引言：在安徽毫州建筑工程場(chǎng)地中，一直采用中等風(fēng)化砂巖做建筑物樁(鉆孔灌注樁)基礎(chǔ)持力層地基，但這種方案基礎(chǔ)造價(jià)偏高。根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求，結(jié)合場(chǎng)地地形地貌、地層結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目制定了水泥土加芯攪拌樁地基加固施工方案，從而確保節(jié)點(diǎn)工期保質(zhì)保量完成施工任務(wù)。

一、建筑工程領(lǐng)域軟土地基處理技術(shù)存在的主要問(wèn)題

由于地基處理理論與施工技術(shù)水平前期相對(duì)落后，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)地基處理工程技術(shù)發(fā)展很快，同時(shí)地基處理項(xiàng)目較多，直接引起地基處理隊(duì)伍迅速膨脹。施工機(jī)械與我國(guó)工程建設(shè)的內(nèi)在需求還存在較大差距，絕大多數(shù)地基處理人員施工前沒有進(jìn)行系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)，導(dǎo)致施工人員不能完全準(zhǔn)確的完成地基處理技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)，部分施工單位在施工過(guò)程中還存在偷工減料的現(xiàn)象，造成地基處理過(guò)程的失敗[1]。

二、加芯樁的應(yīng)用背景

軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層,是軟粘土、淤泥質(zhì)土、淤泥的總稱。軟土的主要特征如下：（1）天然含水量高，孔隙比大。軟土的天然含水量一般接近或大于液限（泥土從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)（或由 可塑狀態(tài)到流動(dòng)狀態(tài)）的界限含水率），在 45 %以上，天然空隙比大多在 1.0～1.5 之間。 （2）透水性差。軟土親水性比較強(qiáng)，但透水性較差，滲透系數(shù)一般在 10-7～ 10-8cm/s 之間，十分不利于內(nèi)部水分的滲透，地基排水性能不良。（3）壓縮性高。軟土的孔隙比較大，土體顆粒間的連接結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，具有高壓縮性，且這種壓縮性還會(huì)隨著液限的增加而增加。（4）觸變性和蠕變性大。粘性土結(jié)構(gòu)受擾動(dòng)時(shí)，土體的強(qiáng)度降低，靜置一段時(shí)間后，由于土體顆粒、離子、水分子體系趨于平衡，土體的強(qiáng)度又逐漸恢復(fù)?；谝陨系膸c(diǎn)特征，軟土地基承載負(fù)荷的能力弱，且極易發(fā)生變形，造成地基結(jié)構(gòu)整體沉降或局部塌陷，對(duì)于建筑的安全穩(wěn)固十分不利，因此實(shí)際的建筑使用中必須采取一定的技術(shù)方法處理加固軟土地基[2]。

三、軟土地基常用的關(guān)鍵技術(shù)特征

（一）傳統(tǒng)的軟土地基加固處理技術(shù)

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的地基加固處理技術(shù)主要包括換填墊層法、排水固結(jié)法、強(qiáng)夯法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、砂樁法、碎石樁法、石灰樁法、水泥土攪拌法、夯實(shí)水泥土樁法等等。此外還包括高壓噴射注漿法、水泥粉煤灰碎石樁法、加筋法、灌漿法、特殊土地地基處理方法等[3]

（二）地基復(fù)合加固處理技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)的地基復(fù)合加固處理技術(shù)主要包括復(fù)合地基加固體、多元加固體復(fù)合地基、多方法復(fù)合加固、大面積地基加固、土工合成材料、特殊土加固技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)合地基主要指由水泥土樁或柔性樁等共同形成的復(fù)合地基，工程中具備承擔(dān)荷載的重要功能，同時(shí)具備承擔(dān)排水通道等功能。目前國(guó)內(nèi)對(duì)由樁構(gòu)成的復(fù)合地基應(yīng)用較多，主要包括漿固碎石樁、高壓擠土砂漿樁(CCMG)、變徑水泥土攪拌樁、雙向水泥攪拌樁、混凝土芯砂石樁等。多元加固體復(fù)合地基是通過(guò)采用不同的加固體共同形成多種加固體形成復(fù)合地基，其主要目的是有效改善復(fù)合地基的工作性能。多元復(fù)合地基，一是可以促進(jìn)不排水加固體施工時(shí)土的固結(jié)，二是促進(jìn)加載時(shí)加固體之間土體的固結(jié)，三是防止地震時(shí)砂土液化，四是提高地基穩(wěn)定性，五是實(shí)現(xiàn)地基豎向強(qiáng)度加固。多方法復(fù)合加固是在地基處理的過(guò)程中，在同一場(chǎng)地應(yīng)用兩種或者兩種以上的地基處理技術(shù)，通過(guò)降低地基（土）的壓縮性，提升地基承載力以及穩(wěn)定性，達(dá)到地基處理的設(shè)計(jì)要求，保證工程項(xiàng)目施工安全（和上部結(jié)構(gòu)的安全）。大面積地基加固主要解決建設(shè)覆蓋面廣、規(guī)模大、數(shù)量多、標(biāo)準(zhǔn)高等特殊要求的地基處理工程。土工合成材料主要通過(guò)在軟土地基中加入不同功能的土工合成材料提升軟土地基的承載能力與強(qiáng)度特性等。例如軟土路基在交通荷載的長(zhǎng)期作用下，往往會(huì)產(chǎn)生軟化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致道路產(chǎn)生較大沉降，通過(guò)在軟土地基中設(shè)置加筋等相關(guān)材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土地基的加固處理，達(dá)到軟土地基處理的工程要求[4]。

四、厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術(shù)及其應(yīng)用研究

（一）深入了解厚軟土的特性

我國(guó)公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基的定義是指強(qiáng)度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。由于軟土強(qiáng)度低，沉降量大，往往給道路工程帶來(lái)很大的危害，如處理不當(dāng)，會(huì)給公路的施工和使用造成很大影響?；拥鼗醇庸滩课徊煌譃榛觾?nèi)加固和基坑外兩種。

1.基坑外加固的目的主要是止水，有時(shí)也可減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受的主動(dòng)土壓力。

2.基坑內(nèi)加固的目的主要有：提高土體的強(qiáng)度和土體的側(cè)向抗力，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，保護(hù)基坑周邊建筑物及地下管線；防止坑底土體隆起破壞；防止坑底土體滲流破壞；彌補(bǔ)圍護(hù)墻體插入深度不足等。

（二）因地制宜的合理選擇處理方法

目前國(guó)內(nèi)軟土地基處理在選擇地基處理技術(shù)環(huán)節(jié)存在著一定盲目性，選擇地基處理技術(shù)的過(guò)程中往往根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗(yàn)來(lái)決定，沒有完全考慮勘察結(jié)果以及在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，針對(duì)不同技術(shù)沒有進(jìn)行詳細(xì)的工程造價(jià)對(duì)比。例如，在飽和軟粘土地基項(xiàng)目選擇地基處理技術(shù)的過(guò)程中并不適宜采用擠密、振密法進(jìn)行加固處理。

五、厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術(shù)

（一）水泥攪拌樁施工

水泥攪拌樁的施工程序?yàn)?測(cè)量放樣→水泥攪拌機(jī)定位及調(diào)整導(dǎo)向架垂直度→攪拌鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度→噴漿攪拌、提升→復(fù)攪噴漿～下沉→重復(fù)攪拌提升→全樁復(fù)攪下沉→全樁復(fù)攪提升→移至下一根樁、重復(fù)以上工序。為了保證土體均勻攪拌和樁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)使樁內(nèi)攪拌次數(shù)大于20次。

（二）拌制漿液

攪拌機(jī)攪拌下沉同時(shí)，后臺(tái)拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中，每個(gè)漿罐配備-一個(gè)比重稱，用于測(cè)定漿液密度，制備好的水泥漿液不得離析。

（三）噴漿攪拌提升

打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥門，噴送加固漿液。其出口壓力保持0.5Mpa,使水泥漿連續(xù)噴入，攪拌機(jī)旋噴速度控制為0.8m/min.樁機(jī)操作者與攪拌施工員應(yīng)保持密切聯(lián)系，施工中應(yīng)保證攪拌機(jī)噴漿時(shí)連續(xù)供漿，最佳噴漿量須根據(jù)地層的軟硬情況和攪拌頭的工藝特點(diǎn)而定。在樁底和樁頂噴漿應(yīng)充分?jǐn)嚢?，?dāng)鉆頭鉆至樁底后，在原位轉(zhuǎn)動(dòng)噴漿30s，以保證樁頭均勻密實(shí)，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再開始提升攪拌頭，在尚未噴漿的情況下嚴(yán)禁進(jìn)行鉆機(jī)提升工作。

施工時(shí)如因故停漿，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m 處，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿攪拌提升。若停機(jī)超過(guò)三小時(shí)，宜先拆卸輸漿管路，并加以清洗。漿噴機(jī)提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上30cm 后，為使軟土和水泥漿漿噴均勻，再次噴漿攪拌下沉至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。

（四）防止污染

施工中將塑料排水板堆放在現(xiàn)場(chǎng)并加以覆蓋，以防暴露在空氣中老化,在進(jìn)行砂礫墊層施工時(shí)應(yīng)避免被污染砂礫墊層，以免降低砂礫墊層的排水性能。塑料排水板在插入地基的過(guò)程中應(yīng)保證板不扭曲,透水膜不破損和不被污染，塑料排水板的底部應(yīng)與錨靴很好的“錨固”，以免在拔出保護(hù)套管時(shí)將其帶出。插好后應(yīng)及時(shí)將露出在墊層外的多余部分切斷,并予以保護(hù)，以防在打樁機(jī)移動(dòng)、車輛的進(jìn)出或下雨時(shí)受到損壞而降低排水效果，施工過(guò)程中防止泥土等雜物進(jìn)入套管內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)，及時(shí)清除。

結(jié)束語(yǔ)：加芯攪拌樁技術(shù)是在水泥土攪拌樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種用于加固軟弱土地基和深基坑支護(hù)工程的新工法。根據(jù)地基處理方法的適用條件和對(duì)鄰近建筑物的影響因素、環(huán)保要求等，進(jìn)行綜合分析比對(duì)，水泥土攪拌加芯樁地基處理方法較優(yōu)。水泥土加芯攪拌樁新技術(shù)是在多向攪拌水泥土樁基礎(chǔ)上的一種技術(shù)延伸,即在純摩擦型的多向攪拌水泥土樁成樁后,及時(shí)在其樁中心插入經(jīng)預(yù)制成型的混凝土“芯樁”,使之成為剛性樁,既可充分發(fā)揮攪拌樁良好的摩擦力又使樁身具有較好的強(qiáng)度,從而大幅提高樁的承載力，避免攪拌樁局部不均勻的缺陷；減少對(duì)場(chǎng)地干擾，保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。