軟基加固綜合技術(shù)的應(yīng)用

趙羚子

（上海申元巖土工程有限公司，上海）

軟土在我國(guó)東南沿海地區(qū)廣泛分布，具有高含水量、高壓縮性、欠固結(jié)等特點(diǎn)，在軟土地基上進(jìn)行工業(yè)、交通、民用建筑建設(shè)，將造成荷載增加，引起較大的沉降、變形[1]，采取有效措施加固軟土地基具有工程應(yīng)用價(jià)值。

土工格室可以限制地基水平任意方向的側(cè)向位移、增加地基壓縮模量，具有低成本、施工方便的特點(diǎn)[2]。張航[3]在某車輛基地工程中采用水泥攪拌樁+土工格室+碎石墊層地基加固方法，發(fā)現(xiàn)采用三角形形式布置下的三向土工格室可以有效提高地基承載力。作為較為新型的土工材料，土工格室在公路工程中有更加廣泛的應(yīng)用，需要在其他類型工程中進(jìn)行更多的技術(shù)探索。

高壓旋噴樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、砂黏土、黏性土、填土等地基。史恒飛[4]通過工程實(shí)例對(duì)比分析不同樁徑的高壓旋噴樁施工方法，其中單管法適用樁徑30～80 cm、雙重管法適用樁徑60～150 cm，三重管法和RJP超高壓法適用樁徑80～200 cm。李一鳴[5]在某沿海城市海相淤泥軟土加固的工程中采用高壓旋噴樁工藝，利用三重管法進(jìn)行施工并取得了較好的成樁質(zhì)量與截水效果。劉海源，李致立等[6]采用長(zhǎng)短高壓旋噴樁復(fù)合地基工藝加固殘坡積次生紅黏土，使5.5 m 深度范圍內(nèi)地基承載力特征值達(dá)到160 kPa、變形模量12 MPa，在上部荷載200 kPa 的條件下控制沉降量為173 mm。王燦燦，李廣正[7]等以云南某工程作為實(shí)例，通過plaxis 有限元模擬分析高壓旋噴樁承載力性能，樁間距1.5 m 的復(fù)合地基承載力達(dá)到155 kPa。劉運(yùn)蘭[8]采用高壓旋噴樁加固某城市次干路路基，樁長(zhǎng)18 m、1.8 m 間距布樁，得到復(fù)合地基承載力特征值大于130 kPa，有效加固厚度10～20 m 的深厚飽和淤泥地基。戴俊平，曾旭濤等[9]采用高壓旋噴樁工藝加固深度達(dá)70 m 的粉質(zhì)黏土錨碇項(xiàng)目地基，綜合對(duì)比SJT 與RJP 兩種施工方法，SJT 具有更高的成樁質(zhì)量與工效。本文通過在案例工程中分別采用土工格室換填墊層工藝及高壓旋噴樁工藝兩種綜合技術(shù)完成對(duì)軟土地基的加固，設(shè)計(jì)計(jì)算理論值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐結(jié)果皆表明工藝的適用性及效果，力圖為后續(xù)的同類工程提供借鑒參考。

1 案例工程概況

案例工程項(xiàng)目位于江蘇昆山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)開區(qū)，占地面積共計(jì)約7 000 m2，場(chǎng)地?cái)M建兩棟車間與兩棟倉(cāng)庫(kù)，本工程設(shè)計(jì)對(duì)車間地坪軟土地基進(jìn)行加固。場(chǎng)地平面布置見圖1。

圖1 場(chǎng)地平面布置

1.1 地質(zhì)情況

根據(jù)勘察數(shù)據(jù)可知場(chǎng)地表層分布為人工填土，填土之下場(chǎng)地為全新統(tǒng)（Q4）一般沉積狀態(tài)不同的粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂夾粉土、粉質(zhì)粘土夾粉砂及粉砂夾粉質(zhì)粘土。分述如下：①1 雜填土：雜色，結(jié)構(gòu)較松散，主要由軟塑狀粉質(zhì)粘土夾較多碎磚、碎石、砼塊等建筑垃圾及生活垃圾組成。②1 粉質(zhì)粘土：灰黃色、灰褐色，飽和，軟塑，局部偏可塑，中偏高壓縮性。②2 粉質(zhì)粘土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，軟～流塑，高壓縮性。③粉質(zhì)粘土：黃褐色、灰綠色，飽和，可塑，局部硬塑，中壓縮性。④1粉砂夾粉土：灰黃色，灰色，飽和，中密，局部偏稍密，中偏低壓縮性。④2 粉質(zhì)粘土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，飽和，流塑，局部軟塑，高壓縮性。④3 粉質(zhì)粘土夾粉砂：灰褐色，飽和，軟塑，中偏高壓縮性。

1.2 地基處理要求

（1） 地基承載力特征值：地基加固處理后場(chǎng)地復(fù)合地基承載力fak≥100 kPa；（2） 工后沉降：地坪工后沉降值S≤30 mm，不均勻沉降值△S/L≤5 mm/12 m。

2 軟基加固方案

針對(duì)不同區(qū)域的處理?xiàng)l件與處理需求，采用綜合技術(shù)對(duì)軟基進(jìn)行加固，其中采用了土工格室換填墊層工藝與旋噴樁復(fù)合工藝兩種工藝。

2.1 土工格室換填墊層軟基加固工藝方案

部分加固范圍內(nèi)設(shè)置的工程樁分布較密集，地坪面積較小，因此采用土工格室換填墊層工藝對(duì)淺層軟土地基進(jìn)行加固。土工格室換填墊層處理工藝：承臺(tái)基礎(chǔ)施工完成→坑底土層碾壓→鋪設(shè)第一層格室→填充格室碾壓→600 mm 回填碾壓→鋪設(shè)第二層格室→填充格室碾壓。

單片土工格室示意見圖2。土工格室設(shè)計(jì)參數(shù)：（1） 土工格室型號(hào)TGGS-200-400，格室高度150 mm，格室片厚1 mm，抗拉強(qiáng)度≥150 MPa，延伸率≤15%，格室伸長(zhǎng)寬度6 300 mm，格室伸長(zhǎng)長(zhǎng)度4 100 mm，格室焊點(diǎn)數(shù)14；（2） 格室四周用φ14 的U 型鋼筋連接錨固，間距700 mm，中間用φ8 的F 型鋼筋錨固，間距1 000 mm。格室連接鋼筋大樣見圖3。

圖2 單片土工格室示意

圖3 格室連接鋼筋大樣

回填土碾壓設(shè)計(jì)參數(shù)：（1） 坑底土層整平碾壓；（2）填入格室材料選取級(jí)配砂石，最大粒徑不大于20 mm；（3） 回填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.96。

土工格室施工要求：（1） 土工格室進(jìn)場(chǎng)后檢驗(yàn)達(dá)到要求方可使用；（2） 開挖基礎(chǔ)底面進(jìn)行整平，碾壓。鋪設(shè)一層土工格室；（3） 土工格室未張拉之前用U 型釘將格室連接，格室與格室之間必須完全連接，以形成一個(gè)整體；（4） 格室四周用φ14 的U 型鋼筋連接錨固，間距700 mm，中間用φ8 的F 型鋼筋錨固，間距1 000 mm；（5） 每600 mm 鋪設(shè)一層土工格室并回填碾壓，每層厚度200 mm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.96。

2.2 旋噴樁復(fù)合軟基加固工藝方案

部分加固范圍內(nèi)有足夠施工作業(yè)面，因此采用旋噴樁復(fù)合工藝對(duì)淺層軟土地基進(jìn)行加固，加固深度較土工格室更深。旋噴樁復(fù)合地基處理工藝：回填土層整平碾壓→旋噴樁→褥墊層→土工格柵→褥墊層。旋噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)：（1） 旋噴樁樁徑D=800 mm，有效樁長(zhǎng)L=6.0 m，正方形布置，間距1.6 m×1.6 m；（2） 旋噴樁采用雙重管施工工藝，水泥摻量不小于25%，水泥漿液水灰比為0.9，樁體28 d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于2.0 MPa；（3） 單樁承載力特征值不小于250 kN。旋噴樁布置大樣見圖4。

圖4 旋噴樁布置大樣

褥墊層設(shè)計(jì)參數(shù)：（1） 褥墊層厚度為300 mm；分兩層布設(shè)，每層厚度150 mm；（2） 褥墊層材料選用級(jí)配砂石，碎石最大粒徑不大于20 mm；（3） 褥墊層的夯填度不大于0.88。

土工格柵設(shè)計(jì)參數(shù)：（1） 土工格柵為雙向土工格柵；（2） 土工格柵設(shè)置在褥墊層的中部；（3） 加筋線密度控制在25%～35%，墊層及土工格柵的邊緣超出最外排樁中心線不小于1.1 m 且土工格柵端部須錨固固定。土工格柵搭接示意見圖5。

圖5 土工格柵搭接示意

旋噴樁施工要求：（1） 雙重管旋噴法施工工序?yàn)椋簷C(jī)具就位→貫入噴射管→試噴漿→旋噴注漿→拔管及沖洗等；（2） 雙重管法旋噴樁建議施工工藝如下：壓力控制，氣壓不小于0.7 Mpa，水泥漿液壓力宜大于25 MPa；（3） 旋噴樁旋噴提升速度15 cm～20 cm/min，水泥漿液流量大于30 L/min。當(dāng)噴射管置入鉆孔，噴射嘴達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高即可噴射注漿，噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后，提升噴射管，由下而上旋轉(zhuǎn)噴射注漿，提升旋轉(zhuǎn)速度10～15 r/min。噴射管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100 mm；（4） 施工前進(jìn)行不少于3 根工藝試驗(yàn)樁確定相關(guān)施工參數(shù)、檢驗(yàn)機(jī)具性能；（5） 水泥采用P.O42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊，其性能必須符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的規(guī)定。

3 承載力及沉降分析

根據(jù)規(guī)范，計(jì)算地基承載力及工后沉降，驗(yàn)證軟基加固工藝控制沉降有效性。計(jì)算采用的土層力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

3.1 土工格室換填墊層工藝計(jì)算

上部荷載：50 kPa，地坪計(jì)算尺寸選取7 m×7 m，墊層厚度為1.7 m。

墊層厚度應(yīng)符合軟弱下臥層的地基承載力如下：

對(duì)矩形基礎(chǔ)，上式中的pz 值可按下列公式簡(jiǎn)化計(jì)算：

下臥層承載力驗(yàn)算如表2 所示。可知采用土工格室換填墊層下臥層承載力滿足要求。墊層下臥層的變形量可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

表2 下臥層承載力驗(yàn)算

計(jì)算壓縮模量當(dāng)量：

沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為0.7，總沉降量s=29 mm 小于30 mm 的沉降要求。

3.2 旋噴樁復(fù)合軟基加固工藝計(jì)算

上部荷載：50 kPa，地坪計(jì)算尺寸選取12 m×12 m，高壓旋噴樁樁長(zhǎng)6 m。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ-79-2012 式7.1.6-1，根據(jù)復(fù)合地基增強(qiáng)體樁身抗壓強(qiáng)度得到單樁承載力為251 kN。

通過計(jì)算可知采用旋噴樁復(fù)合工藝地基處理深度范圍內(nèi)土層承載力滿足要求，并且下臥層承載力滿足要求。

復(fù)合樁基沉降計(jì)算采用復(fù)合壓縮模量進(jìn)行計(jì)算。在20 m 的地基范圍內(nèi)，壓縮模量當(dāng)量值為10.5 MPa，沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.56，計(jì)算得到總沉降量為17 mm，小于30 mm 的沉降要求。

施工后的地基承載力檢測(cè)及沉降監(jiān)測(cè)驗(yàn)證綜合性軟基加固工藝的效果滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

本文基于土工格室換填墊層、旋噴樁復(fù)合工藝在軟基加固工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，討論分析這種綜合類工藝的加固效果。通過計(jì)算分析得到以下結(jié)論：

(1) 采用三層TGGS-200-400 土工格室換填墊層下臥層承載力滿足要求，并能控制總沉降量為29 mm。

(2) 采用格柵加筋褥墊層與高壓旋噴樁工藝，地基處理深度范圍內(nèi)土層以及下臥層承載力滿足要求，并能控制總沉降量為17 mm。

(3) 土工格室換填墊層以及旋噴樁復(fù)合工藝適用于軟基加固施工面有局限的區(qū)域，能夠在短期內(nèi)快速提高淺層地基的承載力，并將沉降控制在正常使用的要求范圍，通過本案例為后續(xù)同類項(xiàng)目的工藝選擇提供更多可行方案。