1、粉噴樁在榕江大圍堤防工程軟基處理中的應(yīng)用第2期2007年4月廣東水利水電GUANGD0NGWATERRESOURCESANDHYDROPOWER粉噴樁在榕江大圍堤防工程軟基處理中的應(yīng)用王斌(揭陽市水利水電設(shè)計(jì)院,廣東揭陽522031)摘要:簡(jiǎn)述粉噴樁處理軟基的一般設(shè)計(jì)模式,施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)用效果,并結(jié)合工程實(shí)例著重介紹其在設(shè)計(jì),施工及質(zhì)栓中采用了室內(nèi)配合比試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)抽芯檢測(cè)相結(jié)合的作法,為設(shè)計(jì)提供合理依據(jù),為質(zhì)栓提供可操作性,方便施工,值得借鑒,可以在類似工程中推廣使用.關(guān)鍵詞:粉噴樁;軟基;配合比試驗(yàn);抽芯檢測(cè);應(yīng)用中圖分類號(hào):TU447文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1008-O112(2007)

2、02-0059041工程概況廣東省揭陽市榕江大圍榕城北堤段工程(以下簡(jiǎn)稱北堤工程),位于揭陽市榕城區(qū),榕江北河中下游的右該堤段均為新建堤段,原堤址河岸沿線地勢(shì)平坦,場(chǎng)地平面布置圖(梅東大橋以東堤段樁號(hào)K6+372一K8+2.O0m(珠2.71m(P=2%).由于該堤段地質(zhì)情況較為復(fù)雜,地層變化大,堤基存在較厚的軟弱淤泥層,而軟土地基作為一種常見的不良地基,它給堤防工程建筑物造成極大的危害,因此,該堤段采用了水利工程中較為常見的粉體噴射攪拌法(簡(jiǎn)稱粉噴法)加固軟土技術(shù)處理堤基,以達(dá)到提高堤基承載力及滿足堤身的變形要求,從而保證堤防工程的安全.圖1榕江大圍北堤工程梅東大橋以東堤段平面布置,13;修

3、回El期:2007-02-03作者簡(jiǎn)介:王斌(1968一),男,本科,高級(jí)工程師,副院長(zhǎng),總工,從事水利水電工程規(guī)劃,設(shè)計(jì)工作.-59?2工程地質(zhì)條件層,鉆孔揭露土層自上而下為:人工填土,成分主要為雜填土和素填土構(gòu)成,未固結(jié)或松散,厚度較薄,平均厚度為0.42nl;粘土,灰黃色,軟塑,厚度較小,部分尖滅,平均厚度為0.62m,屬中壓縮性土;淤泥,灰黑色,飽和,流塑,含少量腐植質(zhì),砂及少量貝殼,平均厚度為11.58m;粉質(zhì)粘土,灰白色,軟可塑,含中細(xì)砂,屬4.50Ill;粉細(xì)砂,松散至稍密狀態(tài),灰白色,級(jí)配不良;粗中砂,灰白色,中密的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1,工程地質(zhì)剖面圖(縱向)見圖2.表1地基

4、土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)呼惜一錯(cuò),'ZKnt-io象ZKl21Kl_0tZKn-2.vZK12l_-0n70L'-t'o?l¨'I3.40?罌挎.jx,一-I¨?zI【I】,ZKl¨A=I9.4l8.3-200ZXll一7里到塋圖2工程地質(zhì)剖面(縱向J3地基處理設(shè)計(jì)方案的確定與設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)該堤段堤型設(shè)計(jì)斷面的初步分析和多方案比較后,選定采用鋼筋混凝土防洪墻結(jié)合墻后填土的復(fù)合堤型結(jié)構(gòu),考慮到堤基土層的地質(zhì)條件,根據(jù)確定的堤型斷面,新建堤身防洪墻高度及填土高度較大(大部分超過3.0m),作用于防洪墻的基底應(yīng)力也較大,其相應(yīng)要求的地基允許承載力為

5、90110kPa(隨防洪墻的高度而變化),均大于淺層地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值85kPa,此,防洪墻采用天然地基是不合適的,而應(yīng)考慮采用淺基處理或樁基礎(chǔ).此外,由于城市堤防工程對(duì)堤身的沉降變形和地基的防滲要求較高,故采用較為簡(jiǎn)單的去土換砂的方法難以滿足設(shè)計(jì)要求,而根據(jù)本地區(qū)及鄰近地區(qū)類似工程的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)對(duì)采用鉆孑L灌注樁,打入式預(yù)制樁及粉噴樁處理堤基的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)等的綜合比較.經(jīng)比較,認(rèn)為粉噴樁具有工程造價(jià)低,施工噪聲低,?60?振動(dòng)干擾小,無棄土棄渣污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),并能適合類似該堤防工程對(duì)地基要求不太高的條件,但須進(jìn)行地基改良處理.設(shè)計(jì)前,根據(jù)對(duì)該堤段地質(zhì)勘察資料成果的分析,初步確定所采用粉噴樁樁

6、端以第層粗中砂層作為基礎(chǔ)持力層.在地質(zhì)勘察鉆孑L的同時(shí),取出各土層原狀土樣通過室內(nèi)配合比試驗(yàn),提供合理的固化料種類和配方,以及加固土可靠的物理,力學(xué)性質(zhì)參數(shù),由試驗(yàn)確定水泥加固土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值,作為粉噴樁地基處理的設(shè)計(jì)依據(jù).水泥土配合比抗壓試驗(yàn)成果見表2.根據(jù)地質(zhì)土層的分布情況,采用現(xiàn)行建筑地基處理土層的地質(zhì)物理性狀不同對(duì)粉噴樁加固地基成樁的水泥土強(qiáng)度影響變化較大,特別是土層的含水量和腐植質(zhì)含量對(duì)樁身強(qiáng)度影響較大,因此,取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)水泥土的配合比試驗(yàn)是很有必要的.設(shè)計(jì)要求粉噴樁采用樁徑為500mm,90d齡期單軸無側(cè)限抗壓樁身強(qiáng)度為2100kPa,設(shè)計(jì)單樁豎向承普通硅酸鹽水泥摻入比為

7、l8%時(shí),其平均抗壓強(qiáng)度為2350kPa,滿足設(shè)計(jì)要求.由于該堤段淤泥軟土層較為深厚,且此類軟土含水量高,壓縮性大,承載力低,遇地震易軟化,抗剪強(qiáng)度和攪拌樁作為柔性樁的復(fù)合地基一般設(shè)計(jì)成格柵狀,將軟土封閉成較小面積的格室,可有效防止軟土受力后流動(dòng),形成的復(fù)合地基承載力可達(dá)130220kPa,且能更有效地減少地基沉降量,均化和增加抵御不均勻沉降的能力.因此,粉噴樁處理堤基,將基礎(chǔ)平面布置成近似格柵狀的復(fù)合地基,見圖3.由基礎(chǔ)布樁的形式,合理確定置換率和總樁數(shù),反推復(fù)合地基容許承載力,確定粉噴樁置換率為30.2%,復(fù)合地基允許承載力為220kPa,大于建筑物基底壓力,滿足設(shè)計(jì)要求.翕品圖3粉噴樁基

8、礎(chǔ)處理布置單位:mm4施工技術(shù)要點(diǎn)由于本堤段堤基為軟弱淤泥土層,具有含水量高,詳細(xì)的T程地質(zhì),水文地質(zhì)等資料的基礎(chǔ)上,綜合了解堤址地形,地貌等現(xiàn)狀特征,在粉噴樁施工前應(yīng)準(zhǔn)備施工場(chǎng)地的工程地質(zhì)報(bào)告,土工試驗(yàn)報(bào)告,室內(nèi)配合比試驗(yàn)報(bào)告(7d齡期)及粉噴樁設(shè)計(jì)主要尺寸資料,并注意以下施T技術(shù)要點(diǎn):1)為有利于粉噴樁樁機(jī)的正常施工與操作,施工場(chǎng)地需先進(jìn)行平整,清除地表一切障礙物,然后回填中砂填筑樁機(jī)平臺(tái),以滿足樁設(shè)計(jì)停灰面標(biāo)高以上覆土層厚不少于50cm的要求.2)施工前,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)取原狀土作配合比試驗(yàn),為現(xiàn)場(chǎng)施工和抽檢提供依據(jù).3)施工前,施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的每根樁均勻噴粉的噴粉量,按采用"

9、兩噴四攪"的施工工藝流程進(jìn)行操作準(zhǔn)備.4)噴粉或噴氣時(shí),當(dāng)氣壓達(dá)到0.45MPa時(shí),管路可能堵塞,此時(shí)應(yīng)停止噴粉和鉆進(jìn),查明堵塞原因,及時(shí)排除.5)鉆頭鉆至設(shè)計(jì)深度,應(yīng)有一定的滯留時(shí)間,以時(shí),滯留時(shí)間為23min.'6)整個(gè)制樁過程因故出現(xiàn)斷粉,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)噴,補(bǔ)噴重疊長(zhǎng)度不得小于0.5m.7)粉噴樁施工接近地面標(biāo)高時(shí),地面以下1m范圍內(nèi)噴粉,攪拌,提升應(yīng)用慢速,當(dāng)噴粉即將出地面時(shí),宜停止提升,攪拌數(shù)秒鐘,以保證樁頭攪拌均勻和密實(shí).8)粉噴樁施工完成30d后,才能進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工.5施工質(zhì)量檢測(cè)與工程觀測(cè)1)粉噴樁按規(guī)范在成樁后7d內(nèi)抽取2%樁數(shù)采用輕便觸探(N10)檢查樁的質(zhì)量

10、,觸探點(diǎn)在樁徑方向1/4處.共檢測(cè)400根樁,檢查結(jié)果為:當(dāng)貫入100mm,N10擊數(shù)均超過規(guī)范要求的10擊,其中7d最大可達(dá)62擊,達(dá)到設(shè)計(jì)要求.2)對(duì)成樁28d后的粉噴樁進(jìn)行抽芯取樣檢測(cè),抽檢比例約為2%o(每5個(gè)單元堤段5×16m取1根樁),共檢測(cè)40根樁,檢查結(jié)果為:樁體抗壓強(qiáng)度在26533536kPa之間,超過設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度值2100kPa,并大于樁身允許承載力1200kPa(強(qiáng)度折減系數(shù)0.57),符合設(shè)計(jì)要求.抽芯檢測(cè)結(jié)果見表3.3)梅東大橋以東堤段工程于2002年5月份完工.在堤身橫斷面防洪墻頂,堤中心填土面及堤內(nèi)側(cè)石墻頂各設(shè)置1個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)(一般沿堤線每200m布設(shè))

11、,見圖4.通過3年多的觀測(cè),繪制堤身實(shí)測(cè)沉降量?61?沉降量分別為6mm,24mm及12mm,其中,防洪墻的最大沉降量為9mm,最小為3mm,一般為57mm,均比墻后堤身填土面的沉降量小.此外,據(jù)觀測(cè),防洪墻的分縫沉降差在4mm以內(nèi),不影響防洪堤結(jié)構(gòu)的安全,滿足設(shè)計(jì)要求.表3抽芯檢測(cè)成果一,審內(nèi)墻嚼帖I17耷驪皇塑皇I奎_7量L2(叮【ll善圖4觀測(cè)點(diǎn)平面布置示意單位:mm8?一堤身填土一O-內(nèi)石墻't3"防洪墻Bl2l824303642時(shí)間t/H圖5堤身實(shí)測(cè)沉降時(shí)間曲線注:本沉降資料采用廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)(DB44/1822004)中雙曲線法擬合,沉降量基本符合

12、一般情況;圖中t為竣工后某一時(shí)間,從加荷起止時(shí)間的中點(diǎn)算起,月.6結(jié)語1)北堤工程總長(zhǎng)4.6km,堤基處理實(shí)際完成粉綜合單價(jià)為54元/延米,按此單價(jià)計(jì)每m堤長(zhǎng)堤基處理的綜合造價(jià)為3200元,而按同等標(biāo)準(zhǔn)要求地基達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用砼預(yù)制管樁,鉆孔灌注樁或其他如真空預(yù)壓法處理處理堤基,其每m堤長(zhǎng)造價(jià)均超過粉噴樁處理.62.見,粉噴樁加固軟弱地基技術(shù)在該項(xiàng)工程的應(yīng)用取得良好的成效,并節(jié)約了工程投資.2)在城市防洪工程的軟基處理中,由于城市堤岸沿線原有建(構(gòu))筑物分布密集,部分堤段還由于施工場(chǎng)地條件差,堤基處理施工線長(zhǎng)和工程量大,在此施工條件下采用深層攪拌鉆孔成樁技術(shù),對(duì)地基及周圍建筑物擾動(dòng)小,施工中振動(dòng)小,噪聲低,無污染環(huán)境,有良好的社會(huì)效益.施工作業(yè)安全可靠,施工操作工藝簡(jiǎn)單,機(jī)械設(shè)備要求較低,工程造價(jià)低,有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益.3)該堤段工程在設(shè)計(jì),施工及質(zhì)檢中采用了以鉆孔取原狀土樣作水泥加固土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)鉆孔抽芯制成標(biāo)準(zhǔn)試塊,做加固土巖芯的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),為設(shè)計(jì)采用合適的水泥摻入比所確定的加固土抗壓強(qiáng)度提供依據(jù),為施工提供便捷條件,為質(zhì)檢提供可操作性.4)粉噴樁處理高含水量,高塑性的軟弱地基,由于其作為一種