高壓旋噴樁在塑性粘土中的應(yīng)用

摘要：在國內(nèi)各鐵路和公路工程中，利用高壓旋噴樁進行地基的加固得到了廣泛的應(yīng)用，針對不同的地基條件應(yīng)選用適合的高壓旋噴樁配比。為克服塑性粘土在流塑或硬塑狀態(tài)下采用單純的水泥漿液通過增加水泥用量的辦法來提高成樁無法保證樁徑的缺點，在高壓旋噴樁中摻加了適量早強劑氯化鈣，高壓旋噴樁容易形成早期強度，后期強度也會形成一定的增長，降低了水泥用量，成樁直徑也得到了很好的保證，提高了高壓旋噴樁成樁技術(shù)的可靠性。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴樁塑性粘土減水劑早強劑

1概述

高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁），以達到加固地基或止水防滲的目的。實踐表明，本法對淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑或軟塑性粘性土等地基都有良好的處理效果，目前高壓旋噴施工技術(shù)已有了比較廣泛的應(yīng)用。下面結(jié)合工程實踐總結(jié)高壓旋噴樁在塑性粘土中的應(yīng)用。

2工程概況

管段位于湖北省潛江市行政管轄范圍，屬江漢沖積平原，地勢平坦、開闊，現(xiàn)辟為旱地、水塘、道路、村莊等。地下水發(fā)育，為第四系孔隙潛水，水位埋深0.6～1.5m；線路穿越多個水塘、水溝，水深一般為0.5～1.5m，塘底淤泥厚0.5～1.0m；根據(jù)化驗資料，地表水及地下水對混凝土無侵蝕性。混凝土結(jié)構(gòu)碳化環(huán)境等級為T2。地層巖性：表層為種植土、人工填土等，厚0.3～0.5m；其下為：粉質(zhì)黏土，褐黃色、灰褐色，流塑～硬塑，厚16.2～26.5m；底部為細砂、中砂層，淺灰色，稍密～中密，飽和，厚>10m。涵洞與框架小橋12座需進行加固處治，下部基礎(chǔ)采用高壓旋噴樁處理，處理后采用筏板基礎(chǔ)。其中高壓旋噴樁設(shè)計樁徑50cm。總樁數(shù)1084根。樁端持力層為砂層，樁間距1m×1m，單樁豎向抗壓承載力特征值330～360kN不等。平均設(shè)計樁長5～24m不等。無側(cè)限抗壓強度（28d）不小于3.0MPa。

3配合比設(shè)計

3.1設(shè)計目標：滿足地基加固設(shè)計強度等級和單樁豎向抗壓承載力要求，保證高壓旋噴樁成樁達到設(shè)計樁徑和完整性，使地基加固取得好的結(jié)果。

配合比設(shè)計思路：①在只采用水泥漿液的情況下，通過室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)分析此配合比能否滿足要求。②在采用減水劑的情況下試配水泥漿液，通過室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)情況分析此配合比能否滿足要求。③在采用早強劑的情況下試配水泥漿液，通過通過室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)分析此配合比能否滿足要求。④通過室內(nèi)試驗選定該配比水泥漿液的現(xiàn)場成樁情況進行分析，確定此配合比能否滿足要求。

3.2原材料選擇。水泥：湖北京蘭水泥集團有限公司生產(chǎn)P·O

42.5普通硅酸鹽水泥。減水劑：武漢蘇博新型建材有限公司PC100-NR型早強型聚羧酸高性能減水劑。早強劑：湖北興銀河化工有限公司生產(chǎn)的工業(yè)氯化鈣。水：河水。

3.3水泥漿液配比。通過設(shè)計思路，選擇最大樁長進行室內(nèi)試驗，室內(nèi)試驗水泥漿液配比匯總?cè)缦拢?/p>

通過室內(nèi)試驗結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)當水泥用量為160 kg/m時，三種水泥漿液均能達到設(shè)計要求，但摻加早強劑的水泥漿液達到的效果最好。通過水泥漿液配比28天強度圖表可直觀看到，通過摻加減水劑的方法，強度增加效果不是很明顯，但是從摻加早強劑的方法試配，強度增加效果非常明顯。確定試樁采用摻加早強劑氯化鈣3%的水泥漿液進行現(xiàn)場試樁。

3.5試樁采用的工藝參數(shù)

①按照設(shè)計每延米水泥用量施作，冒漿量控制在20%以內(nèi)；②泵壓分段控制：上段20MPa、下段22MPa；③提鉆速度（16～19）cm/min，轉(zhuǎn)速（18～20）r/min；④噴嘴直徑（2.0～2.2）mm；⑤樁底坐噴60s，拆卸、接長鉆桿或繼續(xù)旋噴時要保證鉆桿處有（10～20）cm的搭接長度，樁頭以下1.0m復噴。

3.6現(xiàn)場試樁取芯試驗結(jié)果

通過水泥漿液配比室內(nèi)試驗結(jié)果選定摻加早強劑氯化鈣3%的水泥漿液進行現(xiàn)場試樁，根據(jù)試樁采用的工藝參數(shù)嚴格控制施工過程中的參數(shù)控制，現(xiàn)場試樁取芯結(jié)果如下：

通過試樁結(jié)果分析，當水泥用量為160kg/m時無論樁徑還是強度均能滿足設(shè)計樁徑大于50cm，強度大于3.0MPa的需要，綜合各方面考慮最后選用水泥用量為160kg/m為在塑性粘土中施工的高壓旋噴樁配比。

4高壓旋噴樁配比在塑性粘土中的應(yīng)用效果分析

4.1高壓旋噴樁配合比設(shè)計，一般情況下，它主要是考慮成型后的抗壓強度，因此，水泥用量較大。但在塑性粘土中，地下水發(fā)育，為第四系孔隙潛水，狀態(tài)為流塑或硬塑狀態(tài)，早期強度形成越早對旋噴樁的成型越好，因此提出了一個早期強度指標，并且塑性粘土呈現(xiàn)流塑或硬塑狀態(tài)，對水泥漿液的濃度也有了限制，濃度高時在施工時和周圍粘土不能很好的攪拌均勻，形成的樁徑也會大大降低，這樣就有別于常規(guī)的旋噴樁，需要采用較低的水泥用量就能滿足了塑性粘土旋噴樁的技術(shù)要求。

4.2高壓旋噴樁中摻加了早強劑，旋噴樁施工后樁的完整性能夠很好的保證，尤其在塑性粘土呈現(xiàn)流塑狀態(tài)下，特別容易受到擾動，如果強度不能夠迅速形成，形成強有力的束縛，后期強度就無法增長。水泥漿液中摻加3%早強劑氯化鈣，克服了流塑狀態(tài)擾動情況下無法在較小的水泥用量下形成強度，只能通過增加水泥用量來形成強度的缺點。增加了早期強度，同時也滿足了強度和樁徑要求。

樁身0-1.7m為涵板，1.7-25.4m范圍內(nèi)水泥土硬化正常，攪拌紋理清晰，芯樣較為完整，呈灰色的堅硬柱狀體，節(jié)長5-40cm，其中24.2-25.0m芯樣較破碎。25.4m以后為砂，無攪拌紋理。

4.3塑性粘土中高壓旋噴樁無法成樁的防治。有兩個階段很關(guān)鍵：一是水泥漿液配制階段原因有：水泥和早強劑氯化鈣均由人工添加，如果拌缸體積過小，水泥漿液用量很快，需要人工不停添加水泥和早強劑，容易造成早強劑的漏加，造成旋噴樁的這個部位無法形成早期強度，也就無法成樁。因此，盡量增大拌缸的體積，制作標準的水泥和早強劑計量器具是避免高壓旋噴樁無法成樁的有效途徑。二是高壓旋噴樁施工階段，冒漿量要嚴格控制，當冒漿量超過20%時，要進行及時的復噴。這樣才能保證每米的水泥用量。噴孔直徑要經(jīng)常測量，由于在高壓情況下噴射水泥漿液，噴孔的磨損很快，如果噴孔直徑過大，就不能對周圍的粘土進行有效的切割和攪拌，成樁的均勻性會很差。

參考文獻：

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