粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應用探究

盧家藝

（從化市水利水電勘測設計室，廣東 從化 510900）

粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應用探究

盧家藝

（從化市水利水電勘測設計室，廣東 從化 510900）

本文在以粉噴樁加固水閘軟土地基的實踐設計及施工經驗中，通過對粉噴樁的設計標準及計算理論等的簡單介紹，簡單詮釋了粉噴樁在水閘軟土地處理中的實際應用。

粉噴樁；水閘；軟土地基

1 實際案例

某分洪水閘樞紐工程的閘室總寬78.8m，共12孔，每孔凈寬5.2m，底板為筏式結構，并使用空箱岸墻。閘室及岸墻均位于淤泥質粘性土層上，該土層雖然壓縮性較高，但是其強度卻偏低，因此，經實地考擦及分析后，提出采用粉噴樁對分洪閘的閘室及岸墻進行一定的加固處理，即將地面適當抬高16.0m左右，并將粉噴樁樁直徑設計為500mm，長4.0m，各樁間距為95cm×95 cm，樁位則選用滿堂布樁的方式，經加固處理后的復合地基的承載力特征值應達到96kPa。

2 水閘基下工程的地質特征

該閘基址的地層屬于淤積層，是典型的河流沖積層與淤積層，該水工程的閘底板高程14.4m以下的土層主要由②層淤泥質重粉質壤土與③層重粉質壤土構成，其中，②層淤泥質重粉質壤土是該水工程中閘室的主要持力層，但是該土層中多含有貝殼與腐殖質物質，其土層厚度與深度均為3.0m，土層低的高程則為11.6m，經檢測發現，該土層的含水量高達23.4%～58.2%，每立方米的平均含水量達41.8%，此外，其天然密度為1.7～1.9g/cm3，平均天然密度為1.8g/ cm3，空隙比在0.9～1.6之間，平均值為1.3，抗剪強度的粘聚力在4～28kPa間，內摩擦角則為0～4.2°，平均2.2°；③層重粉質壤土是該項水工程中粉噴樁樁端的主要坐落位置，其土層厚度與深度分別為4.6m與7.5m，土層低的高程則為7.0m，將檢測發現，該土層的含水量高達21.2%～52.3%，平均每立方米的含水量為25.9%，此外，其天然密度為1.7～2.1g/ cm3，平均天然密度為2.0g/cm3，孔隙比在0.6～1.5之間，平均值為0.7，抗剪強度的粘聚力平均值為36.9千帕，內摩擦角平均為14.2°。

3 設計標準

3.1 沉降的計算

一般而言，地基主固沉降量多以壓縮指數法進行計算，即選用e-logP曲線進行計算，并選用壓縮模量法進行校核。

3.2 穩定性的驗算

一般而言，多以固結有效應力法對工程的穩定性進行驗算，當考慮荷載時，其穩定性的安全系數應在1.10～1.15之間，當不考慮荷載時，其穩定性的安全系數則應大于1.15。

3.3 工后沉降的控制

一般路段工后的沉降量應小于30cm，橋段等人工構造物的銜接處的工后沉降量應小于10cm，在對橋段等人工構造物的銜接處部分進行設計時，其過渡段的長度應以2H+5m（H為填土高度）的標準對其進行有效控制，使其沉降不至于對設計縱坡造成嚴重影響。

4 計算理論

4.1 填土高度的確定

由于地基的極限承載力公式較為復雜，因此選用Hc=Ns（C/T）+0.5H進行估算，其中HC為軟土的黏聚力，T為填土容重，Ns為穩定因素， H為硬殼層厚度，Hc為臨界高度，經計算，該工程的填土高度應為3～5m，

4.2 復合地基承載力的計算

一般情況下，復合地基的承載力多以式子σsp=：αs·σp+（1-αs）·σs·β表示，其中σsp為復合地基的承載力，σs為粉噴樁的樁間土天然地基承載力，σp為粉噴樁樁身的承載力，αs為置換率，可在10～20%內選取，β則為樁間土承載力的折減系數，一般情況下，當樁尖鉆入的是軟土層時，其數值可取0.5～1.0，若是硬土層，則取0.1～0.4。

4.3 粉噴樁沉降的計算

粉噴樁所形成的復合地基變形，其沉降變形=粉噴樁群體范圍內的壓縮變形+粉噴樁群體底部未被加固土體的壓縮變形。粉噴樁群體范圍內的壓縮變形應根據粉噴樁所形成的復合地基而定，并選用樁身壓縮模量法進行計算，一般情況下，其加固區的壓縮變形量多在20～50mm之間；而對于粉噴樁群體底部末被加固土層的壓縮變形量，則應先以應力擴散法﹑雙層地基法以及等效實體法計算出被加固土層頂部的附加應力，最后，再選用分層總和法計算出壓縮變形量。在本工程中，選用的是應力擴散法。假設荷載作用的寬度為B，長度為L，應力擴散角為β，作用在下臥層上的荷載為Pb,那么，其構成的式子則為：Pb=B·L·P[（B+2H·tgβ）·（L+2h·tgβ）]。

4.4 粉噴樁的參數確定

為了能有效控制及保證施工的質量，在施工前必須規范好各項施工技術的參數，尤其是分噴樁的參數設置；粉噴樁在進行施工前，應先在四號閘底板下進行工藝性試樁，并將其試驗結果與各項施工參數進行比較，確定該項工程樁的施工方案。首先，將鉆進速度控制在每分鐘1.2～1.5m，平均速度為0.8m/min為最佳，攪拌速度應為30r/min，鉆進﹑提升及攪拌時的管道壓力與噴灰時的管道壓力應分別控制在0.1MPa＜p＜0.2MPa與0.25MPa＜p＜0.45MPa間；其次，對樁底深度進行有效控制，當粉噴機由軟土層至較強土層時，其深度應超過100cm，此外，其2檔位上的電流表數值應保持在80A以上，深度超過50cm為最佳；最后，為有效減少樁底端的變形量及加強其質量，必須于噴灰提升前，在樁底原位上進行攪拌，當樁底的噴灰量達50kg后，方可提升并噴灰，在提升過程中，粉噴機的噴灰量應達55kg/m以上，對于噴灰量不足的樁身段，應適當對其進行補噴，直至達到施工的質量要求。

結語

總而言之，粉噴樁的設計嚴重影響著粉噴樁的施工質量，而粉噴樁技術在水工程施工處理中又具有十分重要的意義，其不僅能有效保證水工程的施工質量，而且還在一定程度上推動我國水工程的事業的不斷發展，但是，由于目前我國對該項技術的掌握還不是很嫻熟，因此，以設計上的優勢彌補技術上的不足是提高水工程質量的有效途徑之一，此外，在施工過程中，也必須加強對施工質量的控制，嚴格按照工程的質量要求進行施工，從而推動我國水工程事業的蓬勃發展。

[1]方克禮．粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應用[J]．科學與財富．2013（07）：69-72．

[2]程德坤．粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應用[J]．水利建設與管理．2012（06）：136-140．

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