粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應(yīng)用探究

盧家藝

（從化市水利水電勘測設(shè)計(jì)室，廣東 從化 510900）

粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應(yīng)用探究

盧家藝

（從化市水利水電勘測設(shè)計(jì)室，廣東 從化 510900）

本文在以粉噴樁加固水閘軟土地基的實(shí)踐設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)中，通過對粉噴樁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)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(shí)際應(yīng)用。

粉噴樁；水閘；軟土地基

1 實(shí)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(jié)構(gòu)，并使用空箱岸墻。閘室及岸墻均位于淤泥質(zhì)粘性土層上，該土層雖然壓縮性較高，但是其強(qiáng)度卻偏低，因此，經(jīng)實(shí)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(jìn)行一定的加固處理，即將地面適當(dāng)抬高16.0m左右，并將粉噴樁樁直徑設(shè)計(jì)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(jīng)加固處理后的復(fù)合地基的承載力特征值應(yīng)達(dá)到96kPa。

2 水閘基下工程的地質(zhì)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(zhì)重粉質(zhì)壤土與③層重粉質(zhì)壤土構(gòu)成，其中，②層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)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(zhì)物質(zhì)，其土層厚度與深度均為3.0m，土層低的高程則為11.6m，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，該土層的含水量高達(dá)23.4%～58.2%，每立方米的平均含水量達(dá)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(qiáng)度的粘聚力在4～28kPa間，內(nèi)摩擦角則為0～4.2°，平均2.2°；③層重粉質(zhì)壤土是該項(xiàng)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(fā)現(xiàn)，該土層的含水量高達(dá)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(qiáng)度的粘聚力平均值為36.9千帕，內(nèi)摩擦角平均為14.2°。

3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 沉降的計(jì)算

一般而言，地基主固沉降量多以壓縮指數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，即選用e-logP曲線進(jìn)行計(jì)算，并選用壓縮模量法進(jìn)行校核。

3.2 穩(wěn)定性的驗(yàn)算

一般而言，多以固結(jié)有效應(yīng)力法對工程的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)考慮荷載時(shí)，其穩(wěn)定性的安全系數(shù)應(yīng)在1.10～1.15之間，當(dāng)不考慮荷載時(shí)，其穩(wěn)定性的安全系數(shù)則應(yīng)大于1.15。

3.3 工后沉降的控制

一般路段工后的沉降量應(yīng)小于30cm，橋段等人工構(gòu)造物的銜接處的工后沉降量應(yīng)小于10cm，在對橋段等人工構(gòu)造物的銜接處部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其過渡段的長度應(yīng)以2H+5m（H為填土高度）的標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行有效控制，使其沉降不至于對設(shè)計(jì)縱坡造成嚴(yán)重影響。

4 計(jì)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(fù)雜，因此選用Hc=Ns（C/T）+0.5H進(jìn)行估算，其中HC為軟土的黏聚力，T為填土容重，Ns為穩(wěn)定因素， H為硬殼層厚度，Hc為臨界高度，經(jīng)計(jì)算，該工程的填土高度應(yīng)為3～5m，

4.2 復(fù)合地基承載力的計(jì)算

一般情況下，復(fù)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(fù)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(nèi)選取，β則為樁間土承載力的折減系數(shù)，一般情況下，當(dāng)樁尖鉆入的是軟土層時(shí)，其數(shù)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(jì)算

粉噴樁所形成的復(fù)合地基變形，其沉降變形=粉噴樁群體范圍內(nèi)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(nèi)的壓縮變形應(yīng)根據(jù)粉噴樁所形成的復(fù)合地基而定，并選用樁身壓縮模量法進(jìn)行計(jì)算，一般情況下，其加固區(qū)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(yīng)先以應(yīng)力擴(kuò)散法﹑雙層地基法以及等效實(shí)體法計(jì)算出被加固土層頂部的附加應(yīng)力，最后，再選用分層總和法計(jì)算出壓縮變形量。在本工程中，選用的是應(yīng)力擴(kuò)散法。假設(shè)荷載作用的寬度為B，長度為L，應(yīng)力擴(kuò)散角為β，作用在下臥層上的荷載為Pb,那么，其構(gòu)成的式子則為：Pb=B·L·P[（B+2H·tgβ）·（L+2h·tgβ）]。

4.4 粉噴樁的參數(shù)確定

為了能有效控制及保證施工的質(zhì)量，在施工前必須規(guī)范好各項(xiàng)施工技術(shù)的參數(shù)，尤其是分噴樁的參數(shù)設(shè)置；粉噴樁在進(jìn)行施工前，應(yīng)先在四號閘底板下進(jìn)行工藝性試樁，并將其試驗(yàn)結(jié)果與各項(xiàng)施工參數(shù)進(jìn)行比較，確定該項(xiàng)工程樁的施工方案。首先，將鉆進(jìn)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(yīng)為30r/min，鉆進(jìn)﹑提升及攪拌時(shí)的管道壓力與噴灰時(shí)的管道壓力應(yīng)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(jìn)行有效控制，當(dāng)粉噴機(jī)由軟土層至較強(qiáng)土層時(shí)，其深度應(yīng)超過100cm，此外，其2檔位上的電流表數(shù)值應(yīng)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(qiáng)其質(zhì)量，必須于噴灰提升前，在樁底原位上進(jìn)行攪拌，當(dāng)樁底的噴灰量達(dá)50kg后，方可提升并噴灰，在提升過程中，粉噴機(jī)的噴灰量應(yīng)達(dá)55kg/m以上，對于噴灰量不足的樁身段，應(yīng)適當(dāng)對其進(jìn)行補(bǔ)噴，直至達(dá)到施工的質(zhì)量要求。

結(jié)語

總而言之，粉噴樁的設(shè)計(jì)嚴(yán)重影響著粉噴樁的施工質(zhì)量，而粉噴樁技術(shù)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(zhì)量，而且還在一定程度上推動我國水工程的事業(yè)的不斷發(fā)展，但是，由于目前我國對該項(xiàng)技術(shù)的掌握還不是很嫻熟，因此，以設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢彌補(bǔ)技術(shù)上的不足是提高水工程質(zhì)量的有效途徑之一，此外，在施工過程中，也必須加強(qiáng)對施工質(zhì)量的控制，嚴(yán)格按照工程的質(zhì)量要求進(jìn)行施工，從而推動我國水工程事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

[1]方克禮．粉噴樁在水閘軟土地基處理中的應(yīng)用[J]．科學(xué)與財(cái)富．2013（07）：69-72．

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

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