水泥粉噴樁加固吹填淤泥地基現場試驗研究

李 云 華

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

受土地資源制約，沿海區域采用航道疏浚淤泥進行填海造陸，既能保護環境，又能節約投資。但是吹填淤泥具有含水率大、孔隙比高、強度低等特點，給地基處理增加了難度。快速而有效的地基處理方法則是工業建設的首要條件。水泥粉噴樁是“粉體噴射攪拌樁”的簡稱，就是利用專用的噴粉攪拌鉆機將水泥等粉體固化劑噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產生的一系列物理化學反應,使軟土結合成具有一定強度的水泥樁體而形成復合地基的一種施工方法。由于粉噴樁具有能有效減少總沉降量、承受較大的加荷速率、抗側向變形能力強、可大大縮短施工期等優點，自瑞典工程師Kjeld Paus1967年發明以來，在鐵路、公路、市政工程、港口碼頭等各類軟土地基加固工程中得到了廣泛應用。本文以某石化區填海工程吹填淤泥地基加固工程為背景，介紹了在其他地基處理方法加固吹填淤泥地基效果欠佳時，粉噴樁加固地基的試驗研究。

1 工程概況

該吹填淤泥地基是由圍海造地形成，使用碼頭區疏淤物吹填，吹填淤泥為超飽和、含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低、滲透性差的軟土。部分地區吹填淤泥較深且初始含水量大，滲透系數低于10-8cm/s，為滿足工程的進度要求，擬采用粉噴樁進行加固。擬加固區表層已覆蓋有3 m左右的填土層，淤泥平均厚度為8 m，淤泥的各項物理力學性能指標見表1。

表1 淤泥各項物理力學性質指標

2 試驗區方案設計

為探求粉噴樁的最佳水泥摻量及合適間距，節約投資，保證質量，進行了2個區的粉噴樁的試驗研究。設計采用水泥噴粉攪拌樁(4噴4攪)，普通硅酸鹽水泥，水泥含量為18%和12%兩種，攪拌樁樁徑為600 mm，分為兩個區，樁間距分別為0.9 m×0.9 m和1.2 m×1.2 m，均為正方形布樁，9根樁為一組，樁長約為11.0 m，分別進入淤泥層下面的粘土層1 m，見圖1，圖2。

3 試驗區加固效果監測

在粉噴樁試驗區完成后28 d，進行了試驗檢測，檢測內容包括單樁豎向抗壓承載力試驗、單樁復合地基抗壓承載力試驗、抽芯取樣試驗。受實際施工標高限制，盡量模擬后續施工時的真實情況，粉噴樁檢測時其上覆蓋有50 cm的填土層。

3.1 單樁豎向抗壓承載力試驗

試驗1區、2區分別選取4根樁進行單樁豎向抗壓承載力試驗，其中水泥摻量12%的每區各2根，其余水泥摻量為18%。典型的單樁豎向抗壓承載力試驗荷載和沉降曲線見圖3。

各試驗區單樁豎向抗壓承載力試驗數據匯總見表2,表3。

表2 試驗1區單樁豎向抗壓承載力匯總表

表3 試驗2區單樁豎向抗壓承載力匯總表

試驗1區，水泥含量18%的3號樁、4號樁極限承載力值分別為294 kN和261 kN，得出該場地該水泥含量樁型承載力特征值不低于138.75 kN；水泥含量12%的1號樁、2號樁極限承載力值分別為250 kN 和225 kN，得出該場地該水泥含量樁型承載力特征值不低于123.75 kN。試驗2區水泥含量12%的3號樁、4號樁極限承載力值分別為336 kN和252 kN，得出該場地該水泥含量樁型承載力特征值不低于147 kN；水泥含量18%的1號樁、2號樁極限承載力值分別為257 kN和356 kN，得出該場地該水泥含量樁型承載力特征值不低于153.25 kN。

3.2 單樁復合地基抗壓承載力試驗

試驗1區、2區分別選取4根樁進行單樁復合抗壓承載力試驗，其中水泥摻量12%的每區各2根，其余水泥摻量為18%。典型的單樁豎向抗壓承載力試驗荷載和沉降曲線見圖4。

各試驗區單樁豎向抗壓承載力試驗數據匯總見表4,表5。

試驗1區水泥含量18%的5號樁、6號樁復合地基極限承載力值分別為315 kPa和339 kPa，得出該場地該水泥含量樁型單樁復合地基承載力特征值不低于163.5 kPa；水泥含量12%的7號樁、8號樁復合地基極限承載力值分別為275 kPa和291 kPa，得出該場地該水泥含量樁型單樁復合地基承載力特征值不低于141.5 kPa。試驗2區水泥含量12%的5號樁、6號樁復合地基極限承載力值分別為289 kPa和270 kPa，得出該場地該水泥含量樁型單樁復合地基承載力特征值不低于139.7 kPa；水泥含量18%的7號樁、8號樁復合地基極限承載力值分別為287 kPa和334 kPa，得出該場地該水泥含量樁型單樁復合地基承載力特征值不低于155.3 kPa。

表4 試驗1區單樁復合地基抗壓承載力匯總表

編號最大加載值最大沉降量極限荷載值相應沉降量備注536038.7931524.04水泥含量18%638945.0733931.32水泥含量18%731547.6127533.61水泥含量12%838954.3829121.28水泥含量12%

表5 試驗2區單樁復合地基抗壓承載力匯總表

4 結語

通過對吹填淤泥地基2個試驗區的試驗研究可以看出：

1)粉噴樁對吹填淤泥加固效果明顯，且工期短。2)水泥摻量對單樁承載力影響較大，摻量差在30%左右時，單樁承載力差值可達到15 kN。3)間距小、水泥摻量小的粉噴樁單樁復合地基承載力與間距大、水泥摻量大的地基承載力相差無幾，調整粉噴樁間距的大小，可以充分的發揮樁間土的作用。