高壓旋噴樁在長山河海寧片區水系綜合整治項目地基加固中的應用

李小沖，劉露庭

（浙江水專工程建設監理有限公司，浙江 杭州 310051）

1 引言

城鎮水系整治工程逐漸受到重視，全國各地區正在抓緊時間整治城市水系，改善當地水生態環境[1～2]。在水系整治過程中，往往需要修建大量的水工建筑物，如水閘、大壩、堤岸等。河床沉積物顆粒較細，強度較低，天天地基承載力往往難以滿足要求。針對這種現象，就需要采取相關的地基處理措施，提高地基承載力，滿足建筑物變形要求。在工程建設過程中，常用的地基加固方法包括：真空預壓法[3～4]、換填法[5～6]、強夯法[7～8]、樁基礎加固[9～10]等。不同的方法其加固原理也不盡相同，真空預壓法、強夯法等是采用相應的方法對原地基土進行壓實，排出土體中的水、空氣等，從而提高地基承載力。換填法是采用高強度的材料替換原有強度較低的土體，從而改善地基的承載力條件。樁基礎加固是采用混凝土等材料，換填部分土體，依靠樁側摩擦力或者樁端端承力保證上部建筑物的穩定性。

2 工程概況

長山河屬于太湖流域，是杭嘉湖南排工程的重要組成部分，自1978 年建成以來，發揮了巨大的經濟和社會效益，保護了流域范圍內無數群眾的安全，帶動了當地經濟的發展。由于建成時期較早，長山河整治工程勢在必行。此次治理段為海寧片區，擬建水閘一座。

水閘建基面坐落在III 淤泥質粉質黏土，且該土層含水量較高，壓縮變形大，地基承載力較低，土的重度為18 kN/m3。

3 施工參數確定

長山河海寧片區水系綜合整治工程高壓旋噴樁施工工程量較大，施工參數選取不合理會造成嚴重的經濟損失，同時也會對工程進度造成不利的影響。因此，在大規模施工前通過試樁的方式確定高壓旋噴樁的施工參數尤為重要，是保證工程建設進度和質量不可缺少的內容。高壓旋噴樁的主要施工流程見圖1。

圖1 高壓旋噴樁施工流程

試樁采用單管旋噴注漿法進行施工，為確定施工參數選取3 根旋噴樁進行試樁施工，旋噴樁直徑為0.6 m，長為8.0 m，采用梅花型布置，當水泥摻量為25%，則加固每立方米土體需要水泥量為450 kg。旋噴樁（含樁頭）總長為8.5 m，因此，旋噴樁每米的水泥用量為π×0.322×1×450=127.17 kg，單樁水泥用量為1.08 t。試樁參數見表1。

表1 試樁參數

采用表1 參數，各樁施工效果如下：

1# 樁成孔時間約10 min，噴射時間約57 min，其中樁機操作時間約9 min。施工時灌漿壓力為25 MPa。漿液流速為30 L/min。單根樁施工時間：1430/30=48 min。樁長8.5 m，提升速度：850/48=17.7 cm/min。

2# 樁成孔時間約10 min，噴射時間約51 min，其中樁機操作時間約6 min。施工時灌漿壓力為27 MPa。漿液流速為32 L/min。單根樁施工時間：1430/28=44.7 min。樁長8.5 m，提升速度：850/44.7=19.02 cm/min。

3#樁成孔時間約10 min，噴射時間約46 min，其中樁機操作時間約6 min。施工時灌漿壓力為30 MPa。漿液流速為36 L/min。單根樁施工時間：1430/35=39.7 min。樁長8.5 m，提升速度：850/39.7=21.4 cm/min。

4 施工效果分析

完成試樁試驗后，通過現場檢驗的方法對旋噴樁加固效果進行分析。旋噴樁施工質量檢測內容主要包括：樁身完整程度、承載力、噴射距離、無側限抗壓強度以及滲透系數等。檢測犯法包括：開挖檢測、靜載試驗、鉆探取芯和動力觸探等。

4.1 開挖檢測

在試樁施工完成后1 個月后，開挖一定深度檢驗旋噴樁的成樁效果，經檢查，3 根試驗樁成樁效果較好，樁身垂直，同時，水泥漿液在地面以下均勻分布。有效樁徑在61.6 cm～71.4 cm之間，滿足設計要求的60 cm。

4.2 單樁載荷試驗結果分析

采用靜載試驗獲取單樁承載力情況。荷載板采用圓形，直徑為60.0 cm，與旋噴樁設計直徑一致。采用分級加載，在沉降變化穩定后再進行下級荷載的施加。本次旋噴樁靜載沉降標準為沉降速率不大于0.1 mm/h。3 根試樁的靜載試驗曲線見圖2。

圖2 靜載試驗曲線

從圖2 中可知，3 根試樁的靜載試驗曲線未出現突變點，這表明靜載試驗完成后均未破壞。根據靜載試驗結果有兩種方法可以獲取承載力特征值。

其中，采用沉降量法確定旋噴樁的單樁承載力特征值計算公式如下：

式中：s 為沉降量；b 為荷載板直徑。s 對應的荷載值為承載力特征值。

同時，還有一些學者建議采用下式計算單樁承載力特征值：

式中：a、b 為擬合參數；f 為承載力。

由式（2）可知，單樁承載力特征值為時間t→∞時的承載力。

兩種方法承載力特征值計算結果見表2。

表2 承載力特征值 單位：kN

從表2 可知兩種方法計算結果，3 根試樁的承載力特征值均大于450 kN，滿足設計要求。

4.3 取芯檢驗結果分析

在試樁施工完成一個月后，使用鉆機在灌注樁中心取芯，通過巖心完整程度以及巖心力學試驗分析試樁的施工效果。3根試樁的巖心均為長柱狀，RQD 值為80%～90%，僅局部巖心呈短柱狀，旋噴樁的外觀完整程度較高，連續性較好，通過取芯，未發現明顯的斷樁現象。樁心樣品室內力學試驗結果見表3。

表3 力學實驗結果

表3 中，抗壓強度值（無側限）大于設計要求的1.5 MPa，滲透系數也小于1×10-7cm/s。室內力學實驗結果表明，適用旋噴樁加固后，地基承載力可以滿足設計要求，施工質量為優良。

5 結論

（1）根據試樁結果，旋噴樁施工參數如下：采用灌漿壓力為25 MPa～30 MPa，灌注材料水灰比為1.0，旋噴提升速率在15.0 cm/min～20.0 cm/min 之間，每米旋噴樁水泥用量為127.17 kg。

（2）試樁施工完成后，采用開挖、靜載和取芯方法對施工質量進行檢測，旋噴樁外觀完整，連續性好，樁體有效直徑在61.6 cm～71.4 cm 之間，大于設計直徑60.0 cm。單樁承載力和樁心力學試驗結果均可滿足要求，試樁施工質量較高。