厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術及其應用研究

崔洪進

（中機國能電力工程有限公司，上海 260001）

引言：在安徽毫州建筑工程場地中，一直采用中等風化砂巖做建筑物樁(鉆孔灌注樁)基礎持力層地基，但這種方案基礎造價偏高。根據(jù)建筑物結構類型、荷載大小及使用要求，結合場地地形地貌、地層結構，項目制定了水泥土加芯攪拌樁地基加固施工方案，從而確保節(jié)點工期保質(zhì)保量完成施工任務。

一、建筑工程領域軟土地基處理技術存在的主要問題

由于地基處理理論與施工技術水平前期相對落后，現(xiàn)在國內(nèi)地基處理工程技術發(fā)展很快，同時地基處理項目較多，直接引起地基處理隊伍迅速膨脹。施工機械與我國工程建設的內(nèi)在需求還存在較大差距，絕大多數(shù)地基處理人員施工前沒有進行系統(tǒng)的技術培訓，導致施工人員不能完全準確的完成地基處理技術的關鍵環(huán)節(jié)，同時，部分施工單位在施工過程中還存在偷工減料的現(xiàn)象，造成地基處理過程的失敗[1]。

二、加芯樁的應用背景

軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層,是軟粘土、淤泥質(zhì)土、淤泥的總稱。軟土的主要特征如下：（1）天然含水量高，孔隙比大。軟土的天然含水量一般接近或大于液限（泥土從流動狀態(tài)轉變?yōu)榭伤軤顟B(tài)（或由 可塑狀態(tài)到流動狀態(tài)）的界限含水率），在 45 %以上，天然空隙比大多在 1.0～1.5 之間。 （2）透水性差。軟土親水性比較強，但透水性較差，滲透系數(shù)一般在 10-7～ 10-8cm/s 之間，十分不利于內(nèi)部水分的滲透，地基排水性能不良。（3）壓縮性高。軟土的孔隙比較大，土體顆粒間的連接結構不穩(wěn)定，具有高壓縮性，且這種壓縮性還會隨著液限的增加而增加。（4）觸變性和蠕變性大。粘性土結構受擾動時，土體的強度降低，靜置一段時間后，由于土體顆粒、離子、水分子體系趨于平衡，土體的強度又逐漸恢復。基于以上的幾點特征，軟土地基承載負荷的能力弱，且極易發(fā)生變形，造成地基結構整體沉降或局部塌陷，對于建筑的安全穩(wěn)固十分不利，因此實際的建筑使用中必須采取一定的技術方法處理加固軟土地基[2]。

三、軟土地基常用的關鍵技術特征

（一）傳統(tǒng)的軟土地基加固處理技術

國內(nèi)傳統(tǒng)的地基加固處理技術主要包括換填墊層法、排水固結法、強夯法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、砂樁法、碎石樁法、石灰樁法、水泥土攪拌法、夯實水泥土樁法等等。此外還包括高壓噴射注漿法、水泥粉煤灰碎石樁法、加筋法、灌漿法、特殊土地地基處理方法等[3]

（二）地基復合加固處理技術

目前國內(nèi)的地基復合加固處理技術主要包括復合地基加固體、多元加固體復合地基、多方法復合加固、大面積地基加固、土工合成材料、特殊土加固技術等關鍵技術。復合地基主要指由水泥土樁或柔性樁等共同形成的復合地基，工程中具備承擔荷載的重要功能，同時具備承擔排水通道等功能。目前國內(nèi)對由樁構成的復合地基應用較多，主要包括漿固碎石樁、高壓擠土砂漿樁(CCMG)、變徑水泥土攪拌樁、雙向水泥攪拌樁、混凝土芯砂石樁等。多元加固體復合地基是通過采用不同的加固體共同形成多種加固體形成復合地基，其主要目的是有效改善復合地基的工作性能。多元復合地基，一是可以促進不排水加固體施工時土的固結，二是促進加載時加固體之間土體的固結，三是防止地震時砂土液化，四是提高地基穩(wěn)定性，五是實現(xiàn)地基豎向強度加固。多方法復合加固是在地基處理的過程中，在同一場地應用兩種或者兩種以上的地基處理技術，通過降低地基（土）的壓縮性，提升地基承載力以及穩(wěn)定性，達到地基處理的設計要求，保證工程項目施工安全（和上部結構的安全）。大面積地基加固主要解決建設覆蓋面廣、規(guī)模大、數(shù)量多、標準高等特殊要求的地基處理工程。土工合成材料主要通過在軟土地基中加入不同功能的土工合成材料提升軟土地基的承載能力與強度特性等。例如軟土路基在交通荷載的長期作用下，往往會產(chǎn)生軟化現(xiàn)象，從而導致道路產(chǎn)生較大沉降，通過在軟土地基中設置加筋等相關材料，實現(xiàn)對軟土地基的加固處理，達到軟土地基處理的工程要求[4]。

四、厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術及其應用研究

（一）深入了解厚軟土的特性

我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基的定義是指強度低，壓縮量較高的軟弱土層，多數(shù)含有一定的有機物質(zhì)。由于軟土強度低，沉降量大，往往給道路工程帶來很大的危害，如處理不當，會給公路的施工和使用造成很大影響。基坑地基按加固部位不同，分為基坑內(nèi)加固和基坑外兩種。

1.基坑外加固的目的主要是止水，有時也可減少圍護結構承受的主動土壓力。

2.基坑內(nèi)加固的目的主要有：提高土體的強度和土體的側向抗力，減少圍護結構位移，保護基坑周邊建筑物及地下管線；防止坑底土體隆起破壞；防止坑底土體滲流破壞；彌補圍護墻體插入深度不足等。

（二）因地制宜的合理選擇處理方法

目前國內(nèi)軟土地基處理在選擇地基處理技術環(huán)節(jié)存在著一定盲目性，選擇地基處理技術的過程中往往根據(jù)當?shù)氐墓こ探?jīng)驗來決定，沒有完全考慮勘察結果以及在施工過程中可能出現(xiàn)的一系列問題，針對不同技術沒有進行詳細的工程造價對比。例如，在飽和軟粘土地基項目選擇地基處理技術的過程中并不適宜采用擠密、振密法進行加固處理。

五、厚軟土加芯樁地基處理綠色施工技術

（一）水泥攪拌樁施工

水泥攪拌樁的施工程序為:測量放樣→水泥攪拌機定位及調(diào)整導向架垂直度→攪拌鉆機鉆至設計深度→噴漿攪拌、提升→復攪噴漿～下沉→重復攪拌提升→全樁復攪下沉→全樁復攪提升→移至下一根樁、重復以上工序。為了保證土體均勻攪拌和樁體強度達到設計要求，應使樁內(nèi)攪拌次數(shù)大于20次。

（二）拌制漿液

攪拌機攪拌下沉同時，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中，每個漿罐配備-一個比重稱，用于測定漿液密度，制備好的水泥漿液不得離析。

（三）噴漿攪拌提升

打開送料閥門，關閉送氣閥門，噴送加固漿液。其出口壓力保持0.5Mpa,使水泥漿連續(xù)噴入，攪拌機旋噴速度控制為0.8m/min.樁機操作者與攪拌施工員應保持密切聯(lián)系，施工中應保證攪拌機噴漿時連續(xù)供漿，最佳噴漿量須根據(jù)地層的軟硬情況和攪拌頭的工藝特點而定。在樁底和樁頂噴漿應充分攪拌，當鉆頭鉆至樁底后，在原位轉動噴漿30s，以保證樁頭均勻密實，水泥漿與樁端土充分攪拌后，再開始提升攪拌頭，在尚未噴漿的情況下嚴禁進行鉆機提升工作。

施工時如因故停漿，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5m 處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過三小時，宜先拆卸輸漿管路，并加以清洗。漿噴機提升到設計樁頂標高以上30cm 后，為使軟土和水泥漿漿噴均勻，再次噴漿攪拌下沉至設計樁底標高。

（四）防止污染

施工中將塑料排水板堆放在現(xiàn)場并加以覆蓋，以防暴露在空氣中老化,在進行砂礫墊層施工時應避免被污染砂礫墊層，以免降低砂礫墊層的排水性能。塑料排水板在插入地基的過程中應保證板不扭曲,透水膜不破損和不被污染，塑料排水板的底部應與錨靴很好的“錨固”，以免在拔出保護套管時將其帶出。插好后應及時將露出在墊層外的多余部分切斷,并予以保護，以防在打樁機移動、車輛的進出或下雨時受到損壞而降低排水效果，施工過程中防止泥土等雜物進入套管內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)，及時清除。

結束語：加芯攪拌樁技術是在水泥土攪拌樁基礎上發(fā)展起來的一種用于加固軟弱土地基和深基坑支護工程的新工法。根據(jù)地基處理方法的適用條件和對鄰近建筑物的影響因素、環(huán)保要求等，進行綜合分析比對，水泥土攪拌加芯樁地基處理方法較優(yōu)。水泥土加芯攪拌樁新技術是在多向攪拌水泥土樁基礎上的一種技術延伸,即在純摩擦型的多向攪拌水泥土樁成樁后,及時在其樁中心插入經(jīng)預制成型的混凝土“芯樁”,使之成為剛性樁,既可充分發(fā)揮攪拌樁良好的摩擦力又使樁身具有較好的強度,從而大幅提高樁的承載力，避免攪拌樁局部不均勻的缺陷；減少對場地干擾，保護了現(xiàn)場環(huán)境。