用粉喷桩法处理浸水软土地基的分析与研究
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摘 要：文章通过工程实例即河北省邢台市新欣嘉园住宅小区工程，从粉喷桩的设计、施工和检测方面对粉喷桩做了详实的介绍。证实了利用粉喷桩加固软土地基（尤其是含水量比较大的软土地基）的有效性和经济合理性。采用粉喷桩处理软土地基具有施工进度快、质量高、可靠性好、工后沉降量小的特点，且造价低廉，特别是对浸水软地基的处理效果最为明显。
关键词：粉喷桩；浸水软土地基
粉体喷射搅拌桩（简称粉喷桩）是目前国内软土地基处理中正在推广的一种技术，是解决软土地基（尤其是含水量比较高的地基）沉降与稳定满足设计要求的一种有效方法。粉喷桩法是采用专用机械将粉状固化材料（生石灰粉、干水泥、干NCS固化剂等）把软土地基加固形成复合地基的一种软土加固方法。
在我院设计河北省邢台市新欣嘉园住宅小区的过程中，发现部分楼座的基础座在原芦苇洼地上，此洼地处于常年阶段性浸水状态，上部主要土层为含水量较大的粉土层，地基承载力低，如果不对地基做特殊处理，其承载力以及沉降很难满足设计要求，如果采用天然地基必然会造成地基失稳、沉降过大等问题，因此对相应楼座地基决定采用粉喷桩法处理，下面就这个具体的事例，对粉喷桩的设计施工检测做一下详实的阐述。
1 粉喷桩的设计
本文从实例的地质情况、工程总体设计思路介绍粉喷桩的设计过程。本工程部分楼座的地基上层地基土以粉土为主含水量较高，密实性中等，上部结构为11层的剪力墙结构住宅，采用筏板基础，上部结构整体刚度较大，经计算天然地基不满足承载力及地基变形的要求。根据上述实际情况有三种地基处理形式可供选择：（1）采用砂石级配换填处理选择下部承载力较高的土层为持力层，上部整体换填级配砂石；（2）粉喷桩复合地基处理，使复合地基满足设计的承载力及沉降要求；（3）旋喷桩（即素混凝土桩复合地基）复合地基处理。由于本工程地基地下水位高，采用换填法处理换填深度大施工较困难，易坍塌且成本高；考虑到上部结构为11层，荷载不是很大，综合考虑采用粉喷桩处理为宜。
1.1 地基情况简介。本工程地基土从上至下由杂填土、耕土及第四系Q4冲洪积形成的粉土、粗砂、淤泥、卵石、角砾等构成，水位标高112.50-114.20m，仅为设计0.000以下1.7米。
1.2 设计计算。采用粉喷桩复合地基。经计算上部结构要求复合地基承载力fsp.k.≥170Kpa。粉喷桩复合地基设计时，考虑利用Ⅳ层卵石、角砾作桩端持力层，为充分发挥桩间土承载力，以及调节不均匀沉降在桩顶部设0.5m厚的砂砾垫层。
设计桩径D=50cm，有效桩长7.0-9.0m，采用425#普通硅酸盐水泥，每延米桩体掺入60kg，掺入比约为18%。粉喷桩28天无侧抗压强度qu.=3.0Mpa，干密度>1.6g/cm3。桩中心距1.10m，采用DZW-Ⅱ型粉喷桩机施工，处理面积为70×14=980平方米。
1.2.1 单桩竖向承载力标准值Rdk（取下列二式中小值）
Rdk1=ηfcu.kap
Rdk2=upΣqul-αap.qp
式中：fcu.k-28天无限抗压强度平均值，此处取值3.η-强度折减系数取0.4，Ap-桩的截面积取0.196m2，Qu-桩周土的摩擦力亚粘土取15Kpa，粗砂、砾石层取30Kpa，淤泥层取12Kpa，Up-桩周长，Qp-桩端天然地基土的承载力标准值取600Kpa，α-桩端天然地基土的承载力折减系数取0.4。
经计算得Rdk1=235.2KN，Rdk2=235.44KN，故取Rdk1。
1.2.2 置换率m
fsp.k=Rdk/Ap+β（1-m）fs.k
式中：fsp.k-复合地基的承载力标准值取200Kpa，fs.k-桩间天然地基土承载力标准值据地质报告取100Kpa，β-桩间土折减系数取0.2，计算得m=0.153，故取m=0.16。
1.2.3 桩数n
粉喷桩处理采用正方形布孔
n=mA/Ap A-基础底面积
=0.16X980/0.196=800根
1.2.4 沉降计算
经处理后，复合地基的压缩模量为Es=12MPa，带入PKPM中JCCAD模块计算后，楼座的平均沉降量为4.3cm，满足《建筑地基基础设计规范》中对于建筑物整体沉降的要求，同时上部结构采用剪力墙结构刚度较大且荷载分布比较均匀，又采用筏板基础，所以不存在不均沉降。
2 粉喷桩的施工及质量检测
2.1 施工工艺流程。根据具体情况：下管-粉喷-拔管-检测。
要注意粉喷桩干法施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉体计量装置及搅拌深度的自动记录仪。本工程再用干法施工。
2.2 施工要点。粉喷桩施工的场地事先应予平整，清除地上及地下的一切障碍物。水泥土搅拌桩施工前，应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于3根，并且应对工艺试桩的质量进行检验，确定施工参数。粉喷桩施工时，停喷面应高于桩顶设计标高500mm，开挖基坑时，应将桩顶以上土层及桩顶施工质量较差的桩段，采用人工挖除。粉喷施工前，应检查搅拌机械、供粉泵、送气（粉）管路、接头和阀门的密封性、可靠性。
2.3 施工质量检测。施工过程应随时检查施工记录和计量记录，桩长检测采用超声波检测，桩径、桩间距检测采用经纬仪、钢尺。水泥土搅拌桩复合地基承载力检验应采用复合地基静载荷试验，验收检验数量不少于总桩数的1%，复合地基静载荷试验 数量不少于3组。成桩7天后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度宜超过停浆面下0.5m，检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查数量不少于总桩数的5%。对变形有严格要求的工程，应在成桩28天后，采用双管单动取样器钻取芯样做水泥土抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于6根。
2.4 基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶桩身质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。
3 理论分析
粉喷桩施工完毕后在桩顶上填0.5m厚的砂砾层，褥垫层的夯填度不应大于0.9。粉喷桩的长度，应根据上部结构对地基承载力和变形的要求确定，并应穿透软弱土层到达地基承载力相对较高的土层，当设置的桩同时为提高地基稳定性时，其桩长应超过危险滑弧以下不少于2.0m。粉喷桩最大处理深度为15m，属摩擦桩，刚柔性取决于桩体材料、桩周土模量比、桩的长径比，桩长大于有效桩长时，柔性桩的承载力不再增加。但增加桩长，能有效减少沉降量。因本工程上部结构荷载较小，同时下部土层比较稳定，所以处理深度取9米能满足沉降和承载力要求。
4 结语
该项目采用粉喷桩进行地基处理后，经过三年来的沉降观测未见异样，且沉降已稳定并在设计允许范围内，同时沉降量绝对值很小且比较均匀，可见采用粉喷桩处理该地基是合理、有效的、经济的，值得大家参考。
参考文献
[1] 中国建筑科学院.建筑地基处理规范JGJ（79-91），1990.
[2] 地基处理手册，1988.
[3] 第三届地基处理学术讨论会论文集[C].1992.
作者简介：付彦亭，毕业于河北工业大学，中级职称，从事结构设计工作；江飞，毕业于河北工业大学，中级职称，从事结构设计工作。
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