摘要：經(jīng)由過程(guò chéng)水泥粉噴樁加固技術(shù)成功運用于年夜型水閘的實踐，對設(shè)計與施工作用簡要論述，并連系工程實踐介紹了設(shè)計應(yīng)注重事項及施工工藝和保證質(zhì)量的組織技術(shù)措施。
關(guān)頭詞：水泥粉噴樁攪拌工藝試樁輕便觸探承載力靜載實驗
1.概述
粉體噴射攪拌法是近二十年來年夜規(guī)模成長起來的地基加固處置技術(shù)。該法由瑞典人KieldPaus提出設(shè)想，1974年在瑞典首都斯德哥爾摩以南約十千米處的Hudding首次用石灰粉體噴射攪拌法作為路堤和深基坑邊坡穩(wěn)定措施，并取得成功。我國鐵道部于1984年首次成功運用于廣東省云浮硫鐵礦鐵路專用線軟基加固。水泥粉噴法是哄騙噴粉樁機，將水泥干粉噴進(jìn)薄弱虛弱基土中，并在原位進(jìn)行強制攪拌，經(jīng)由過程水泥和土的一系列復(fù)雜的物理化學(xué)作用（role）形成水土壤樁體，與基土配合作用形成復(fù)合(recombination)地基，到達(dá)提高承載力和削減沉降的目的（Purpose）。該技術(shù)成本低、工效快，曾年夜量運用于鐵路、建筑工程地基加固，但年夜型水利工程的運用較為鮮見。何巷閘（zhá)將該技術(shù)成功運用于地基加固，斥地了一條新路。
2.工程設(shè)計
2.1工程概況
何巷閘是治淮戰(zhàn)略主干工程懷洪新河的進(jìn)口控制工程，位于安徽省懷遠(yuǎn)縣境內(nèi)淮北年夜堤渦河圈堤上，屬Ⅰ等1級建筑物，該閘以分洪為主，設(shè)計分洪流量2000m3/s，并兼有蓄水和引水作用，單孔凈寬8m，共分14孔，閘室為鋼筋砼胸墻式結(jié)構(gòu)，底檻高程15.37m，胸墻底高程21.37m，閘室高10.5m，順?biāo)飨蜷L20m，閘室上游采用半徑為20m的圓弧型翼墻，下流采用緩變曲線型翼墻，翼墻擋土高度10.5m，采用鋼筋砼格倉式結(jié)構(gòu)。
2.2地質(zhì)（[geology]）條件(tiáo jiàn)
工程位于淮河、渦河沖積平原上，揭露的地層均為淮河、渦河的沖積、淤積層，具有較為典型的河流相沖淤積地層特征（即顆粒質(zhì)結(jié)構(gòu)年夜致辭上細(xì)下粗），從鉆探資料(Means)所揭示的地層來看，閘室底板以下地層散布以下：
第一層：灰黃色淤質(zhì)重粉質(zhì)壤土，淤質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑~軟塑狀，飽和、高壓縮性，含水量42.8，干重度12.7KN/m3，孔隙比1.293，液性指數(shù)1.22，自然地基承載能力70Kpa。層底高程10.6~10.8m，厚約4~4.5m；
第二層：黃、棕色重粉質(zhì)壤土，粉質(zhì)粘土，硬塑狀，中偏低壓縮性，含水量22.4，干重度16.6KN/m3，孔隙比0.642，液性指數(shù)0.27，自然地基承載能力200Kpa，該層層厚約3m，層底高程7.5~8.5m；
第三層：極細(xì)砂、細(xì)砂，黃色、中密狀，頂部約1m厚為砂壤土，下部夾有較厚的粉質(zhì)壤土透鏡體，本層已揭露厚度年夜于16m，自然地基承載能力200Kpa。
場地地下水有兩種類型，
　　①~
　　②層地下水為潛水（diving），水位凹凸主要受年夜氣降水、河水位影響，雨季稍高，約18~19.2m；
　　③層以下地下水具有承壓性，第二層重粉質(zhì)壤土為完整的隔水層，據(jù)年夜范圍地質(zhì)鉆孔資料分析，該層含水與渦河河槽不直接連通，地下水位主要受潛水越流補給，地下水位約17.5~18.5m。
2.3地基處置設(shè)計
2.3.1肯定方案
何巷閘閘室、岸墻及上游翼墻均座落于第一屋淤質(zhì)土層上，自然地基承載能力僅70Kpa，而它們的基底壓力則劃分到達(dá)了100Kp
　　A、190Kpa和200Kpa，顯然需接納加固措施。設(shè)計(Design)中曾斟酌了鋼筋砼灌注樁、碎石振沖樁和水泥粉噴樁等方案，認(rèn)為采用灌注樁需鉆穿第三層隔水層，引發(fā)該區(qū)域水文地質(zhì)條件變化，給以后的經(jīng)管運行帶來復(fù)雜的不定身分；采用碎石振沖樁雖可解決承載力問題，但其抗?jié)B性能差，易發(fā)生滲透變形，而本閘防洪期持水水頭差又較年夜，水泥粉噴樁水僅可以提高地基承載力，抗?jié)B性能好，而且造價低，只要嚴(yán)酷按設(shè)計要求控制進(jìn)尺，噴粉量，采用全程復(fù)攪使樁身平均，同時解決好樁底水土壤與下臥硬土層的連系問題，該方案完全可以知足本閘的承載力和沉降要求。
2.3.2設(shè)計計較
憑據(jù)攪拌樁的作用機理可知，所形成的水土壤（質(zhì)地類型：壤土、砂土、黏土）樁體與樁周土組成復(fù)合地基配合承當(dāng)建筑物荷載，由于兩者剛度相差較年夜，樁體與樁間土若何分管建筑物荷載是較為復(fù)雜的問題
經(jīng)由過程計較，閘室底板、岸墻及上游翼墻樁土置換率劃分為0.196、0.348和0.40，均采用正方形安插，樁徑0.5m，樁距依次為1.0、0.75和0.70m。斟酌到水閘岸墻及引堤超載影響，為削減岸墻后引堤超載引發(fā)的后仰沉降量，岸墻后另安插三排護(hù)樁，其他結(jié)構(gòu)底板輪廓外安插一排護(hù)樁。
3.施工控制
粉噴樁地基加固技術(shù)成本低、工效快，曾年夜量運用于工平易近建工程，后因其噴粉量、攪拌平均性等不容易控制，一般重要建筑物(building)出格是水平荷載較年夜的水利工程均不再推薦采用，何巷閘為年夜型Ⅰ級水閘，若何保證施工質(zhì)量是該閘地基加固處置的關(guān)頭所在。
3.1工藝性試樁
為保證工程樁的成樁質(zhì)量（Mass），在正式實施粉噴樁之前，均應(yīng)按設(shè)計肯定的初步施工工藝打設(shè)工藝實驗樁。地基施工隊地基所面臨的問題主要有以下幾個方面：1）承載力及穩(wěn)定性問題；2）壓縮及不均勻沉降問題；3）滲漏問題；4)液化問題；5）特殊土的特殊問題。地基施工隊一般是指用于改善支承建筑物的地基（土或巖石）的承載能力或改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取的工程技術(shù)措施。何巷閘（zhá)工程共安插了10根工藝性試樁，兩根為一組，劃分以進(jìn)進(jìn)硬土層0.5m和1.0m，半程復(fù)攪和全程復(fù)攪。分歧的鉆進(jìn)速度和提升速度、噴灰時間、鉆機電流等參數(shù)成樁，試樁7天內(nèi)，在攪拌樁d/4位置鉆孔取芯，重點觀察樁底與硬土層連系面、樁進(jìn)進(jìn)硬土層質(zhì)量、樁身的平均性，最后肯定了具體的成樁工藝：
　　①樁身進(jìn)進(jìn)下臥硬土層0.5m，此時鉆機電流約65A；
　　②鉆進(jìn)和提升速度不年夜于1米/分鐘；
　　③成樁采用全程復(fù)攪；
　　④鉆頭到樁底時原地旋轉(zhuǎn)1分鐘，開啟灰罐，再距離10秒后，鉆桿提升。工藝性試樁所肯定的參數(shù)，為施工、監(jiān)理單元提供了操作控制性很強的量比指標(biāo)，為保證工程質(zhì)量提供了靠得住的依據(jù)(yī jù)。
3.2工程樁施工
粉噴樁的質(zhì)量除科學(xué)的設(shè)計作為保證之外，關(guān)頭還在于施工質(zhì)量，何巷閘為淮北年夜堤上的Ⅰ級建筑物工程，保證工程質(zhì)量是建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理的配合方針，各參建單元向?qū)б哺叨戎匾暎谡麄€實施進(jìn)程中，施工單元成立了以項目司理為組長的地基處置向?qū)〗M，監(jiān)理單元全程旁站監(jiān)理，設(shè)計單元長駐工地配合，嚴(yán)酷依照工藝樁所肯定的各類參數(shù)(parameter)有序施工，克服雨雪天氣，在一個月時間內(nèi)順?biāo)焱瓿闪?875根粉噴樁施工，經(jīng)對101根樁的抽樣輕便觸探實驗和靜載實驗，施工質(zhì)量知足設(shè)計要求，到達(dá)了預(yù)期目的。
3.3.1輕便觸探
依照有關(guān)規(guī)范，對很多于2樁數(shù)進(jìn)行抽樣檢驗（檢查），憑據(jù)輕便觸探擊數(shù)(N10)與水土壤強度對比關(guān)系來看，當(dāng)樁身24h齡期30cm是進(jìn)度的擊數(shù)N10年夜于15擊時，可以認(rèn)為強度已能知足設(shè)計要求，由于樁身較短(<4.0m)，要求進(jìn)行全程錘擊，在總共101根樁實驗中，其錘擊數(shù)N10均在16~24擊之間，知足劃定要求。
3.3.2靜載實驗
為加倍直觀的檢驗粉噴樁的加固效果(effect)，在閘底板范圍內(nèi)抽樣進(jìn)行了單樁復(fù)合地基、四樁復(fù)合地基垂直承載力靜探實驗，同時進(jìn)行了樁間土垂直承載力實驗。單樁復(fù)合地基承臺板面積為1.0x1.0m，四樁復(fù)合地基承臺板面積2.0x2.0m，均與設(shè)計置換率不異，加載方式為平均堆載。實驗成效為：單樁復(fù)合地基垂直承載力尺度值fk≥138kpa,沉降s=4mm；四樁復(fù)合地基fk≥120kpa,s=8mm,樁間土fk=72kpa，s=4mm。實驗成效講明，由于群樁效應(yīng)，四樁復(fù)全地基承載力小于單樁復(fù)合地基，但均已知足閘室上覆荷載100kpa的要求。
4.加固效果
何巷閘（zhá)自然地基承載力僅為70kpa（實驗（experiment)值為72kpa），而閘室、岸墻及上游翼墻基底壓力劃分達(dá)100kp
　　A、190kpa和200kpa，雖然根蒂根基(基礎(chǔ))下臥壓縮層不厚，但自然地基沉降量理論計較值劃分到達(dá)了30m
　　M、141.2mm和155mm，閘室與岸墻沉降差高達(dá)110mm，將嚴(yán)重影響閘門的開啟和封水效果。何巷閘完工近三年，采用粉噴樁加固后，經(jīng)沉降觀測，閘室最年夜沉降量為13mm，岸墻為18mm，閘室與岸墻沉降差僅為5mm，且從沉降曲線分析，已趨于穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動)，超預(yù)期到達(dá)了加固效果。
5．結(jié)語與體味
粉噴樁是一種高效、經(jīng)濟和平安的地基處置技術(shù)，不僅可用于一般工平易近建和交通工程(Engineering)，也可用于年夜型水利工程，設(shè)計和施工（Construction）中應(yīng)注重以下幾點：
5.1適當(dāng)?shù)貙訔l件
擬加固的軟土地層厚(thickness)度一般應(yīng)小于10m，且下臥硬土層自然地基承載能力以年夜于150kpa為好，樁底進(jìn)進(jìn)硬土層的深度應(yīng)視硬土層含水量、強度、經(jīng)由過程工藝樁取樣實驗肯定，務(wù)必保證硬土層內(nèi)樁體攪拌平均、凝結(jié)優(yōu)秀和樁尖與硬土層的優(yōu)秀接觸，盡非進(jìn)進(jìn)硬土層越深越佳，避免因硬土層內(nèi)含水量太小，凝結(jié)差而致使削弱樁體強度。
5.2樁身平均控制
一般操作規(guī)程劃定，粉噴樁復(fù)攪深度為1/2樁長或1/3樁長，從工藝樁取芯成效看，一次噴粉提升成樁樁體水土壤攪拌平均性差，“干層”現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了樁身強度，為保證樁身平均性應(yīng)采用全程復(fù)攪工藝成樁。軟基工程又叫軟地基處理，是建筑之前如果地基不夠堅固，為防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不穩(wěn)定等事故，需要對軟地基進(jìn)行處理，使其沉降變得足夠堅固,提高軟地基的固結(jié)度和穩(wěn)定性至設(shè)計的要求的過程。
5.3鉆桿提升時間
為保證樁尖成樁質(zhì)量，鉆至樁底后，鉆機應(yīng)在原地旋轉(zhuǎn)1~2分鐘，打開灰罐后，應(yīng)使粉體水泥從噴咀噴粉后才能提升，水泥干粉從鉆口到噴咀的時間與毗連兩者的皮（Skin）管長度和空氣壓力（pressure）有關(guān)，應(yīng)由實驗肯定。
5.4護(hù)樁
粉噴樁為復(fù)合地基，其加固范圍(fàn wéi)不能局限于根蒂根基輪廓線范圍之內(nèi)，周圍均應(yīng)安插護(hù)樁。出格對于由引堤與岸墻毗連的安插形式，岸墻后引堤根蒂根基適當(dāng)范圍內(nèi)也需加固，其范圍應(yīng)由計較肯定，以引堤荷載引發(fā)的沉降曲線不影響岸墻為好，避免水閘岸墻后仰變形。
5.5精心施工
粉噴樁為隱蔽工程，成樁質(zhì)量不容易認(rèn)定，極易造成噴粉量不足，進(jìn)尺不夠，攪拌不平均等質(zhì)量事故。是以，必需要有一支高度責(zé)任(zé rèn)感和高素質(zhì)的施工隊伍，監(jiān)理單元應(yīng)全程旁站，逐一記實，嚴(yán)酷按設(shè)計和工藝試樁參數(shù)施工。