粉喷桩处理软地盘基浅谈.doc

粉喷桩处理软土地基浅谈 粉喷桩处理软土地基浅谈 陈 强 (江苏省交通科学研究所 南京市210017) 1　前言 　　随着改革开放的深入和国家“九五”计划的实施，在软土地基上建造高层建筑、港口码头、公路铁路和大型工业设施等工程日益增多，软土地基加固技术越来越受到广大工程技术人员的重视。 　　粉体喷射搅拌桩是利用水泥、石灰以及水泥掺入20％左右的粉煤灰等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械将粉状固化剂喷入软土地基中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，并与桩间土共同作用组成复合地基。这种方法适用于加固软土特别是淤泥类土，经过处理后的土体压缩性明显减小，抗侧向变形能力有所提高，特别是对于处于桥头部位的软土，经粉体喷射搅拌桩加固处理，可明显防止软土对桥台桩基的侧向挤压作用，而且软土的固化时间较短，沉 降稳定所需时间较少，适应于快速施工要求。 　　粉体喷射搅拌桩地基加固方法，国外七十年代中期开始在地基加固工程中实际应用，国内七十年代末期开始进行深层搅拌机械研制和室内外试验，1980年开始在工程中正式采用深层搅拌法加固软土地基。江苏公路工程采用粉体喷射搅拌桩处理软土 地基始于沪宜公路一座大桥。从沪宁高速公路开始，高等级公路已经普遍采用粉体喷射搅拌桩处理桥头软土地基，为大大缩短建设周期、减少地基沉降起到积极作用。 2　粉喷桩处理软基的适应性 　　粉体喷射搅拌桩适用于软土地基天然含水量在35％～70％。在喷粉量相同时，其强度随土的天然含水量的降低而增大。大量试验证明，地基土的含水量在50％～85％范围内变化时，含水量每降低10％，强度可提高30％以上。 　　粉喷桩常用的固化剂为水泥，对于有机质含量高的软土，有机质会使土层具有较大的水容量和塑性、较大的膨胀性和低渗透性，并使土层具有一定的酸性，这些都阻碍水泥水化反应的进行，从而影响水泥土强度增长。对于有机质含量较高的软粘土，用粉体喷射搅拌桩处理的软土地基的强度较低，且沉降量一般也比较大，应慎重对待。 　　粉体喷射搅拌桩是将水泥用机械拌入软粘土中，当水泥拌入软粘土遇到土中的水，即发水化和水解反应。水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应和碳酸化反应，生成新的化合物，从而提高桩土的强度，因此要求有一定的水泥喷入量。而随着土质与施工条件的差异，掺入比提高与桩土强度增加的百分比是不完全一致的。当掺入比小于5％时水泥与土的反应过弱，固化程度偏低，强度就不能满足设计要求，因而在实际工程中水泥掺入量大于5％才能取得处治的效果。 　　粉体喷射搅拌桩所使用的机械其加固深度为15～17米，但通常的机械在15米以上时依靠空压很难将水泥压入桩体尖端，从而造成桩体尖喷粉量的不足和原状土的扰动，使软基处理与设计要求不符。还应当注意的是用粉喷桩处理软土层时，若桩未穿透软土层，会造成未处理部分软土层的沉降量增加，沉降速度变慢。因此，用粉体喷射搅拌桩处理软土地基应将整个软土层穿透。粉喷桩处理软土地基的软弱层埋深不应大于15米以上。 3　粉喷桩设计的概况 　　粉体喷射搅拌桩所形成的桩柱体在无侧限的情况下，也可保持直立和一定的抗压强度，它与砂桩、石灰桩等柔性桩有本质区别；在轴向力作用下，它又有一定的压缩性，特别是当桩身强度很低时，就可能产生较大的压缩变形，这与混凝土桩等刚性桩又有所区别。也就是说，粉体喷射搅拌桩是一种介于刚性桩与柔性桩之间具有一定压缩性的桩。即桩身强度越高，其性质越接近刚性桩；反之则越接近柔性桩。 　　在进行设计中，软土地基加固经常遇到塘沟等低洼地形。为了便于施工必须进行场地整平，一般采用大面积填土，这种新填土的自重固结沉降对刚性桩来说必将产生不可忽视的负摩阻力，但对搅拌桩来说，由于粉体喷射搅拌桩变形模量比刚性桩低得多，受荷后桩本身有一定压缩量，桩与桩间土能同时下沉，所以回填土的固结不致在搅拌桩侧壁产生较大的负摩阻力。因此在工程设计中，可不考虑被加固地基表层新填土固结所产生的负摩阻力，也不应考虑新填土所提供的侧壁摩擦力。 　　粉体喷射搅拌桩加固软土地基，设计时应根据工程地质特点和各路段对沉降的要求，采用不同的桩距和长短桩相结合等不同的加固形式，以达到调整沉降量和节省材料、缩短软土地基处理建设工期的目的。 　　粉体喷射搅拌桩复合地基的沉降是由两部分组成，即桩体与桩间土的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和。大量的粉体搅拌桩设计计算结果显示，粉喷桩的压缩变形量在1～3cm之间。桩端下未加固土层的压缩变形根据现行规范要求采用分层总和法进行计算，将两者相加即可计算出粉体喷射搅拌桩加固地基的沉降量。 4　粉喷桩的施工 　　粉体喷射搅拌桩施工