摘要：笔者从事建筑行业多年,将结合下述一项工程施工的实例,对现在广泛应用的粉喷桩复合地基在地基处理中涉及到各项参数计算、具体施工工艺以及相关结构性能质量检测进行探讨,并从多角度作以简要的陈述。
关键词：粉喷桩 复合地基 地基处理 地基承载力
粉喷桩复合地基是最近今年新型的地基处理方法之一,其特点是造价低、施工速度快、无噪音、无污染等,也正是由于其独有的优势,目前粉喷桩复合地基在各类项目工程中正得到广泛的应用,并且具有良好的发展前景。粉喷桩作为深层搅拌桩的一种,其使用优势就在于它对地基的含水量要求较高,并且借着压缩工期的推力,将股固化材料供给机内的水泥或者石灰,经过高压软管和搅拌抽,运送到附着搅拌叶片的喷嘴处用于后续使用。粉喷桩对于一些软质地基,比如土质含水量高,土体空隙较大,压缩性强,由于土质的理化作用导致的渗透性低等地基具有良好的使用价值。下面,笔者将结合一项工程实例对粉喷桩复合地基在地基处理中涉及的相关问题进行探析。
1、工程概况
某商用住宅楼房,建筑高度6层,东西向长42米,南北向长13.8米,混凝土条形基础。设计要求地基承载力特征值不小于130KPa。地基埋深1.5m,基础宽度1.8m。
根据实地勘测得出该地区某深度范围内各土层性质,自上而下分别为:第①层,杂填土。黄褐色,稍密——中密,湿。含碎砖块、灰渣等杂物。层厚1.0～2.0m。第②层,粉土。黄褐色,中密,湿——饱和,中等压缩性。层厚4.8～5.0m。第③层,粉质粘土。灰褐色,软塑——可塑,湿。偶见小姜石,夹粉土团块,中等压缩性。层厚0.3～4.5m。第③-1层:粉土。灰褐色,中密,饱和。本层呈透镜体状分布,中等偏低压缩性。揭露层厚0.7～1.5m。第④层,粘土。灰褐色,软塑,湿。偶见小姜石,中等压缩性。层厚1.0～3.6m。第⑤层,粘土。灰黑色,可塑硬塑,湿,中等偏低压缩性。层厚0.5～1.6m,第⑥层,粉土。姜黄色,密实,湿。含小粒姜石,夹粉土团块,中等偏低压缩性。层厚2.8～6.6m。第⑦层,粉土。灰黄、黄褐色,密实,稍湿----湿,见姜石,中等偏低压缩性。层厚1.0～4.5m。第⑧屡,粉质粘土。灰黄色,硬塑,湿,见大量姜石,含有中砂粒,中等偏低压缩性。本层钻孔未穿透。
场地地下水属于第四系潜水类型,地下水位埋深2.5～3.0m,地下水位受季节性变化,年变化幅度为1.0m左右,蒸发是地下水排泄的主要方式。根据水质分析结果,地下水具弱腐蚀性。
由上述资料显示,计算得出,如按照常规地基建造手段不能达到预期标砖所以不许进行地基处理。
2、地基处理方案的选择
地基处理的方案,是基于工程所在地区的具体情况而制定的,且要结合建筑物的施工要点,从最大限度的解决问题出发,合理利用资源,经济节约。从本场地地层情况、水文地质条件、上部结构对地基要求及工程造价的角度考虑,可选用碎石桩法和粉喷桩两种地基处理方式。若选用碎石桩复合地基,首先,桩间土的挤密效果不明显,增加桩长对复合地基承载力提高不大,若想提高地基承载力,只有增加置换率,这样就提高了工程造价,其次,碎石桩施工过程中噪声较大且泥浆污染严重,周围的环境不允许；因此,综合建筑物对地基的要求、建筑场地地下水位埋深,并考虑场地周围环境条件,决定采用选择粉喷桩复合地基进行地基处理。
3、复合地基的设计
3.1 复合地基设计参数
(1)桩长,粉喷桩要求桩端落在较好的土层上,桩长是复合地基设计时首先要确定的参数,它取决于建筑物对承载力和变形的要求、土质条件和没备能力等因素,根据岩土工程勘察报告中提供的各土层的具体工程特性,桩端持力层应为第⑤层粉土,桩长为8.5m。(2)桩径。桩径取决于设计时所选用的施工设备,由于施工采用螺旋钻机成孔,成孔直径中500mm,桩径取500mm。(3)桩距。根据没计要求的复合地基承载力、地基土的性质及设计桩长。桩距取1m,置换率为16.15％。
3.2 复合地基承载力和变形计算
(1)复合地基承载力计算。实际布景采用矩形,桩中心距1.0～1.1m,排距1.1m,最小置换率16.20％大于初步设计置换率,实际布桩2214根。在正常条件下,粉喷桩的承载力标准值应通过载荷试验确定。 根据勘察报告土的物理力学性质和复合地基设计有关资料计算得出复合地基承载力为135KPa。(2)变形计算。复合地基的变形包括加固区的变形量和下卧层的变形量,计算变形的方法采用复合模量法。
4、复合地基施工
(1)水泥掺入比的确定。粉喷桩加固材料选用业主指定的32.5级普通硅酸盐袋装水泥,通过室内45kg/m、50kg/m、55kg/m三种灰剂量的配比和试件抗压强度试验发现:随着水泥掺量的增加,试件的无侧限抗压强度明显增加；且不同掺灰量的水泥随着龄期的增长,其无侧限抗压强度明显增加。在保证质量、节约成本的前提下,选用50kg/m的掺灰量。(2)施工工艺。复合地基施工时,采用螺旋钻机成孔,成孔直径 500mm。钻机以慢速启动钻进,正常后换中速钻进。当钻头接近设计深度时换叫慢速钻进,钻头在原位转动1min。从钻进开始到喷粉期间应连续输送压缩空气；在确认水泥粉喷至孔底后,以1.08m/min的速度反转提升,在提升的同时连续喷粉,当提升到设计停灰标高后,应慢速在原地搅拌l～2min；为保证桩体中水泥粉更均匀,须再次将钻头下钻到设计深度,提升复搅时,速度仍控制在1.08m/min。地基处理完毕,清槽时,要将桩头清平,上铺20cm的中粗砂垫层,以调整桩、土应力比。
5、质量检测
本次施工共布桩2214根,实际置换率为16.20％满足设计要求。在成桩过程中随时随机抽取了30根桩,在成桩3天内,用轻便触探仪进行强度检测,检测结果满足质量要求；完工后又委托有关单位进行了动力检测。动测抽查了223根桩,其中I类桩89根,占40％,II类桩134根,占60％,没有发现Ⅲ、IV类桩,桩身质量满足设计要求；工程粉喷桩施工完28天后,随机抽取3根桩进行单桩静载荷试验,最大加载量为280KPa,试验曲线均为缓变形曲线,没有出现转折点,说明复合地基载荷试验承载力全部大于140KPa,也达到设计要求。
参考文献
[1]王智慧.粉喷桩在建筑工程软弱地基加固处理中的分析应用[J].广东建材,2008.
[2]闫明礼.地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社,1996.
[3]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社.