張志軍　董政

摘要：分析了粉噴樁加固軟土地基的工作原理，總結(jié)了在軟基處理中的應(yīng)用經(jīng)驗，對粉噴樁的設(shè)計提出了見解。

關(guān)鍵詞：粉噴樁 軟基處理 應(yīng)用研究 摻入比 設(shè)計

粉噴樁加固軟土地基的原理是在攪動軟土的過程中，噴射水泥粉、石灰粉等粉體，通過粉體材料與軟土及孔隙中水的一系列化學反應(yīng)，形成絲狀、網(wǎng)格狀膠凝體骨架或結(jié)石，降低軟土的含水量，從而提高復(fù)合地基的抗剪強度和承載能力。其特點是通過粉體材料的一系列物理化學作用來達到加固的目的。

采用粉噴樁方法加固軟土地基具有成樁效率高、成本低、施工占地面積小、無污染、無噪音、無振動等特點，但是在粉噴樁設(shè)劉方面仍然存在許多不足，施工工藝方面也缺乏處理事故的靈活性，現(xiàn)根據(jù)多年從事用粉噴樁處理軟土地基的實踐經(jīng)驗，就噴粉樁的設(shè)計進行討論。

一、軟土的特征及常見處理方法

1.軟土的特征

軟土主要為各種因素沉積的淤泥質(zhì)土，其主要巖土工程特征表現(xiàn)如下：

探灰—灰黑色，含腐殖質(zhì)或少量粉砂，有機質(zhì)含量高，厚度不均?？傮w特征概括為：天然含水量高、孔隙比高、具高壓縮性，富含有機質(zhì)，承載力低，厚度變化大，分布不均勻。

2.常見軟土處理方法

近年來常見處理方法主要有兩種：一是固結(jié)排水法（包括振沖碎石樁、砂袋井、插塑、真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓法等）；二是深層攪拌樁法（一般為粉噴樁）。

3.粉噴樁設(shè)計時應(yīng)注意的事項

（1）樁端土層對沉降的影響

試驗表明，在樁長11m范圍內(nèi)的沉降量與樁尖以下沉降的比值達1∶1.5。其他施工檢測資料也證明，當粉噴樁打穿軟土層進人較硬的相對硬層時沉降很?。蝗粑创虼┸浲翆?，成為懸浮式時沉降就大。地基的過大沉降，說明樁尖下臥軟土層的沉降還相當大，而且持續(xù)時間較長。目前施工中遇到的深厚層軟土越來越多，而且是理論上也需要有一個突破。對下臥層軟土的沉降有一個正確的評估，同時在實踐中探索處理下臥層軟土的方法。

（2）土的含水量對粉噴樁質(zhì)量的影響

（3）粉噴樁單樁承載力和粉噴樁復(fù)合地基承載力的關(guān)系

無疑，樁的強度將直接影響復(fù)合地基的強度，假設(shè)樁的強度不斷增加而土的強度依然不變，按照公式的計算，復(fù)合地基的強度也會不斷增加，然而實際情況并不如此。因為粉噴樁從本質(zhì)上來講是屬摩擦樁類，當土的強度不變，而且飽和軟黏土的強度很低時，在這種情況下，即使不斷增加樁的強度，但總的復(fù)合地基強度也不會隨之增加。特別地，當樁底為軟弱土、上部荷載較大時，一味提高樁體強度可能引起樁底刺入破壞。只有當天然土的強度也增強時，整個復(fù)合地基的強度才會增加。所以樁的強度應(yīng)適度，要和天然土的強度相互匹配。當然，樁的強度很低也是不行的。因此，設(shè)計中不應(yīng)一味加大粉體摻入比提高樁體強度來提高復(fù)合地基強度。

（4）粉體摻入比及樁土置換率對復(fù)合地基強度的影響

在實際設(shè)計運算時往往提供所要求達到的復(fù)合地基強度、擬定的粉噴樁強度及天然地基土的強度來求樁上的置換率，計算出樁數(shù)，然后布置樁位，再作有關(guān)的驗算。實踐證明若置換率過低，如<10％往往達不到設(shè)計要求，甚至前功盡棄。這說明作為復(fù)合地基的樁土置換率必須大于一定值，否則起不到復(fù)合地基的作用，所以規(guī)范要求置換率為10％—20％。同時粉體的摻入比也需控制在一定值，規(guī)范要求摻入比為7％—15％。如前所述，當軟土中含水量>70%．必然加大粉體摻入量，否則將形成不了樁體或形成強度達不到要求的樁體，不能滿足設(shè)計要求，但是仍然應(yīng)注意樁體強度和天然地基土強度的匹配，避免樁底剌人破壞。據(jù)有關(guān)試驗研究表明：當摻入比來提高樁身強度并不經(jīng)濟。當加大摻入比仍無法達到要求時，宜采用增加置換率而不是摻入比來提高復(fù)合地基強度。

（5）施工時轉(zhuǎn)速和復(fù)攪對樁體強度的影響

大量的施工實踐已充分證明施工時復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。復(fù)攪的作用在于使粉體與軟土及水得到比較完全均勻的接觸和充分發(fā)生物理化學作用。同時，鉆頭噴出的粉體一般呈脈沖狀，若不充分進行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀．形成一種“夾心”，對樁的強度不利。如承受水平推力作用的話，應(yīng)進行全程復(fù)攪，若作為地基加固只承受垂直向力作用，也可以只復(fù)攪上部1／3的樁體。為了提高工效，粉噴鉆機下鉆時可以提高轉(zhuǎn)速，但是當反轉(zhuǎn)提升噴粉攪拌時切莫快速旋轉(zhuǎn)和提升；否則將會嚴重影響攪拌的均勻性和足夠粉量的摻人。

（6）土中有機質(zhì)含量過高的影響

地基土中有機質(zhì)含量過高會使土具較大的水容量和塑性、膨脹性和低滲透性，并使土的酸性增加，使粉體的水解反應(yīng)受到抑制。一般地，當?shù)鼗林杏袡C質(zhì)含量>1％時加固效果受一定影響，且對樁體后期強度不利。因此，設(shè)計中如遇土的有機質(zhì)含量過高時不應(yīng)一味加大粉體摻入比提高樁體強度來提高復(fù)合地基強度。

（7）變參數(shù)施工方法

粉噴樁為柔性樁，變形主要發(fā)生在樁體上部，下部樁身應(yīng)力與樁土摩阻力隨深度衰減，故樁體破壞主要發(fā)生在上部。為避免樁體淺層破壞，宜采用變參數(shù)設(shè)計的施工工藝，即樁體上部2／3樁長的水泥摻入比比下部增加0.5—1.0倍。

（8）粉體噴入的計量及參數(shù)記錄

樁的質(zhì)量與粉體摻入比的多少有直接關(guān)系，如何計量粉體便成為關(guān)鍵。從理論上講，氣體和固體雙相流的計量具有很大難度，但又非常重要，目前使用的灰罐體積測量法、電子秤稱重法、彈簧秤稱重法等均不是很理想的計量方法。最近武漢某些單位通過對粉噴樁施工自動控制裝置的研制，采用電腦記錄儀記錄施工參數(shù)和施工狀況以及各時段的噴灰量，它可以較大程度地克服現(xiàn)有計量裝置所產(chǎn)生的誤差，同時也提出了改進目前電子秤稱重法的方案，從而使得粉噴樁施工工藝更趨完善，質(zhì)量更加可靠。

二、結(jié)束語

（1）粉噴樁復(fù)合地基是樁體與樁間土的協(xié)調(diào)統(tǒng)一體，設(shè)計應(yīng)充分考慮樁體強度與樁間土強度的協(xié)調(diào)一致，故加固前的室內(nèi)試驗必不可少；

（2）軟土太厚，機械設(shè)備性能有限時，可按規(guī)范進行下臥軟土的強度驗算，并計算下臥層的沉降，一般認為存在臨界樁長；

（3）根據(jù)復(fù)合地基功能及機械性能確定施工工藝，設(shè)計宜提倡采用變參數(shù)法施工以減少工程投資，施工宜采用“四攪四噴”及電腦記錄儀來提高施工質(zhì)量；

（4）針對軟土成分，合理選擇固化劑、外摻劑及確定合理的施工參數(shù)。