深層攪拌樁在河口橡膠壩基礎(chǔ)加固中應(yīng)用

1、<p>　　深層攪拌樁在河口橡膠壩基礎(chǔ)加固中應(yīng)用</p><p>　　摘要：深層攪拌樁是用于加固飽和軟土地基的一種方法，分為濕噴法與干噴法。本文結(jié)合新蔡縣小洪河河口橡膠壩工程實(shí)例，簡(jiǎn)單介紹了深層攪拌樁在軟基處理中的應(yīng)用設(shè)計(jì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：深層攪拌樁 河口橡膠壩 軟基處理 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A <

2、/p><p>　　深層攪拌樁是用于加固飽和軟土地基的一種較新的方法。它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械邊鉆進(jìn)邊往土中噴射漿液或霧狀粉體，在地基深處將軟土與固化劑強(qiáng)制攪拌，使固化劑與軟土充分拌合，由固化劑與軟土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)作用，形成比天然土強(qiáng)度高的多的，具有整體性、水穩(wěn)性的水泥加固土樁柱體。由樁柱體與樁間土構(gòu)成的復(fù)合地基。 </p><p>　　深層攪拌技術(shù)最初

3、是美國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)后研制成功的，當(dāng)時(shí)樁徑為0.3~0.4米，樁長(zhǎng)10~12米。20世紀(jì)50年代傳入日本后得到了較快的發(fā)展，出現(xiàn)了濕噴法與干噴法。70年代末我國(guó)開始深層攪拌技術(shù)的引進(jìn)、消化和開發(fā)工作。國(guó)內(nèi)多家科研、設(shè)計(jì)、制造單位根據(jù)我國(guó)國(guó)情，開發(fā)出價(jià)格低、機(jī)型輕便的成套施工設(shè)備。近年來廣泛地在公路、鐵路的路基加固，水利、市政民建基礎(chǔ)處理中應(yīng)用。特別是1998年發(fā)生特大洪水后，全國(guó)范圍內(nèi)開展堤防、水庫(kù)除險(xiǎn)加固。深層攪拌法以費(fèi)用低、施工快

4、，因而大規(guī)模用于堤防、土壩壩體防滲處理，深層攪拌技術(shù)迅速在水利工程得到普及。 </p><p>　　本文結(jié)合新蔡縣小洪河河口橡膠壩工程實(shí)例，談?wù)勆顚訑嚢铇对谲浕幚碇械膽?yīng) </p><p><b>　　用設(shè)計(jì)。 </b></p><p>　　1、 橡膠壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1.1 工程概

5、況 </b></p><p>　　新蔡縣小洪河河口橡膠壩位于新蔡縣頓崗鄉(xiāng)祖師廟村河口橋下游100米，設(shè)計(jì)壩高為5米，壩長(zhǎng)90米，壩頂高程31.2米，壩底板頂高程26.20米，蓄水庫(kù)容約915萬立方米，工程屬IV等IV級(jí)建設(shè)物。該壩以灌溉為主，同時(shí)兼引水入縣城，改善縣城水環(huán)境，解決縣城內(nèi)部分環(huán)境、工業(yè)用水，庫(kù)區(qū)回水30余公里，同時(shí)沿河兩岸地下水可以得到有效補(bǔ)充。工程結(jié)構(gòu)型式：進(jìn)口段為15米長(zhǎng)鋼筋砼鋪蓋，

6、橡膠壩壩基為厚1.2米長(zhǎng)65米的鋼筋砼底板，下游連接段消力池及海漫段等構(gòu)成。橡膠壩型式為斜坡式，灘地左岸設(shè)供水泵房。 </p><p><b>　　1.2地質(zhì)條件 </b></p><p>　　河口橡膠壩壩址位于淮河沖洪積平原河谷地形，河谷兩側(cè)地形較平坦開闊，從可研及初設(shè)報(bào)告中鉆探資料所揭示的地層來看，壩底板以下地層分布如下： </p><p>

7、;　　第一層：中、輕粉質(zhì)壤土，灰色，青灰色，含水量大，濕、軟可塑狀，具有粘性，含蚌殼及腐殖質(zhì)。含水量28.7%，干重度14.8kN/m3,孔隙比0.823，液性指數(shù)0.73，天然地基承載力100kPa，層厚5.0米，層底高程20.0米； </p><p>　　第二層：粉細(xì)砂與輕粉質(zhì)壤土互層：灰色，中密。含水量27.4%，干重度15.4KN/m3，孔隙比0.756，液性指數(shù)0.73，天然地基承載力150kPa，層厚

8、4.4米，層底高程15.6米； </p><p>　　第三層：中重粉質(zhì)壤土：淺灰色，灰黃色，濕，硬可塑狀，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及鈣質(zhì)結(jié)核。分布高程15.6米以下，揭示厚度3.0米，天然承載力200kPa。 </p><p>　　據(jù)此進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，橡膠壩底板計(jì)算應(yīng)力最大 =89.6kPa，最小應(yīng)力 =64.5kPa小于地基承載力，基礎(chǔ)滿足要求。 </p><p>　　工程施開

9、始后，在開挖基礎(chǔ)探槽時(shí)發(fā)現(xiàn)基底土明顯與勘探結(jié)果有出入，由原勘探單位對(duì)壩基進(jìn)行了補(bǔ)充勘探。補(bǔ)充勘探結(jié)果表明：原第一層分二層，第一層之一承載力為60kPa，厚3米，第一層之二承載力為100kPa厚2米。由于壩基最大應(yīng)力 =89.6kPa>1.2fak=1.2×60=72kPa不能滿足原設(shè)計(jì)要求，必需對(duì)地基進(jìn)行加強(qiáng)處理，以滿足設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　1.3地基處理設(shè)計(jì) </p>

10、<p>　　1.3.1確定處理方案 </p><p>　　河口橡膠壩位于小洪河下游，每年的防汛任務(wù)繁重，為避免影響河道行洪，工程需要在來年汛前完成河道內(nèi)主要建筑物工程施工，以免影響河道行洪。施工時(shí)間只有短短的五個(gè)月時(shí)間，所以在考慮基礎(chǔ)處理方案應(yīng)以安全可靠、施工方便，工期短為優(yōu)選方案。河口橡膠壩壩下地基為飽和輕中粉質(zhì)壤土，若采用碎(砂)石樁，對(duì)飽和軟土處理效果不太好，排水固結(jié)方案時(shí)間需要很長(zhǎng)。綜合考慮決定

11、采用深層攪拌樁噴干水泥粉攪拌法復(fù)合地基處理方案。 </p><p>　　基底處理面積，橡膠壩壩型斜坡式，兩岸斜坡下應(yīng)力較小，僅處理壩基直段下地基。壩下基礎(chǔ)面積A=17 65=1105 m2，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8米，采用雙頭水泥土攪拌樁，樁的橫截面積Ap=0.196m2,周長(zhǎng)Up=1.57m，水泥滲入量14%（32.5普通硅酸鹽水泥），根據(jù)室內(nèi)水泥土配比試驗(yàn)，相應(yīng)于水泥滲入比14%的水泥土試塊90d齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為fc

12、u,k=1200kPa，樁側(cè)平均摩阻力s=10kPa，按考慮摩擦樁計(jì)算，則單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值。 </p><p>　　樁身水泥土強(qiáng)度 fcu,kAp=0.5×1200×0.196=117.6(kN) </p><p>　　土對(duì)樁的支承力pli=1.57×10×8=125.6(kN) </p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算單樁承載力設(shè)

13、計(jì)值(kN) </p><p><b>　?、倜娣e置換率確定 </b></p><p>　　壩基的基底壓力為89.6kPa，因此復(fù)合地基承載力取fsp,k=100kPa。按下式計(jì)算復(fù)合地基置換率m及總樁數(shù)N： </p><p><b>　　m= = </b></p><p><b>　　N

14、= （根） </b></p><p>　　式中：fs.k為樁間土承載力，取基底持力層天然土承載力，fs.k=60kPa， 為樁間土承載力折減系數(shù)， 取0.7，A為基底面積，A=1105m2 </p><p>　　由面積置換率0.105，工程采用直徑0.5米樁，樁距1.5米，等邊三角形分布。 </p><p>　?、跇兜钠矫娌贾脠D（略） </p>

15、;<p>　?、圮浫跸屡P層強(qiáng)度驗(yàn)算 </p><p>　　軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算公式按基礎(chǔ)規(guī)范公式進(jìn)行 </p><p>　　壩其基礎(chǔ)寬b=17米，長(zhǎng)l=65米，基底壓力p=89.6kPa，復(fù)合地基擴(kuò)散角取θ=230，基底蓰自重壓力pc=(19.5-9.81)×1.2=11.63kPa，則軟弱層下臥層頂面處的附加應(yīng)力pz為： </p><p>　

16、　取水泥土攪拌樁復(fù)合地基平均容重 ，則軟弱下臥頂面處的自應(yīng)力 為： </p><p>　　式中： d為基礎(chǔ)埋深，計(jì)算進(jìn)地下水以下復(fù)合地基以浮容重計(jì)。 </p><p>　　軟弱下臥層頂面處深度修正后的基礎(chǔ)承載力設(shè)計(jì)值fz為： </p><p>　　式中： 為地基深度修正系數(shù)，取1.0； 為樁端以上土的平均浮容重9.69。 </p><p>&

17、lt;b>　　下臥層滿足要求。 </b></p><p><b>　?、艹两凋?yàn)算 </b></p><p>　　由于本工程為五級(jí)建筑物，加之橡膠壩荷載較小，依規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行沉降計(jì)算。 </p><p>　　2、 攪拌樁施工與質(zhì)量控制 </p><p><b>　　施工場(chǎng)地平整 </b&

18、gt;</p><p>　　清理壩基建基面淤泥，回填至樁設(shè)計(jì)平面以上。 </p><p><b>　　攪拌樁施工 </b></p><p>　　材料要求：噴粉使用的粉體固化劑為32.5普通硅酸鹽水泥，新鮮無結(jié)塊，入罐時(shí)應(yīng)經(jīng)篩網(wǎng)過篩，最大粒度不得大于5mm。 </p><p>　　機(jī)具設(shè)備：機(jī)具使用二臺(tái)PH-5B深攪鉆機(jī)及

19、配套的水泥罐、灰罐及噴粉系統(tǒng)、空壓機(jī)系統(tǒng)等。 </p><p>　　施工要點(diǎn)：成樁時(shí)，先按設(shè)計(jì)圖定位，鉆至設(shè)計(jì)深度后，將粉噴鉆頭以1.0~1.2m/min速度邊旋邊提升，同時(shí)通過噴粉系統(tǒng)將水泥通過鉆桿端噴嘴定時(shí)、定量向攪動(dòng)的土體噴粉，使土體與水泥充分?jǐn)嚢杌旌?。施工中噴粉要求一氣呵成，不得中斷，每根樁宜裝一鎰灰并攪噴完，噴粉深度在鉆桿上標(biāo)線控制，噴粉壓力0.5~0.8Mpa。送灰一定要連續(xù)，若中斷，攪拌機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)

20、，將攪拌軸下沉0.5m再繼續(xù)制樁。當(dāng)鉆頭提升到設(shè)計(jì)樁底500mm，噴粉系統(tǒng)停止向孔內(nèi)噴射水泥，樁體完成。 </p><p>　　質(zhì)量保證：施工前，對(duì)水泥采取隨機(jī)抽樣送檢，確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后方可使用。試機(jī)，以確保施工設(shè)備各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，計(jì)量設(shè)備。壓力表等完好，同時(shí)就檢查各項(xiàng)施工參數(shù)，每臺(tái)機(jī)均應(yīng)配深度計(jì)，以便準(zhǔn)確啟記錄樁深。施工中時(shí)，樁機(jī)正面和側(cè)面各吊鉛直線一根，分別測(cè)試樁機(jī)的水平和鉆桿的垂直度。定期檢查成樁的直

21、徑及攪拌均勻度。對(duì)使用的鉆頭定期檢查。在樁頭1m范圍內(nèi)，進(jìn)行一次復(fù)噴，噴粉至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高上200mm，以保證樁頭強(qiáng)度。 </p><p><b>　　3、結(jié)語 </b></p><p>　　水泥攪拌樁處理軟土基地在于以強(qiáng)度較高的樁與軟土形成復(fù)合地基，來提高軟土的承載力，滿足設(shè)計(jì)要求。干噴法攪拌樁比較適合含水量較大的軟土。通過該橡膠壩基礎(chǔ)處理實(shí)例表明，工程設(shè)計(jì)，以準(zhǔn)確的

22、地質(zhì)勘探為前提。對(duì)于不滿足設(shè)計(jì)要求的地基，應(yīng)根據(jù)不同工程地質(zhì)條件來確定正確基礎(chǔ)處理方法。根據(jù)建筑物的布置及荷載分布來確定合理的樁徑、樁長(zhǎng)及樁的布置，使得工程技術(shù)上合理、施工可行、經(jīng)濟(jì)上效益明顯。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　1、 JGJ79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 </p><p>　　2、 G