1、1水泥粉喷桩在软弱土地基中的应用中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号： 一、概况 新矿集团济阳矿井“任务交待室联合建筑”地处山东省济阳县崔寨镇，楼层为四楼，采用框架结构，独立柱基础，占地面积为 45.652.8m,设计要求处理后地基承载力特征值为 150KPa。 二、工程地质 该场地地层在勘探深度范围内大致分八层，分述如下： 第一层： 杂填土：灰黑色，松散，稍湿，主要成分为建筑垃圾，生活垃圾及粉质粘土，本层在场区内分布普遍，厚度 1.13.2m,层底埋深1.13.2m,平均 2.28m。 第二层： 粉土： 深褐色，松散，湿饱和，韧性，干强度低，无光泽反应，摇振反应中等，局部有粉质粘土夹
2、层，厚度 1.12.6m,层底埋深 3.54.3m,平均 3.88m,fak=80KPa。该层属中缩性土。 第三层：粉质粘土： 黑褐争，流塑，土质均匀，含少量腐殖质，稍有光滑，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，局部含粉土夹层，厚度0.72.2m,平均 1.33m,层底埋深 4.75.8m,平均 5.21m,fak=60KPa,该层土属于高压缩性土。 第四层： 粘土： 黑褐色，软塑可塑，光滑，韧性高，干强度高，无摇振反应。含腐殖质，局部有淤泥质粉土夹层，厚度 4.46.20m,平均25.41m,层底埋深 9.411.1m,平均 10.62m。fak=100KPa，该层土属中高压缩性土。 第五层：
3、 粉土： 深褐色，松散稍密，饱和，韧性，干强度低，无光泽反应，摇振反应中等，局部有粉质粘土夹层，厚度 0.92.2m,平均 1.42m,层底埋深 11.5012.6m,平均 12.04m。fak=110KPa，该层土属中高压缩性土。 第六层： 粉质粘土： 黑褐色，可塑软塑，稍有光滑，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，局部含粘土夹层，厚度 2.43.7m,平均2.94m,层底埋深 14.615.5m,平均 14.90m。fak=120KPa，该层土属中压缩性土。 第七层： 粉土： 深褐色，松散稍密，饱和，韧性，干强度低，无摇振反应中等，局部有粉质粘土夹层，厚度 2.75.5m,平均 4.92m,
4、层底埋深 18.120.4m,平均 19.9m。fak=110KPa，该层土属中压缩性土。 第八层： 粉质粘土： 黑褐色，可塑硬塑，稍有光滑，韧性，干强度中等，无摇振反应，内含少量钙质结核及铁锰结核,该层在勘察深度范围内未被揭穿,最大揭露厚度为 4.7m。fak=140KPa，该层土属中压缩性土。 根据地质报告显示,地基属软弱地基。 三、地基处理方案 为了加快建设，早日投产，并且希望降低基础成本造价和缩短建筑工期，必须对地基土进行加固处理，可供选择的地基处理方案有灌注桩，碎石振冲桩，粉喷桩，其中混凝土灌注桩施工工期预计 12 个月，时间3太长，消耗大量钢材，且费用较高，而碎石振冲桩，当地没有石
5、材，从外地运输成本较高，从而使碎石振冲桩费用提高，因此，选用水泥粉体喷射搅拌法复合地基，处理较深的软弱土层，以提高受压地层的地基承载力，加强地基稳定性，20 天完成制桩，四周后即可进行检测。 粉体喷射搅拌法加固地基的作用机理是利用水泥等材料用为固化剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂粉体强制搅拌，使软土硬结成具有整体性，水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基本强度和增大变形模量，在地基中按照一定的分布制作一系列的水泥土加固体，可作为竖向承载力的“复合地基” 。 从置换的角度讲，对于水泥搅拌桩可以穿透软弱土层达到相对硬的土层，桩端地基承载力能充分发挥作用。复合地基复合模量总是大于由桩的模
6、量和桩间土的模量的模量的面积加权和，所以，在外加压力作用下随着桩土的等量变形形成会逐渐集中到桩上去，从而软土承担压力减少，这样使复合地基承载力提高，压缩性有所减少。 在刚性基础和桩之间设置了一定厚度的褥垫层后，可以保证基础始终通过褥垫层把一部分荷载传到桩间土上，调整桩和土荷载的分担作用。特别是桩身强度较大时，在基础下设置褥垫层减小了桩土应力比，充分发挥桩间土的作用，减少沉降。 四、粉喷桩地基设计 1、加固范围及材料 整个建筑物满堂加固，固化剂选用强度等级为 32.5 级普通硅酸盐的水泥。 42、桩位布置 直径及间距采用三角分布桩，依据土质和最小施工设备，桩体直径定为 500，桩间距 S=1.1
7、m。 3、桩长的确定 为满足承载力、变形，稳定三要素的需要，确定第 1、2、3、4 层土进行加固，计算用桩间土承载力 fsk 取 100KPa，桩长根据地质报告定为8m。 4、面积置换率 式中 d 桩身平均直径， m； de 根桩分担的处理地基面积的等效直径，m，de=1.05s。 5、褥垫层的处置 在基础和桩之间设置褥垫层，厚度取 200mm，材料选用 20mm 碎砂石。6、复合地基承载力的计算 fsk=mfpk（1-m）fsk=0.19400(1-0.19)100=157KPa150KPa 式中 fsk - 桩体承载力特征值 五、施工简介 1、施工工艺流程 施工放线、材料检验移位，对桩位，
8、钻机调平钻进至设计标高送浆至设计加固深度停止钻进提升，送浆5至桩顶钻进、复搅复喷至设计深度停止送浆提升成桩。 2、主要技术措施 工程采用 PH-58 型搅拌桩机，功率为 270KW。 起吊设备采用 25t 吊车。桩机定位后,使钻头对准桩位后启动,使钻头螺旋缓慢进入土中,直至基底设计标高,然后喷注水泥粉,至设计加固深度停止钻进,然后提升钻头,同时送浆(粉)至桩顶,再向下钻进,复喷至设计深度,停止送浆后,旋转提升钻头成核。 六、地基检测与分析 1、动力触探试验 为检测工程质量，施工的桩体及桩间土进行了动力触探试验，抽验粉喷桩 10 处，抽检粉土桩间土 12 处，统计结果如下表。 表 1 动力触探统
9、计 由表 1 知,桩体连续,强度相差较小,基本一致。 2、地基荷载试验 复合地基载荷试验分 3 组，根据复合地基置换率确定承压板为1.51.5m 堆载法加载,加载等级 30KPa,分十级布桩示意如图: 按建筑地基处理技术规范有关规定进行。 各测点试验结果如图 2-图 7。 表 1 试验及计算成果（1 号点） 6表 2 试验及计算成果（2 号点） 表 3 试验及计算成果（3 号点） 根据地基处理规范要求,三点均未达到极限荷载,在加载压力达到设计荷载的两倍时,停止加荷,各点的 P-S 曲线均未出现明显的陡降段,承压板下地基没有破坏迹象,且沉降较小,未达到极限荷载的判定标准，因复合地 基的承载力取
10、S/b=0.015 所对应的荷载值 1 号点取 260KPa，2、3点均大于 300KPa，另外，从 S-Logt 曲线可以得知三个点的曲线斜率均未突变，说明复合地基还有一定的承载能力,表中采用公式 E0=(1-V2)P/sd。从检测单位的计算成果表中可以看到，三个点的变形模量均较大，说明复合地基具备了较强的抗变形能力和稳定性， （3）完成工作量： 粉喷桩总数 1778 根，总长 8m，耗用水泥量 783 吨，总工程用 20 天完成。 七、结束语 7用粉喷桩加固软土地基，尤其是淤泥质土，粉土及松散砂土地基，提高地基承载力，降低建（构）筑物沉降，是一项比较有效的快速的地基加固技术，施工简单，费用低廉，有些资料显示这种方法可以有效的消除地基土的液化，提高地基的抗震稳定性，作为一种经济、可靠、有效的方法，粉喷桩可以用于多种工程的地基处理当中，是一种很好的地基处理方法。
