高压旋喷桩与碎石褥垫层在淤泥质软基加固中的应用

　　摘要：淤泥质软基加固常常使用高压旋喷桩与碎石褥垫层的组合方法，有效提高了淤泥质软基的复合承载力，其中高压喷桩能增强地基的承载力，碎石褥垫层则能使桩体与桩间一同承担上部的荷载、调节桩等，使箱梁施工荷载均匀分布，从而控制地基的绝对沉降及均匀沉降等。文章分析了下高压旋喷桩与碎石褥垫层在淤泥质软基加固中的应用。 

　　关键词：高压旋喷桩；碎石褥垫层；淤泥质软基；地基加固；地基承载力 

　　随着社会经济的迅速发展，我国一些临海经济发达地区也逐渐利用海洋资源进行发展，围海造陆，积极利用临近港口优势，在新建陆区内建设基础设施，其中的道路工程也是基础设施建设项目之一。道路工程跨越建筑物常使用预制梁或者现浇梁方式构建，这种建设方法具有整体性能好、结构刚度大等优点，采用高压旋喷桩与碎石褥垫层结合，进一步提升现浇梁支架地基的承载力。 

　　1 工程概况 

　　以广东省某市区开发项目工程为例，分析高压旋喷桩与碎石褥垫层在淤泥质软基加固中的应用，该工程建设过程中，一条新建成的道路会从一座新建的箱涵顶面横跨过，而且这个箱涵的总长度是50m，中间部位有一道沉降缝，与箱涵北段有24m的距离，箱涵内净空尺寸是3×3.2m。工程箱涵结构完成之后，可以通过观测沉降得出：箱涵北段有较大沉降，结合有关勘察单位提供地质资料可以知道：这个部位箱涵基底是8～10m的厚淤泥层，其承载力较小，而且处理原地基时就只换填了大约3m厚的片石，涵箱顶部到道路施工完成面还有厚覆土1.5m及道路结构层都尚未施工。而且如果考虑箱涵通水使用及涵顶完成后通车等荷载作用，可以得出箱涵非常有可能产生更大的不均匀沉降一直到其结构破坏。为确保箱涵使用及其上部结构安全，一定要使用加固处理措施对其箱涵北段箱底地基。 

　　2 施工方案 

　　该工程淤泥软基加固使用了旋喷桩加固地基与碎石褥垫层均布荷载，以此提升淤泥质地基的复合承载力，大体施工技术方案如下：推进旋喷桩进入相对持力层，将土体挤密，水泥硬化过程中会吸收土体中的水分，从而改良提升地基的承载力，处理桩头前应将地表平整压实好，平整压实需要通过碎石褥垫层实现。再将混凝土垫层浇筑其上，并将钢塑格栅安装在碎石层内，更好地增强垫层的整体性，防止其出现整体性弯裂，上部荷载应均匀布置，保证桩体能够与桩间土一同受荷，从而达到有效控制地基的绝对沉降或者差异沉降，提升建筑物对地基承载力，使其更符合标准要求。 

　　3 高压旋喷桩与碎石褥垫层施工技术在淤泥质软基加固中的应用 

　　3.1 制定施工技术流程 

　　地基加固工程建设，首先要确定、制定出施工技术流程，详细技术流程如下：参数确定→场地的清理平整→上部结构物位置桩位放样的测放→高压旋喷桩施工→铺筑碎石褥垫层→平整压实→浇筑混凝土垫层。 

　　3.2 具体操作要点及方法 

　　3.2.1 确定参数。参数确定主要有如下内容：旋喷桩深度需要穿过表层的淤泥软弱层，然后进入下部比较硬土持力层要大于1m，将此确定为桩的深度；高压旋喷桩应按照等边三角形布置，布置好之后是梅花型，旋喷桩间距离为1.8m，提前测量放样结构物的尺寸在有结构物承载的区域内，依据上部结构物荷载对分布桩位进行局部调整；因为地基自身具有较低的承载力，因此可以选用自重较轻、且能够步履移动的成桩设备；设置旋喷桩直径为600mm，其喷射提升速度在15～25cm/min之间，并使桩顶标高以下的1m中的慢速喷浆控制在10cm/s之内，设置20MPa的注浆压力，浆液按照水灰比为1∶1比例进行配置，浆液搅拌制作使用po32.5硅酸盐水泥、自来水等进行拌制；高压旋喷桩应在顶上凿50m，碎石0.6～53mm，厚度设置在20～30mm，并将钢塑格栅铺设在中间；现浇桥梁等进行施工时，应在上部铺设15cm的C20砼，排水坡采取横向双向1.5%设置；计算单桩承载力：计算高压旋喷单桩竖向的承载力的特征值应该采取相应的公式，并取其中比较小的数值，高压旋喷单桩竖向的承载力特征值公式：，然后再计算置换率， 

　　置换率计算公式为：m=，最后将复合地基承载力特征值计算出来：，综合上述这些计 

　　算得出复合地基承载力标准值是103.30kPa，满足了现浇箱梁支架地基需要的地基承载力。 

　　3.2.2 旋喷桩布置。桩间距离依据上部结构物分布情况进行适当调整，对荷载集中的部位间距应加密，放大荷载较小部位。将桩位放样与成桩偏差控制在10cm以内。 

　　3.2.3 高压旋喷桩的作用。高压旋喷桩的作用主要是对注浆压力、喷射提升速度及浆液质量进行控制，确认桩深度已经进入相对持力层以下之后，对那些地质不均匀地方可以对其适当地补勘探明，保证工艺具有经济性，而且最好将深度控制在16m以内。成桩之后要检测单桩承载力与桩身的完整性。 

　　3.2.4 高压旋喷桩成桩后处理方法。高压旋喷桩成桩工作完成后，就可以开展场地的二次平整清理，二次平整清理应该使用推挖设备进行处理，确保桩身达到一定强度之后，再使用压路机将其压实。 

　　3.2.5 碎石褥垫层的铺筑。碎石褥垫层铺筑工作的开展，首先要进行施工准备，主要是准备材料及主要机具：选取天然级配砂石或者是人工级配砂石，最好使用质地比较坚硬的中、粗砂或者是其他工业废粒料，也可以选用细砂在缺少中、粗砂及砾石，再掺入一定数量碎石或卵石使其符合设计要求，颗粒级配应良好，砂石材料中不能含有草根、树叶等有机杂物或垃圾，级配砂石做排水固结地基时，其含泥量最好小于3%，碎石与卵石最大粒径不能超出垫层或虚铺厚度的2/3，并且最好不要大于50mm。机具主要有木夯、蛙式或者柴油打夯机、压路机及喷水用胶管、钢尺等。然后是选取符合作业条件的施工场地，做好这些后，正式进行碎石褥垫层的铺筑，主要操作过程与工艺如下：第一步：检查砂石质量，对其实施技术鉴定，若检查为人工级配砂石，应将其拌合均匀，使其质量达到设计要求或规范；第二步：分层铺筑砂石，每层砂石铺筑厚度通常情况下是15～20cm，最好不要超过30cm，使用样桩控制分层的厚度，根据不同条件，使用夯实或者是压实方法，然后进行大面积砂石垫层，垫层铺筑厚度应达到35cm，并使用6～10t压路机进行碾压。砂与砂石地基面最好铺设在同一标高上，如果标高不同，应将基土面挖成踏步或者是斜坡形，注意夯实搭搓处，按照先深后浅顺序开展施工。铺筑的砂石应级配分布均匀，如果有砂窝或石子成堆现象时，应挖出这处砂子或石子，然后将其分别填入级配好的砂石中；第三步：洒水，这项工作在级配砂石夯实碾压前进行，分析当地干湿程度及气候条件，适当洒水确保砂石具有最佳的含水量，通常是8%～12%；第四步：夯实或碾压，依据现场试验确定夯实或碾压的遍数，使用水夯或蛙式打夯机时，应使其落距保持在400～500mm之间，应一夯压半夯，连接下去，进行全面夯实，通常不少于3遍，然后使用压路机反复碾压，并且碾压不少于4遍，轮距搭接不少于50cm，使用人工或蛙式打夯机对边缘及转角处进行补夯密实；第五步：找平与验收，找平要分层实施，然后进行夯实压密，设置纯砂检查点，取样使用200cm3环刀，将干砂质量密度测定出来，测定下层密实度合格后，再进行上层施工，测量贯入度使用贯入仪及钢筋等，如果其小于试验所确定贯入度即为合格，完成最后一层压夯之后，其表面应拉线找平，符合设计规定标高。 

　　4 应用效果分析 

　　旋喷桩与碎石褥垫层在淤泥质软基加固中应用具有较好效果，主要表现为：通过两种组合工艺的结合，满足了现浇梁变形要求；这种施工方法简便快速、成本低，安全风险也较小；后续投入也大大减小。 

　　5 结语 

　　旋喷桩与碎石褥垫层结合技术适用于那些临海抽填造陆的地区，这些地区充分了利用了当地海洋资源，经过围海造陆及抽填造陆等途径，开辟了更多城市建设用地，然后在这些地方进行基础设施建设，其中的道路工程是基础建设中的一项重要内容，道路工程实施时常常使用现浇梁方式，道路地基承载力的提高需要借助旋喷桩与碎石褥垫层结合技术实现。本文就具体工程概况进行了分析，然后制定出施工技术方案，接着开展实际施工操作，最后对其应用效果进行了分析评价，认为这种联合应用前景十分广阔。 

　　参考文献 

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　　[4] 许甲奎.碎石注浆桩在高等级公路修复中的应用[D].中南大学，2013.