摘要：通過三靈高速公路No.7B標段粉噴樁處理軟基的施工實踐，總結粉噴 樁應用于高速公路軟基處理的施工工藝，質(zhì)量控制手段，質(zhì)量檢測方法，通過和其它軟基處理方案對比，粉噴樁處理后的軟基，克服了涵洞基礎沉降，橋頭跳車，路基沉降現(xiàn)象，并且快速、經(jīng)濟。?
關鍵詞：軟土地基 粉噴樁 施工 1概述? 三靈高速公路No.7B標段，位于河南省境內(nèi)靈寶市豫靈鎮(zhèn)北部的黃河岸邊，全長5.9km，設計路面寬度為24.5m，設計時速100km／h，設計荷載汽車—超20級，掛車—120級。? 1.1工程地質(zhì)? 本標段屬黃河及其支流的河谷漫灘及低階地孔隙潛水發(fā)育區(qū)，水量豐富，水位埋深1.0～10. 0m，據(jù)河南省地礦廳資料，水質(zhì)屬HCO3～CaMg型水，對混凝土無侵蝕性，其中K201＋420～K202＋947段處于河谷漫灘地，屬軟土地基，軟土路段一般地質(zhì)分層(由上而下)為： (1)低液限粘土：灰黃色，厚度小于1～1.5m，呈硬塑狀，為硬殼層且有濕陷性，地下水位埋深多小于2.1m，容許承載力［α］＝80～120KPa，極限摩阻力τ0＝30 KPa。? (2)灰黑色淤泥：流塑一般厚度4～6m，含水量49.6％～92.1％，［δ0］＝60KPa，［δ0］＝25KPa，孔隙比e＝0.396～0.688，壓縮系數(shù)：0.11～0.19(Mpa)，內(nèi)摩擦角4°，快剪凝聚力：13KPa。? (4)砂礫石：中密，含水量飽和，允許承載力280KPa，極限摩阻力140KPa。? 1.2方案比選? (1)采用塑料排板及鋪砂礫墊層的排水固結方案，經(jīng)做試驗觀測，承載力達不到設計要求，沉降量大。? (2)采用土工布及鋪砂墊層，經(jīng)做試驗觀測，承載力達不到設計要求，且沉降量較大。 (3)選用粉噴樁固結處理，樁尖坐在砂礫石層上，經(jīng)試驗觀測，承載力大于340KPa，沉降量較小，且經(jīng)濟，施工速度快。? 1.3水泥粉噴樁的設計要求? 樁徑：50mm。? 樁長：要求打穿淤泥層，在砂礫石層上，一般5～7.5m。? 樁距：1.5m×1.3m(排距)，等腰三角形布置；橋頭20m內(nèi)及涵洞基礎：1.5m×0.75m(排距)。水泥摻入量：樁噴粉量71kg／m(425#普通硅酸鹽水泥，摻入比18％)。? 樁身強度：90d齡期無側(cè)限抗壓強度1900KPa，復合地基承載力：280KPa。? 2粉噴樁施工? 粉噴樁處理軟土是通過專門的機械將粉體水泥噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌，利用水泥和軟土之間所發(fā)生的一系列物理化學反應，在原地基中形成強度、剛度較大的樁體，同時也使樁周土體性質(zhì)得到改善，樁體與樁間土形成復合地基共同承擔外荷載。? 2.1影響加固質(zhì)量的關鍵因素? 樁體的強度及支承樁體的地層承載力，要求樁長打穿淤泥層，樁尖坐在砂礫層上，且樁身強度達到設計要求。2.2影響樁身強度的主要因素? (1)水泥滲入比：水泥粉噴樁的強度隨水泥摻入比的增大而增大；? (2)齡期：樁身強度隨齡期增大而增大，三個月齡期強度作為標準強度，28d強度作為標準強度的60％～75％；? (3)土樣含水量：當摻入比相同，樁身強度隨著土樣含水量降低而增大，試驗表明：每米摻入71kg水泥時，土樣含量從92.1％降低到25％，樁身強度從580KPa增加到2600KPa； (4)攪拌的均勻性：水泥和軟土之間強制攪拌越均勻，樁身強度也越高。? 2.3施工工藝? 基于以上認識，在粉噴樁施工中，必須抓以下施工環(huán)節(jié)：? 2.3.1嚴格按粉噴樁施工規(guī)范施工? 按設計樁距，排距測量放樣，施工工序如下：? (1)鉆機就位：吊鉆機對準位后，使鉆桿垂直，傾斜度小于1％，樁位偏差小于5cm。? (2)鉆進：啟動鉆機，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進、(噴入壓縮空氣而不噴入粉體)邊攪拌。? (3)停鉆：當鉆進到達設計標高后停鉆。? (4)提升：啟動鉆機，鉆頭是反向邊旋轉(zhuǎn)邊提升，同時通過粉體發(fā)送器將水泥噴入土中，使土體與粉體進行拌和。? (5)停噴：當鉆頭升至距原地面50cm時停止噴料。? (6)復拌：重復攪拌至樁長三分之一提升鉆頭，攪拌至第一次停噴的位置，成樁結束。 2.3.2粉噴樁的質(zhì)量控制? 粉噴樁處理軟基屬隱蔽工程，且通常是晝夜連續(xù)施工。為了在施工過程中加強對施工工藝、水泥用量、樁長、施工速度的控制，我們專門派兩名施工員，同時有兩名監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督，由監(jiān)理工程師逐樁簽字，做到每樁都有完整的記錄，主要監(jiān)理內(nèi)容為：? (1)檢查樁距、樁位是否符合設計要求。? (2)逐樁控制噴粉量：根據(jù)樁長，按71kg／m噴粉量進行噴粉，水泥先送入罐內(nèi)，然后通過自動計量電子稱控制每米噴粉量，電子稱屏幕上可以顯示每米噴粉量。? (3)樁長控制。根據(jù)設計樁長及試驗樁確定的長度，在鉆桿上標明樁長，并根據(jù)鉆進時樁機的負載電流數(shù)據(jù)突變，直至樁桿不再進尺(表明樁尖已座在砂礫石層上)，現(xiàn)場丈量，測定實際樁長。? (4)施工單位對成樁單位負完全責任。我們明確規(guī)定對成樁按5％隨機進行質(zhì)量檢測，對不合格的樁責令其自費加樁進行返工，并對有關責任人進行經(jīng)濟處罰，這一措施促使施工單位自覺把關，不敢偷工減料以確保質(zhì)量。? 3粉噴的質(zhì)量檢驗? 為了確保工程質(zhì)量，粉噴樁施工滿足齡期要求后，我們采取如下檢驗方法驗收樁體的質(zhì)量。 3.1鉆芯取樣? 本工程采取對于28天齡期進行樁體任一部位鉆芯取樣來驗收樁體的強度，即達到90天齡期的75％以上(大于1.9×75％＝1.43MPa)，抽樣頻率為5％，部分試驗結果見表1、2。 Ⅰ組(取2／3樁體處)? Ⅱ組(取1／3樁體處)? 3.2低應變動態(tài)質(zhì)量檢測? 本檢測辦法的主要內(nèi)容就是對樁的完整程度的檢測與診斷，即判定樁身是否完好，噴粉是否均勻等等，最終給定綜合判定結果。 3.2.1檢測方法原理? 樁基無損動態(tài)檢測是根據(jù)彈性波理論，當施工于地下的粉噴達到一定強度后，且樁長L遠大于樁徑D時，在理論上可將樁身視為一維彈性桿件體，當在樁頂施加一激勵信號F(t)時其激發(fā)的彈性波將沿樁身(縱向)向下傳播，傳播過程滿足波動方程：? 式中V0為樁體彈性縱波速度 由于樁端和持力層之間存在一明顯的波阻抗界面，彈性波傳播至樁底將產(chǎn)生反射，并被布置于樁頂?shù)氖罢衿鹘邮铡Ｈ舴蹏姌扼w均勻、完整、規(guī)則，則只存在樁底一個波阻抗界面，這樣 反映在時間域波形上的能量集中，波形圓滑，樁底反射時間(t)清晰，則縱波速度： V0＝2×L／t? 式中L為樁長，t為反射波初至。? 若樁身存在噴粉不均勻、斷裂、夾泥、斷樁等缺陷，都易形成波的置前反射，因此，在彈性波的傳播過程中，能量分散，反映在時間域波形上則多個波組迭加的復合波形，且缺陷深度［L1、L2……］滿足：? L1＝1／2×V0×t1? L2＝1／2×V0×t2……? 根據(jù)彈性波理論，通過實測的樁身時間域波形，經(jīng)室內(nèi)計算機對資料的處理，即可對樁的完整性及施工質(zhì)量進行全面評價。? 3.2.2現(xiàn)場檢測布置及儀器設備? 質(zhì)量檢測是利用單質(zhì)點反射法，將拾振器耦合于樁頂，用小錘激發(fā)，使之產(chǎn)生一激勵信號作用于樁頂，通過拾振器接收彈性波沿樁反射的全過程，送至數(shù)據(jù)采集庫采集，計算機存儲、分析、計算。本次檢測工作使用中國科學院巖土力學所制的RSM－2FD型工程檢測儀。 3.2.3資料分析與結果? 根據(jù)現(xiàn)場測試的原始記錄，本工區(qū)低應變曲線波形較為完整，經(jīng)室內(nèi)分析計算，現(xiàn)根據(jù)樁身的完整程度分類描述如下：? (a)完好樁：樁身連續(xù)性好，樁身規(guī)則，噴粉均勻，無缺陷存在。反映在時域波形上規(guī)則、圓滑、無異常信息迭加，樁底反射信號清晰。見樁原始記錄所示。 ? 該工程共測試樁2800根，其中完好樁共2510根，占抽測總樁數(shù)的90％。檢測樁長介于7.2～8 .0m之間。? (b)一般樁：樁身連續(xù)性尚好，但存在有樁頭破損，樁頭強度偏低，局部噴粉不均等。反映在時域波形上：曲線基本規(guī)則，局部有輕微異常信息迭加，樁底反射信號基本清晰。 通過對該工程抽檢的2800根樁中，一般樁共有290根，基本上全部表現(xiàn)為樁頭的局部破損和淺部的噴粉不均勻現(xiàn)象，占抽測總樁數(shù)10％。檢測樁長介于7.2～8.0m之間。? 3.3復合地基靜載荷試驗? 采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法，依據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ79－91)，測定復合地基的軸向承載力，為設計提供基礎設計的校核依據(jù)，確保工程質(zhì)量和復合地的使用安全。? 3.3.1試驗裝置? 采用“堆載法”，即采用平行放置的橫梁(鋼梁)作為堆載平臺，平臺由試驗基坑周圍的土層支撐，平臺上堆放的配重塊(鋼錠)通過平臺下的主梁—測力傳感器—千斤頂—壓板，把垂直荷載用力施加到壓板面積之上。? 3.3.2試驗設備? 試驗采用JCQ－503型靜力載荷測試儀，配以700KN液壓千斤頂，由DYB－1A電動高壓油泵供油，壓力測量采用GYL－2A－2KN測力傳感器，沉降觀測采用中國航空精密機械研究所生產(chǎn)的電子數(shù)顯位移傳感器(量程50mm，分辨率0.01mm)。壓板面積1.0×1.0m2。以上設備調(diào)試安裝完畢即可進行樁基靜荷載的自動測試、自動測讀、判穩(wěn)、自動補載、自動記憶、自動輸出打印等等。? 3.3.3試驗方法? 依據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ79－91)，采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法進行試驗。? (A)加荷分級：依據(jù)規(guī)范要求，試驗最大加荷為設計荷載的兩倍，或達到地基極限承載力。根據(jù)規(guī)范要求，加荷分級如下表所示：
(B)沉降觀測：按《規(guī)范》要求“每加一級荷載，在加載前后各讀記壓板沉降一次，以后每半小時讀記一次”直至達到相對穩(wěn)定后，施加下一級荷載。沉降觀測采用每加一級荷載，間隔5、10、15min各讀一次，以后每隔15min測讀一次，累計1h后每隔30min測讀一次，直至達到相對穩(wěn)定后施加下一級荷載。? (C)沉降相對穩(wěn)定標準：每一小時的沉降觀測不超過0.1mm。認為已達到相對穩(wěn)定，即可加下一級荷載。? (D)終止加載條件：當出現(xiàn)如下條件之一時，即可終止加載：? a)沉降量急劇增大，土被擠出或壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫。? b)累計的沉降量已大于壓板寬度的10％。? c)總加載量已為設計要求的兩倍。? 3.3.4試驗過程? 試驗樁號7－5。于2000年3月5日晚9點開始加壓，每一級60KN，穩(wěn)定后逐級累加，至第七級420KN，每級穩(wěn)定時間短，沉降累計19.50mm，未出現(xiàn)沉降急劇增大、土被擠出或壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫現(xiàn)象，卸荷觀測，總回彈量為2.36mm，殘余沉降量為16.88mm。? 3.3.5資料整理與分析結果? 為確定復合地基的承載力，將試驗資料整理成“數(shù)據(jù)匯總表”，并繪制出Q－S曲線、S－lgQ曲線及S－lgt曲線。 按《規(guī)范》(JGJ79－91)復合地基承載力的基本值確定“深層攪拌或旋噴樁復合地基，可取s／b或s／d＝0.004～0.010所對應的荷載(b和d分別為壓板寬度和直徑)” 。? 根據(jù)現(xiàn)場測試和試驗的結果，依據(jù)《規(guī)范》(JGJ79－91)復合地基承載力基本值的確定原則，及現(xiàn)場工程地質(zhì)條件，取s／b＝0.0093所對應的荷載，其承載力基本值為300KN，滿足設計地基承載力要求。? 4討論? 4.1粉噴樁是一種快速、經(jīng)濟、有效的軟土地基處理方法 由于通過粉噴樁處理，在原軟土地基中形成強度剛度較大的柱體，同時也使樁周圍土體性質(zhì)得到改善，樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外荷載，因此，經(jīng)粉噴樁處理的地基，承載力大大提高，沉降量大大減少。由于樁體作用，地基抗剪強度增強，提高了地基的穩(wěn)定性，路基填土可以不受速度的限制，大大加快施工進度。且路基沉降可在較短時間內(nèi)完成，施工后一般沉降很少。而常用的排水固結法和鋪土工布法，通過以往的施工實踐，處理后的地基后期沉降仍很大，固結時間長，易產(chǎn)生塌方滑坡等剪切破壞，因此填土速度受到限制，工期長；往往通車一段時間后(2～3年)，由于路基變形需要整修，因此，雖然粉噴樁處理軟基費用較其它處理方法高，但省卻工后整修的二次費用，相比之下還是經(jīng)濟的。? 4.2粉噴樁適用范圍? 用于軟基的涵洞、擋土墻基礎處理，橋頭軟基處理，可有效地減少基礎沉降、橋頭跳車現(xiàn)象；在高路堤軟基處理中，一般軟土厚度在10m以內(nèi)，使用粉噴樁打穿淤泥層，效果較好且經(jīng)濟；對10m以上的深軟基，采用以上的方法均難以達到理想的處理效果，在此情況以建橋為宜。? 4.3粉噴樁施工應有嚴格的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗方法 粉噴處理軟基屬隱蔽工程，常晝夜施工，因其造價高，對工程質(zhì)量影響大，應進行嚴格的質(zhì)量控制，尤其是樁長，噴粉量對加固效果影響最大，因此應有技術人員，監(jiān)理工程師全過程旁站，逐樁監(jiān)督，逐樁簽字，才能有效防止偷工減料，確保工程質(zhì)量。? 4.4同一樁各段強度判別? 在質(zhì)量檢驗方法上，由于粉噴樁承受垂直荷載，要求全樁樁身連續(xù)均勻，不容許存在低于設計強度的樁段，由于各樁段強度不同，且由最弱樁段決定樁實際承載力，因此，應進行全樁檢測，從實踐看，采用以上三種相結合的檢測方法較能準確地、全面地檢驗成樁質(zhì)量，且速度快。? 從檢測提供的資料看，雖然噴粉量相同，但由于各層土質(zhì)，含水量不一樣，強度便有差別。一般淤泥層，含砂層水泥攪拌易均勻，強度增加明顯，效果好；而粘土層粘性大，形成軟弱段。同一根樁，各樁段中強度不同，承載力是由強度最低的樁段決定的。所以，應盡量在一定的水泥噴入量下縮小各樁段的強度差別。實際操作上可根據(jù)地質(zhì)資料提供的各層土質(zhì)、含水量區(qū)別對待：對含水量大的樁段應增加噴粉量，可通過減慢噴粉時的提升速度來實現(xiàn)；對含水量小含砂量大的樁段快提升少噴粉；對粘土層要反復多攪拌，使其噴粉攪拌均勻。這樣，可有效縮小各樁段的強度差，提高樁身整體承載力，減少浪費。
關鍵詞：軟土地基 粉噴樁 施工 1概述? 三靈高速公路No.7B標段，位于河南省境內(nèi)靈寶市豫靈鎮(zhèn)北部的黃河岸邊，全長5.9km，設計路面寬度為24.5m，設計時速100km／h，設計荷載汽車—超20級，掛車—120級。? 1.1工程地質(zhì)? 本標段屬黃河及其支流的河谷漫灘及低階地孔隙潛水發(fā)育區(qū)，水量豐富，水位埋深1.0～10. 0m，據(jù)河南省地礦廳資料，水質(zhì)屬HCO3～CaMg型水，對混凝土無侵蝕性，其中K201＋420～K202＋947段處于河谷漫灘地，屬軟土地基，軟土路段一般地質(zhì)分層(由上而下)為： (1)低液限粘土：灰黃色，厚度小于1～1.5m，呈硬塑狀，為硬殼層且有濕陷性，地下水位埋深多小于2.1m，容許承載力［α］＝80～120KPa，極限摩阻力τ0＝30 KPa。? (2)灰黑色淤泥：流塑一般厚度4～6m，含水量49.6％～92.1％，［δ0］＝60KPa，［δ0］＝25KPa，孔隙比e＝0.396～0.688，壓縮系數(shù)：0.11～0.19(Mpa)，內(nèi)摩擦角4°，快剪凝聚力：13KPa。? (4)砂礫石：中密，含水量飽和，允許承載力280KPa，極限摩阻力140KPa。? 1.2方案比選? (1)采用塑料排板及鋪砂礫墊層的排水固結方案，經(jīng)做試驗觀測，承載力達不到設計要求，沉降量大。? (2)采用土工布及鋪砂墊層，經(jīng)做試驗觀測，承載力達不到設計要求，且沉降量較大。 (3)選用粉噴樁固結處理，樁尖坐在砂礫石層上，經(jīng)試驗觀測，承載力大于340KPa，沉降量較小，且經(jīng)濟，施工速度快。? 1.3水泥粉噴樁的設計要求? 樁徑：50mm。? 樁長：要求打穿淤泥層，在砂礫石層上，一般5～7.5m。? 樁距：1.5m×1.3m(排距)，等腰三角形布置；橋頭20m內(nèi)及涵洞基礎：1.5m×0.75m(排距)。水泥摻入量：樁噴粉量71kg／m(425#普通硅酸鹽水泥，摻入比18％)。? 樁身強度：90d齡期無側(cè)限抗壓強度1900KPa，復合地基承載力：280KPa。? 2粉噴樁施工? 粉噴樁處理軟土是通過專門的機械將粉體水泥噴出后在地基深處就地與軟土強制攪拌，利用水泥和軟土之間所發(fā)生的一系列物理化學反應，在原地基中形成強度、剛度較大的樁體，同時也使樁周土體性質(zhì)得到改善，樁體與樁間土形成復合地基共同承擔外荷載。? 2.1影響加固質(zhì)量的關鍵因素? 樁體的強度及支承樁體的地層承載力，要求樁長打穿淤泥層，樁尖坐在砂礫層上，且樁身強度達到設計要求。2.2影響樁身強度的主要因素? (1)水泥滲入比：水泥粉噴樁的強度隨水泥摻入比的增大而增大；? (2)齡期：樁身強度隨齡期增大而增大，三個月齡期強度作為標準強度，28d強度作為標準強度的60％～75％；? (3)土樣含水量：當摻入比相同，樁身強度隨著土樣含水量降低而增大，試驗表明：每米摻入71kg水泥時，土樣含量從92.1％降低到25％，樁身強度從580KPa增加到2600KPa； (4)攪拌的均勻性：水泥和軟土之間強制攪拌越均勻，樁身強度也越高。? 2.3施工工藝? 基于以上認識，在粉噴樁施工中，必須抓以下施工環(huán)節(jié)：? 2.3.1嚴格按粉噴樁施工規(guī)范施工? 按設計樁距，排距測量放樣，施工工序如下：? (1)鉆機就位：吊鉆機對準位后，使鉆桿垂直，傾斜度小于1％，樁位偏差小于5cm。? (2)鉆進：啟動鉆機，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進、(噴入壓縮空氣而不噴入粉體)邊攪拌。? (3)停鉆：當鉆進到達設計標高后停鉆。? (4)提升：啟動鉆機，鉆頭是反向邊旋轉(zhuǎn)邊提升，同時通過粉體發(fā)送器將水泥噴入土中，使土體與粉體進行拌和。? (5)停噴：當鉆頭升至距原地面50cm時停止噴料。? (6)復拌：重復攪拌至樁長三分之一提升鉆頭，攪拌至第一次停噴的位置，成樁結束。 2.3.2粉噴樁的質(zhì)量控制? 粉噴樁處理軟基屬隱蔽工程，且通常是晝夜連續(xù)施工。為了在施工過程中加強對施工工藝、水泥用量、樁長、施工速度的控制，我們專門派兩名施工員，同時有兩名監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督，由監(jiān)理工程師逐樁簽字，做到每樁都有完整的記錄，主要監(jiān)理內(nèi)容為：? (1)檢查樁距、樁位是否符合設計要求。? (2)逐樁控制噴粉量：根據(jù)樁長，按71kg／m噴粉量進行噴粉，水泥先送入罐內(nèi)，然后通過自動計量電子稱控制每米噴粉量，電子稱屏幕上可以顯示每米噴粉量。? (3)樁長控制。根據(jù)設計樁長及試驗樁確定的長度，在鉆桿上標明樁長，并根據(jù)鉆進時樁機的負載電流數(shù)據(jù)突變，直至樁桿不再進尺(表明樁尖已座在砂礫石層上)，現(xiàn)場丈量，測定實際樁長。? (4)施工單位對成樁單位負完全責任。我們明確規(guī)定對成樁按5％隨機進行質(zhì)量檢測，對不合格的樁責令其自費加樁進行返工，并對有關責任人進行經(jīng)濟處罰，這一措施促使施工單位自覺把關，不敢偷工減料以確保質(zhì)量。? 3粉噴的質(zhì)量檢驗? 為了確保工程質(zhì)量，粉噴樁施工滿足齡期要求后，我們采取如下檢驗方法驗收樁體的質(zhì)量。 3.1鉆芯取樣? 本工程采取對于28天齡期進行樁體任一部位鉆芯取樣來驗收樁體的強度，即達到90天齡期的75％以上(大于1.9×75％＝1.43MPa)，抽樣頻率為5％，部分試驗結果見表1、2。 Ⅰ組(取2／3樁體處)? Ⅱ組(取1／3樁體處)? 3.2低應變動態(tài)質(zhì)量檢測? 本檢測辦法的主要內(nèi)容就是對樁的完整程度的檢測與診斷，即判定樁身是否完好，噴粉是否均勻等等，最終給定綜合判定結果。 3.2.1檢測方法原理? 樁基無損動態(tài)檢測是根據(jù)彈性波理論，當施工于地下的粉噴達到一定強度后，且樁長L遠大于樁徑D時，在理論上可將樁身視為一維彈性桿件體，當在樁頂施加一激勵信號F(t)時其激發(fā)的彈性波將沿樁身(縱向)向下傳播，傳播過程滿足波動方程：? 式中V0為樁體彈性縱波速度 由于樁端和持力層之間存在一明顯的波阻抗界面，彈性波傳播至樁底將產(chǎn)生反射，并被布置于樁頂?shù)氖罢衿鹘邮铡Ｈ舴蹏姌扼w均勻、完整、規(guī)則，則只存在樁底一個波阻抗界面，這樣 反映在時間域波形上的能量集中，波形圓滑，樁底反射時間(t)清晰，則縱波速度： V0＝2×L／t? 式中L為樁長，t為反射波初至。? 若樁身存在噴粉不均勻、斷裂、夾泥、斷樁等缺陷，都易形成波的置前反射，因此，在彈性波的傳播過程中，能量分散，反映在時間域波形上則多個波組迭加的復合波形，且缺陷深度［L1、L2……］滿足：? L1＝1／2×V0×t1? L2＝1／2×V0×t2……? 根據(jù)彈性波理論，通過實測的樁身時間域波形，經(jīng)室內(nèi)計算機對資料的處理，即可對樁的完整性及施工質(zhì)量進行全面評價。? 3.2.2現(xiàn)場檢測布置及儀器設備? 質(zhì)量檢測是利用單質(zhì)點反射法，將拾振器耦合于樁頂，用小錘激發(fā)，使之產(chǎn)生一激勵信號作用于樁頂，通過拾振器接收彈性波沿樁反射的全過程，送至數(shù)據(jù)采集庫采集，計算機存儲、分析、計算。本次檢測工作使用中國科學院巖土力學所制的RSM－2FD型工程檢測儀。 3.2.3資料分析與結果? 根據(jù)現(xiàn)場測試的原始記錄，本工區(qū)低應變曲線波形較為完整，經(jīng)室內(nèi)分析計算，現(xiàn)根據(jù)樁身的完整程度分類描述如下：? (a)完好樁：樁身連續(xù)性好，樁身規(guī)則，噴粉均勻，無缺陷存在。反映在時域波形上規(guī)則、圓滑、無異常信息迭加，樁底反射信號清晰。見樁原始記錄所示。 ? 該工程共測試樁2800根，其中完好樁共2510根，占抽測總樁數(shù)的90％。檢測樁長介于7.2～8 .0m之間。? (b)一般樁：樁身連續(xù)性尚好，但存在有樁頭破損，樁頭強度偏低，局部噴粉不均等。反映在時域波形上：曲線基本規(guī)則，局部有輕微異常信息迭加，樁底反射信號基本清晰。 通過對該工程抽檢的2800根樁中，一般樁共有290根，基本上全部表現(xiàn)為樁頭的局部破損和淺部的噴粉不均勻現(xiàn)象，占抽測總樁數(shù)10％。檢測樁長介于7.2～8.0m之間。? 3.3復合地基靜載荷試驗? 采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法，依據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ79－91)，測定復合地基的軸向承載力，為設計提供基礎設計的校核依據(jù)，確保工程質(zhì)量和復合地的使用安全。? 3.3.1試驗裝置? 采用“堆載法”，即采用平行放置的橫梁(鋼梁)作為堆載平臺，平臺由試驗基坑周圍的土層支撐，平臺上堆放的配重塊(鋼錠)通過平臺下的主梁—測力傳感器—千斤頂—壓板，把垂直荷載用力施加到壓板面積之上。? 3.3.2試驗設備? 試驗采用JCQ－503型靜力載荷測試儀，配以700KN液壓千斤頂，由DYB－1A電動高壓油泵供油，壓力測量采用GYL－2A－2KN測力傳感器，沉降觀測采用中國航空精密機械研究所生產(chǎn)的電子數(shù)顯位移傳感器(量程50mm，分辨率0.01mm)。壓板面積1.0×1.0m2。以上設備調(diào)試安裝完畢即可進行樁基靜荷載的自動測試、自動測讀、判穩(wěn)、自動補載、自動記憶、自動輸出打印等等。? 3.3.3試驗方法? 依據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ79－91)，采用接近于復合地基實際工作條件的試驗方法進行試驗。? (A)加荷分級：依據(jù)規(guī)范要求，試驗最大加荷為設計荷載的兩倍，或達到地基極限承載力。根據(jù)規(guī)范要求，加荷分級如下表所示：
(B)沉降觀測：按《規(guī)范》要求“每加一級荷載，在加載前后各讀記壓板沉降一次，以后每半小時讀記一次”直至達到相對穩(wěn)定后，施加下一級荷載。沉降觀測采用每加一級荷載，間隔5、10、15min各讀一次，以后每隔15min測讀一次，累計1h后每隔30min測讀一次，直至達到相對穩(wěn)定后施加下一級荷載。? (C)沉降相對穩(wěn)定標準：每一小時的沉降觀測不超過0.1mm。認為已達到相對穩(wěn)定，即可加下一級荷載。? (D)終止加載條件：當出現(xiàn)如下條件之一時，即可終止加載：? a)沉降量急劇增大，土被擠出或壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫。? b)累計的沉降量已大于壓板寬度的10％。? c)總加載量已為設計要求的兩倍。? 3.3.4試驗過程? 試驗樁號7－5。于2000年3月5日晚9點開始加壓，每一級60KN，穩(wěn)定后逐級累加，至第七級420KN，每級穩(wěn)定時間短，沉降累計19.50mm，未出現(xiàn)沉降急劇增大、土被擠出或壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫現(xiàn)象，卸荷觀測，總回彈量為2.36mm，殘余沉降量為16.88mm。? 3.3.5資料整理與分析結果? 為確定復合地基的承載力，將試驗資料整理成“數(shù)據(jù)匯總表”，并繪制出Q－S曲線、S－lgQ曲線及S－lgt曲線。 按《規(guī)范》(JGJ79－91)復合地基承載力的基本值確定“深層攪拌或旋噴樁復合地基，可取s／b或s／d＝0.004～0.010所對應的荷載(b和d分別為壓板寬度和直徑)” 。? 根據(jù)現(xiàn)場測試和試驗的結果，依據(jù)《規(guī)范》(JGJ79－91)復合地基承載力基本值的確定原則，及現(xiàn)場工程地質(zhì)條件，取s／b＝0.0093所對應的荷載，其承載力基本值為300KN，滿足設計地基承載力要求。? 4討論? 4.1粉噴樁是一種快速、經(jīng)濟、有效的軟土地基處理方法 由于通過粉噴樁處理，在原軟土地基中形成強度剛度較大的柱體，同時也使樁周圍土體性質(zhì)得到改善，樁體與樁間土體形成復合地基共同承擔外荷載，因此，經(jīng)粉噴樁處理的地基，承載力大大提高，沉降量大大減少。由于樁體作用，地基抗剪強度增強，提高了地基的穩(wěn)定性，路基填土可以不受速度的限制，大大加快施工進度。且路基沉降可在較短時間內(nèi)完成，施工后一般沉降很少。而常用的排水固結法和鋪土工布法，通過以往的施工實踐，處理后的地基后期沉降仍很大，固結時間長，易產(chǎn)生塌方滑坡等剪切破壞，因此填土速度受到限制，工期長；往往通車一段時間后(2～3年)，由于路基變形需要整修，因此，雖然粉噴樁處理軟基費用較其它處理方法高，但省卻工后整修的二次費用，相比之下還是經(jīng)濟的。? 4.2粉噴樁適用范圍? 用于軟基的涵洞、擋土墻基礎處理，橋頭軟基處理，可有效地減少基礎沉降、橋頭跳車現(xiàn)象；在高路堤軟基處理中，一般軟土厚度在10m以內(nèi)，使用粉噴樁打穿淤泥層，效果較好且經(jīng)濟；對10m以上的深軟基，采用以上的方法均難以達到理想的處理效果，在此情況以建橋為宜。? 4.3粉噴樁施工應有嚴格的質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗方法 粉噴處理軟基屬隱蔽工程，常晝夜施工，因其造價高，對工程質(zhì)量影響大，應進行嚴格的質(zhì)量控制，尤其是樁長，噴粉量對加固效果影響最大，因此應有技術人員，監(jiān)理工程師全過程旁站，逐樁監(jiān)督，逐樁簽字，才能有效防止偷工減料，確保工程質(zhì)量。? 4.4同一樁各段強度判別? 在質(zhì)量檢驗方法上，由于粉噴樁承受垂直荷載，要求全樁樁身連續(xù)均勻，不容許存在低于設計強度的樁段，由于各樁段強度不同，且由最弱樁段決定樁實際承載力，因此，應進行全樁檢測，從實踐看，采用以上三種相結合的檢測方法較能準確地、全面地檢驗成樁質(zhì)量，且速度快。? 從檢測提供的資料看，雖然噴粉量相同，但由于各層土質(zhì)，含水量不一樣，強度便有差別。一般淤泥層，含砂層水泥攪拌易均勻，強度增加明顯，效果好；而粘土層粘性大，形成軟弱段。同一根樁，各樁段中強度不同，承載力是由強度最低的樁段決定的。所以，應盡量在一定的水泥噴入量下縮小各樁段的強度差別。實際操作上可根據(jù)地質(zhì)資料提供的各層土質(zhì)、含水量區(qū)別對待：對含水量大的樁段應增加噴粉量，可通過減慢噴粉時的提升速度來實現(xiàn)；對含水量小含砂量大的樁段快提升少噴粉；對粘土層要反復多攪拌，使其噴粉攪拌均勻。這樣，可有效縮小各樁段的強度差，提高樁身整體承載力，減少浪費。
