旋喷法处理软弱下卧层地基

刘学新

1 概述

用旋喷法处理淤泥、淤泥质土、流塑、可塑粘土、粉土、砂土等具有较好的效果。

高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层预定深度后，以高压设备使浆液成20 MPa～40 MPa的压力从喷嘴中射流出来，冲击破坏土体，形成预定形状的空间，从土体剥落下来的土粒一部分随着喷射流冒出地面，其余部分在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下与注入的浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列，凝固后便在土中形成一个具有一定强度的固体，以达到改造土体的目的。

本文是利用高压旋喷法处理某电厂化学水厂房基础，使之达到设计使用要求。地基土层如下:①杂填土1.5 m～2.1 m，其下为粉质粘土(粘土):分布较广，为基础持力层，土层厚度2.50 m～4.10 m，厚度变化较大，土层呈浅灰色、土黄色、灰黄色，可塑为主，局部含粉砂，具较强粘性。地基承载力特征值为200 kPa。③淤泥、淤泥质土:以淤泥为主，局部为淤泥质土，是本场地范围内浅层主要软土层，具有承载力低、高压缩性、高灵敏度、抗剪能力差等特点。局部厚度差异性较大，层厚0.50 m～3.20 m，平均厚度1.7 m左右。土层呈深灰色、灰黑色，流塑。含腐殖质，局部含较多腐木叶，具腐臭味。大多粘滑细腻，砂质含量少。地基承载力特征值为40 kPa。④粉质粘土、粘土:分布连续，层厚4.70 m～9.30 m，厚度变化较大。土层呈土黄色、灰黄色、灰褐色等，可塑为主。具中等～较强粘性。地基承载力特征值为210 kPa。⑤残积粉质粘土、残积粉土:为本场地主要残积土，层厚2.80 m～11.00 m。呈褐红色、砖红色、褐黄色、褐色，可塑～硬塑，为泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩等泥质类岩的风化残积土，具中等～较强粘性。地基承载力特征值为260 kPa。

2 方案分析

由于地基存在软弱下卧层，不满足设计要求。处理方法:

方案一:采用水泥土搅拌桩复合地基方法处理，该方案是利用水泥作为主要固化剂，通过特别的搅拌机械将被加固土和水泥浆强制拌和，通过水泥水解、水化反应所生成的水泥水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳化反应以及硬凝反应等一系列物理—化学作用，形成具有一定强度的水稳定性的水泥加固土。但该方法在处理淤泥土的同时，将②粉质粘土(粘土)层一并处理。表层土强度很高，是不必加固的。

方案二:采用高压旋喷法，将钻杆直接钻入淤泥层，在淤泥层进行喷射，钻杆直径小于50 mm，表层土不受干扰，在淤泥层注浆完毕后，不卸压情况下快速经过表层。采用高压旋喷桩方案的优势在于可以直接处理淤泥层，喷浆后就可以施工基础承台，无需等混凝土强度达到后再施工基础承台，节省施工工期。另外，在复合地基计算时，公式:，其中，fsk为处理后桩间土承载力特征值，宜按当地的经验取，无经验时，可取天然地基承载力特征值。一般在工程设计中，大都是取天然地基承载力特征值进行计算的。在本工程中，取淤泥层的承载力时，要取用经深度修正后的地基承载力特征值，比修正前承载力是有一定提高的。

方案三:采用混凝土灌注桩地基方案，桩穿过淤泥层，桩端锚入⑤残积粉质粘土、残积粉土层。

3 经济分析

取一个柱基础为例，水泥土搅拌桩采用500 mm直径，桩长5 m。进入④粉质粘土层顶面，水泥掺加量17%。灌注桩采用直径400 mm，桩长7 m，桩端进入⑤残积粉质粘土、残积粉土层。高压旋喷桩采用直径500 mm，仅处理1.7 m厚的淤泥层，见表1。布桩见图1。

表1 三种方案的经济分析比较

4 具体处理步骤

确定淤泥层位置和厚度，是旋喷法处理软土下卧层的第一步，一般详勘钻孔间距都在30 m左右，要详细确定下卧层厚度，30 m的间距显然是大了些。实际工程需要加密探孔，以确定每个基础承台下的淤泥层位置和厚度。本工程使用洛阳铲，对每个基础下均做了触探，因为土层不是很深，两个工人2 d就探完了。每次探孔应把淤泥层的厚度记录下来，经过详细的探孔，地下淤泥层的厚度就全部暴露出来。确定注浆压力和注浆量，是第二步的关键，应先在一块空地处做实验，确定注浆压力和注浆量。注浆压力不要过大，要根据加固土的软硬强度，调整压力。压力过大，容易跑浆，压力过小，起不到作用。在试验区注浆后，要认真记录注浆压力和注浆量，达到强度后可用钩机挖出看注浆效果。

5 结语

在软土地基处理中，有很多处理方法，如水泥搅拌桩方案、CFG桩方案、碎石挤密桩方案、桩基方案等等，这些处理方法，都是处理表层软土地基的做法，对于表层具有较硬土层而下卧层较软的情况，处理起来只有上下一并处理。在实际工程中，经常会遇到有软弱下卧层的地基土，不是每次计算下卧层都能通过的。尤其是上层是硬粘土层，下层是软粘土层时，在扩散角取值时，GB 50007-2002建筑地基基础设计规范表5.2.7要求3倍的压缩模量比值一般都达不到，所以，只能按不扩散考虑。用高压旋喷法处理软弱下卧层地基土，此时会取得良好的经济效果，同时，又能节省工期，事半功倍。

［1］王晓东.高压旋喷桩复合地基在回填区的应用［J］.山西建筑，2010，36(18):103-104.