摘要：經由過程(guò chéng)水泥粉噴樁加固技術成功運用于年夜型水閘的實踐，對設計與施工作用簡要論述，并連系工程實踐介紹了設計應注重事項及施工工藝和保證質量的組織技術措施。
關頭詞：水泥粉噴樁攪拌工藝試樁輕便觸探承載力靜載實驗
1.概述
粉體噴射攪拌法是近二十年來年夜規模成長起來的地基加固處置技術。該法由瑞典人KieldPaus提出設想，1974年在瑞典首都斯德哥爾摩以南約十千米處的Hudding首次用石灰粉體噴射攪拌法作為路堤和深基坑邊坡穩定措施，并取得成功。我國鐵道部于1984年首次成功運用于廣東省云浮硫鐵礦鐵路專用線軟基加固。水泥粉噴法是哄騙噴粉樁機，將水泥干粉噴進薄弱虛弱基土中，并在原位進行強制攪拌，經由過程水泥和土的一系列復雜的物理化學作用（role）形成水土壤樁體，與基土配合作用形成復合(recombination)地基，到達提高承載力和削減沉降的目的（Purpose）。該技術成本低、工效快，曾年夜量運用于鐵路、建筑工程地基加固，但年夜型水利工程的運用較為鮮見。何巷閘（zhá)將該技術成功運用于地基加固，斥地了一條新路。
2.工程設計
2.1工程概況
何巷閘是治淮戰略主干工程懷洪新河的進口控制工程，位于安徽省懷遠縣境內淮北年夜堤渦河圈堤上，屬Ⅰ等1級建筑物，該閘以分洪為主，設計分洪流量2000m3/s，并兼有蓄水和引水作用，單孔凈寬8m，共分14孔，閘室為鋼筋砼胸墻式結構，底檻高程15.37m，胸墻底高程21.37m，閘室高10.5m，順水流向長20m，閘室上游采用半徑為20m的圓弧型翼墻，下流采用緩變曲線型翼墻，翼墻擋土高度10.5m，采用鋼筋砼格倉式結構。
2.2地質（[geology]）條件(tiáo jiàn)
工程位于淮河、渦河沖積平原上，揭露的地層均為淮河、渦河的沖積、淤積層，具有較為典型的河流相沖淤積地層特征（即顆粒質結構年夜致辭上細下粗），從鉆探資料(Means)所揭示的地層來看，閘室底板以下地層散布以下：
第一層：灰黃色淤質重粉質壤土，淤質粉質粘土，流塑~軟塑狀，飽和、高壓縮性，含水量42.8，干重度12.7KN/m3，孔隙比1.293，液性指數1.22，自然地基承載能力70Kpa。層底高程10.6~10.8m，厚約4~4.5m；
第二層：黃、棕色重粉質壤土，粉質粘土，硬塑狀，中偏低壓縮性，含水量22.4，干重度16.6KN/m3，孔隙比0.642，液性指數0.27，自然地基承載能力200Kpa，該層層厚約3m，層底高程7.5~8.5m；
第三層：極細砂、細砂，黃色、中密狀，頂部約1m厚為砂壤土，下部夾有較厚的粉質壤土透鏡體，本層已揭露厚度年夜于16m，自然地基承載能力200Kpa。
場地地下水有兩種類型，
　　①~
　　②層地下水為潛水（diving），水位凹凸主要受年夜氣降水、河水位影響，雨季稍高，約18~19.2m；
　　③層以下地下水具有承壓性，第二層重粉質壤土為完整的隔水層，據年夜范圍地質鉆孔資料分析，該層含水與渦河河槽不直接連通，地下水位主要受潛水越流補給，地下水位約17.5~18.5m。
2.3地基處置設計
2.3.1肯定方案
何巷閘閘室、岸墻及上游翼墻均座落于第一屋淤質土層上，自然地基承載能力僅70Kpa，而它們的基底壓力則劃分到達了100Kp
　　A、190Kpa和200Kpa，顯然需接納加固措施。設計(Design)中曾斟酌了鋼筋砼灌注樁、碎石振沖樁和水泥粉噴樁等方案，認為采用灌注樁需鉆穿第三層隔水層，引發該區域水文地質條件變化，給以后的經管運行帶來復雜的不定身分；采用碎石振沖樁雖可解決承載力問題，但其抗滲性能差，易發生滲透變形，而本閘防洪期持水水頭差又較年夜，水泥粉噴樁水僅可以提高地基承載力，抗滲性能好，而且造價低，只要嚴酷按設計要求控制進尺，噴粉量，采用全程復攪使樁身平均，同時解決好樁底水土壤與下臥硬土層的連系問題，該方案完全可以知足本閘的承載力和沉降要求。
2.3.2設計計較
憑據攪拌樁的作用機理可知，所形成的水土壤（質地類型：壤土、砂土、黏土）樁體與樁周土組成復合地基配合承當建筑物荷載，由于兩者剛度相差較年夜，樁體與樁間土若何分管建筑物荷載是較為復雜的問題
經由過程計較，閘室底板、岸墻及上游翼墻樁土置換率劃分為0.196、0.348和0.40，均采用正方形安插，樁徑0.5m，樁距依次為1.0、0.75和0.70m。斟酌到水閘岸墻及引堤超載影響，為削減岸墻后引堤超載引發的后仰沉降量，岸墻后另安插三排護樁，其他結構底板輪廓外安插一排護樁。
3.施工控制
粉噴樁地基加固技術成本低、工效快，曾年夜量運用于工平易近建工程，后因其噴粉量、攪拌平均性等不容易控制，一般重要建筑物(building)出格是水平荷載較年夜的水利工程均不再推薦采用，何巷閘為年夜型Ⅰ級水閘，若何保證施工質量是該閘地基加固處置的關頭所在。
3.1工藝性試樁
為保證工程樁的成樁質量（Mass），在正式實施粉噴樁之前，均應按設計肯定的初步施工工藝打設工藝實驗樁。地基施工隊地基所面臨的問題主要有以下幾個方面：1）承載力及穩定性問題；2）壓縮及不均勻沉降問題；3）滲漏問題；4)液化問題；5）特殊土的特殊問題。地基施工隊一般是指用于改善支承建筑物的地基（土或巖石）的承載能力或改善其變形性質或滲透性質而采取的工程技術措施。何巷閘（zhá)工程共安插了10根工藝性試樁，兩根為一組，劃分以進進硬土層0.5m和1.0m，半程復攪和全程復攪。分歧的鉆進速度和提升速度、噴灰時間、鉆機電流等參數成樁，試樁7天內，在攪拌樁d/4位置鉆孔取芯，重點觀察樁底與硬土層連系面、樁進進硬土層質量、樁身的平均性，最后肯定了具體的成樁工藝：
　　①樁身進進下臥硬土層0.5m，此時鉆機電流約65A；
　　②鉆進和提升速度不年夜于1米/分鐘；
　　③成樁采用全程復攪；
　　④鉆頭到樁底時原地旋轉1分鐘，開啟灰罐，再距離10秒后，鉆桿提升。工藝性試樁所肯定的參數，為施工、監理單元提供了操作控制性很強的量比指標，為保證工程質量提供了靠得住的依據(yī jù)。
3.2工程樁施工
粉噴樁的質量除科學的設計作為保證之外，關頭還在于施工質量，何巷閘為淮北年夜堤上的Ⅰ級建筑物工程，保證工程質量是建設、設計、監理的配合方針，各參建單元向導也高度重視，在整個實施進程中，施工單元成立了以項目司理為組長的地基處置向導小組，監理單元全程旁站監理，設計單元長駐工地配合，嚴酷依照工藝樁所肯定的各類參數(parameter)有序施工，克服雨雪天氣，在一個月時間內順遂完成了4875根粉噴樁施工，經對101根樁的抽樣輕便觸探實驗和靜載實驗，施工質量知足設計要求，到達了預期目的。
3.3.1輕便觸探
依照有關規范，對很多于2樁數進行抽樣檢驗（檢查），憑據輕便觸探擊數(N10)與水土壤強度對比關系來看，當樁身24h齡期30cm是進度的擊數N10年夜于15擊時，可以認為強度已能知足設計要求，由于樁身較短(<4.0m)，要求進行全程錘擊，在總共101根樁實驗中，其錘擊數N10均在16~24擊之間，知足劃定要求。
3.3.2靜載實驗
為加倍直觀的檢驗粉噴樁的加固效果(effect)，在閘底板范圍內抽樣進行了單樁復合地基、四樁復合地基垂直承載力靜探實驗，同時進行了樁間土垂直承載力實驗。單樁復合地基承臺板面積為1.0x1.0m，四樁復合地基承臺板面積2.0x2.0m，均與設計置換率不異，加載方式為平均堆載。實驗成效為：單樁復合地基垂直承載力尺度值fk≥138kpa,沉降s=4mm；四樁復合地基fk≥120kpa,s=8mm,樁間土fk=72kpa，s=4mm。實驗成效講明，由于群樁效應，四樁復全地基承載力小于單樁復合地基，但均已知足閘室上覆荷載100kpa的要求。
4.加固效果
何巷閘（zhá)自然地基承載力僅為70kpa（實驗（experiment)值為72kpa），而閘室、岸墻及上游翼墻基底壓力劃分達100kp
　　A、190kpa和200kpa，雖然根蒂根基(基礎)下臥壓縮層不厚，但自然地基沉降量理論計較值劃分到達了30m
　　M、141.2mm和155mm，閘室與岸墻沉降差高達110mm，將嚴重影響閘門的開啟和封水效果。何巷閘完工近三年，采用粉噴樁加固后，經沉降觀測，閘室最年夜沉降量為13mm，岸墻為18mm，閘室與岸墻沉降差僅為5mm，且從沉降曲線分析，已趨于穩定（解釋:穩固安定；沒有變動)，超預期到達了加固效果。
5．結語與體味
粉噴樁是一種高效、經濟和平安的地基處置技術，不僅可用于一般工平易近建和交通工程(Engineering)，也可用于年夜型水利工程，設計和施工（Construction）中應注重以下幾點：
5.1適當地層條件
擬加固的軟土地層厚(thickness)度一般應小于10m，且下臥硬土層自然地基承載能力以年夜于150kpa為好，樁底進進硬土層的深度應視硬土層含水量、強度、經由過程工藝樁取樣實驗肯定，務必保證硬土層內樁體攪拌平均、凝結優秀和樁尖與硬土層的優秀接觸，盡非進進硬土層越深越佳，避免因硬土層內含水量太小，凝結差而致使削弱樁體強度。
5.2樁身平均控制
一般操作規程劃定，粉噴樁復攪深度為1/2樁長或1/3樁長，從工藝樁取芯成效看，一次噴粉提升成樁樁體水土壤攪拌平均性差，“干層”現象嚴重，影響了樁身強度，為保證樁身平均性應采用全程復攪工藝成樁。軟基工程又叫軟地基處理，是建筑之前如果地基不夠堅固，為防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不穩定等事故，需要對軟地基進行處理，使其沉降變得足夠堅固,提高軟地基的固結度和穩定性至設計的要求的過程。
5.3鉆桿提升時間
為保證樁尖成樁質量，鉆至樁底后，鉆機應在原地旋轉1~2分鐘，打開灰罐后，應使粉體水泥從噴咀噴粉后才能提升，水泥干粉從鉆口到噴咀的時間與毗連兩者的皮（Skin）管長度和空氣壓力（pressure）有關，應由實驗肯定。
5.4護樁
粉噴樁為復合地基，其加固范圍(fàn wéi)不能局限于根蒂根基輪廓線范圍之內，周圍均應安插護樁。出格對于由引堤與岸墻毗連的安插形式，岸墻后引堤根蒂根基適當范圍內也需加固，其范圍應由計較肯定，以引堤荷載引發的沉降曲線不影響岸墻為好，避免水閘岸墻后仰變形。
5.5精心施工
粉噴樁為隱蔽工程，成樁質量不容易認定，極易造成噴粉量不足，進尺不夠，攪拌不平均等質量事故。是以，必需要有一支高度責任(zé rèn)感和高素質的施工隊伍，監理單元應全程旁站，逐一記實，嚴酷按設計和工藝試樁參數施工。