摘要：经由过程(guò chéng)水泥粉喷桩加固技术成功运用于年夜型水闸的实践，对设计与施工作用简要论述，并连系工程实践介绍了设计应注重事项及施工工艺和保证质量的组织技术措施。
关头词：水泥粉喷桩搅拌工艺试桩轻便触探承载力静载实验
1.概述
粉体喷射搅拌法是近二十年来年夜规模成长起来的地基加固处置技术。该法由瑞典人KieldPaus提出设想，1974年在瑞典首都斯德哥尔摩以南约十千米处的Hudding首次用石灰粉体喷射搅拌法作为路堤和深基坑边坡稳定措施，并取得成功。我国铁道部于1984年首次成功运用于广东省云浮硫铁矿铁路专用线软基加固。水泥粉喷法是哄骗喷粉桩机，将水泥干粉喷进薄弱虚弱基土中，并在原位进行强制搅拌，经由过程水泥和土的一系列复杂的物理化学作用（role）形成水土壤桩体，与基土配合作用形成复合(recombination)地基，到达提高承载力和削减沉降的目的（Purpose）。该技术成本低、工效快，曾年夜量运用于铁路、建筑工程地基加固，但年夜型水利工程的运用较为鲜见。何巷闸（zhá)将该技术成功运用于地基加固，斥地了一条新路。
2.工程设计
2.1工程概况
何巷闸是治淮战略主干工程怀洪新河的进口控制工程，位于安徽省怀远县境内淮北年夜堤涡河圈堤上，属Ⅰ等1级建筑物，该闸以分洪为主，设计分洪流量2000m3/s，并兼有蓄水和引水作用，单孔净宽8m，共分14孔，闸室为钢筋砼胸墙式结构，底槛高程15.37m，胸墙底高程21.37m，闸室高10.5m，顺水流向长20m，闸室上游采用半径为20m的圆弧型翼墙，下流采用缓变曲线型翼墙，翼墙挡土高度10.5m，采用钢筋砼格仓式结构。
2.2地质（[geology]）条件(tiáo jiàn)
工程位于淮河、涡河冲积平原上，揭露的地层均为淮河、涡河的冲积、淤积层，具有较为典型的河流相冲淤积地层特征（即颗粒质结构年夜致辞上细下粗），从钻探资料(Means)所揭示的地层来看，闸室底板以下地层散布以下：
第一层：灰黄色淤质重粉质壤土，淤质粉质粘土，流塑~软塑状，饱和、高压缩性，含水量42.8，干重度12.7KN/m3，孔隙比1.293，液性指数1.22，自然地基承载能力70Kpa。层底高程10.6~10.8m，厚约4~4.5m；
第二层：黄、棕色重粉质壤土，粉质粘土，硬塑状，中偏低压缩性，含水量22.4，干重度16.6KN/m3，孔隙比0.642，液性指数0.27，自然地基承载能力200Kpa，该层层厚约3m，层底高程7.5~8.5m；
第三层：极细砂、细砂，黄色、中密状，顶部约1m厚为砂壤土，下部夹有较厚的粉质壤土透镜体，本层已揭露厚度年夜于16m，自然地基承载能力200Kpa。
场地地下水有两种类型，
①~
②层地下水为潜水（diving），水位凹凸主要受年夜气降水、河水位影响，雨季稍高，约18~19.2m；
③层以下地下水具有承压性，第二层重粉质壤土为完整的隔水层，据年夜范围地质钻孔资料分析，该层含水与涡河河槽不直接连通，地下水位主要受潜水越流补给，地下水位约17.5~18.5m。
2.3地基处置设计
2.3.1肯定方案
何巷闸闸室、岸墙及上游翼墙均座落于第一屋淤质土层上，自然地基承载能力仅70Kpa，而它们的基底压力则划分到达了100Kp
A、190Kpa和200Kpa，显然需接纳加固措施。设计(Design)中曾斟酌了钢筋砼灌注桩、碎石振冲桩和水泥粉喷桩等方案，认为采用灌注桩需钻穿第三层隔水层，引发该区域水文地质条件变化，给以后的经管运行带来复杂的不定身分；采用碎石振冲桩虽可解决承载力问题，但其抗渗性能差，易发生渗透变形，而本闸防洪期持水水头差又较年夜，水泥粉喷桩水仅可以提高地基承载力，抗渗性能好，而且造价低，只要严酷按设计要求控制进尺，喷粉量，采用全程复搅使桩身平均，同时解决好桩底水土壤与下卧硬土层的连系问题，该方案完全可以知足本闸的承载力和沉降要求。
2.3.2设计计较
凭据搅拌桩的作用机理可知，所形成的水土壤（质地类型：壤土、砂土、黏土）桩体与桩周土组成复合地基配合承当建筑物荷载，由于两者刚度相差较年夜，桩体与桩间土若何分管建筑物荷载是较为复杂的问题
经由过程计较，闸室底板、岸墙及上游翼墙桩土置换率划分为0.196、0.348和0.40，均采用正方形安插，桩径0.5m，桩距依次为1.0、0.75和0.70m。斟酌到水闸岸墙及引堤超载影响，为削减岸墙后引堤超载引发的后仰沉降量，岸墙后另安插三排护桩，其他结构底板轮廓外安插一排护桩。
3.施工控制
粉喷桩地基加固技术成本低、工效快，曾年夜量运用于工平易近建工程，后因其喷粉量、搅拌平均性等不容易控制，一般重要建筑物(building)出格是水平荷载较年夜的水利工程均不再推荐采用，何巷闸为年夜型Ⅰ级水闸，若何保证施工质量是该闸地基加固处置的关头所在。
3.1工艺性试桩
为保证工程桩的成桩质量（Mass），在正式实施粉喷桩之前，均应按设计肯定的初步施工工艺打设工艺实验桩。地基施工队地基所面临的问题主要有以下几个方面：1）承载力及稳定性问题；2）压缩及不均匀沉降问题；3）渗漏问题；4)液化问题；5）特殊土的特殊问题。地基施工队一般是指用于改善支承建筑物的地基（土或岩石）的承载能力或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程技术措施。何巷闸（zhá)工程共安插了10根工艺性试桩，两根为一组，划分以进进硬土层0.5m和1.0m，半程复搅和全程复搅。分歧的钻进速度和提升速度、喷灰时间、钻机电流等参数成桩，试桩7天内，在搅拌桩d/4位置钻孔取芯，重点观察桩底与硬土层连系面、桩进进硬土层质量、桩身的平均性，最后肯定了具体的成桩工艺：
①桩身进进下卧硬土层0.5m，此时钻机电流约65A；
②钻进和提升速度不年夜于1米/分钟；
③成桩采用全程复搅；
④钻头到桩底时原地旋转1分钟，开启灰罐，再距离10秒后，钻杆提升。工艺性试桩所肯定的参数，为施工、监理单元提供了操作控制性很强的量比指标，为保证工程质量提供了靠得住的依据(yī jù)。
3.2工程桩施工
粉喷桩的质量除科学的设计作为保证之外，关头还在于施工质量，何巷闸为淮北年夜堤上的Ⅰ级建筑物工程，保证工程质量是建设、设计、监理的配合方针，各参建单元向导也高度重视，在整个实施进程中，施工单元成立了以项目司理为组长的地基处置向导小组，监理单元全程旁站监理，设计单元长驻工地配合，严酷依照工艺桩所肯定的各类参数(parameter)有序施工，克服雨雪天气，在一个月时间内顺遂完成了4875根
粉喷桩施工，经对101根桩的抽样轻便触探实验和静载实验，施工质量知足设计要求，到达了预期目的。
3.3.1轻便触探
依照有关规范，对很多于2桩数进行抽样检验（检查），凭据轻便触探击数(N10)与水土壤强度对比关系来看，当桩身24h龄期30cm是进度的击数N10年夜于15击时，可以认为强度已能知足设计要求，由于桩身较短(<4.0m)，要求进行全程锤击，在总共101根桩实验中，其锤击数N10均在16~24击之间，知足划定要求。
3.3.2静载实验
为加倍直观的检验粉喷桩的加固效果(effect)，在闸底板范围内抽样进行了单桩复合地基、四桩复合地基垂直承载力静探实验，同时进行了桩间土垂直承载力实验。单桩复合地基承台板面积为1.0x1.0m，四桩复合地基承台板面积2.0x2.0m，均与设计置换率不异，加载方式为平均堆载。实验成效为：单桩复合地基垂直承载力尺度值fk≥138kpa,沉降s=4mm；四桩复合地基fk≥120kpa,s=8mm,桩间土fk=72kpa，s=4mm。实验成效讲明，由于群桩效应，四桩复全地基承载力小于单桩复合地基，但均已知足闸室上覆荷载100kpa的要求。
4.加固效果
何巷闸（zhá)自然地基承载力仅为70kpa（实验（experiment)值为72kpa），而闸室、岸墙及上游翼墙基底压力划分达100kp
A、190kpa和200kpa，虽然根蒂根基(基础)下卧压缩层不厚，但自然地基沉降量理论计较值划分到达了30m
M、141.2mm和155mm，闸室与岸墙沉降差高达110mm，将严重影响闸门的开启和封水效果。何巷闸完工近三年，采用粉喷桩加固后，经沉降观测，闸室最年夜沉降量为13mm，岸墙为18mm，闸室与岸墙沉降差仅为5mm，且从沉降曲线分析，已趋于稳定（解释:稳固安定；没有变动)，超预期到达了加固效果。
5．结语与体味
粉喷桩是一种高效、经济和平安的地基处置技术，不仅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，设计和施工（Construction）中应注重以下几点：
5.1适当地层条件
拟加固的软土地层厚(thickness)度一般应小于10m，且下卧硬土层自然地基承载能力以年夜于150kpa为好，桩底进进硬土层的深度应视硬土层含水量、强度、经由过程工艺桩取样实验肯定，务必保证硬土层内桩体搅拌平均、凝结优秀和桩尖与硬土层的优秀接触，尽非进进硬土层越深越佳，避免因硬土层内含水量太小，凝结差而致使削弱桩体强度。
5.2桩身平均控制
一般操作规程划定，粉喷桩复搅深度为1/2桩长或1/3桩长，从工艺桩取芯成效看，一次喷粉提升成桩桩体水土壤搅拌平均性差，“干层”现象严重，影响了桩身强度，为保证桩身平均性应采用全程复搅工艺成桩。
软基工程又叫软地基处理，是建筑之前如果地基不够坚固，为防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故，需要对软地基进行处理，使其沉降变得足够坚固,提高软地基的固结度和稳定性至设计的要求的过程。
5.3钻杆提升时间
为保证桩尖成桩质量，钻至桩底后，钻机应在原地旋转1~2分钟，打开灰罐后，应使粉体水泥从喷咀喷粉后才能提升，水泥干粉从钻口到喷咀的时间与毗连两者的皮（Skin）管长度和空气压力（pressure）有关，应由实验肯定。
5.4护桩
粉喷桩为复合地基，其加固范围(fàn wéi)不能局限于根蒂根基轮廓线范围之内，周围均应安插护桩。出格对于由引堤与岸墙毗连的安插形式，岸墙后引堤根蒂根基适当范围内也需加固，其范围应由计较肯定，以引堤荷载引发的沉降曲线不影响岸墙为好，避免水闸岸墙后仰变形。
5.5精心施工
粉喷桩为隐蔽工程，成桩质量不容易认定，极易造成喷粉量不足，进尺不够，搅拌不平均等质量事故。是以，必需要有一支高度责任(zé rèn)感和高素质的施工队伍，监理单元应全程旁站，逐一记实，严酷按设计和工艺试桩参数施工。
