真空預壓堆載與粉噴樁在加固軟基中的比較
發布時間：2010-01-14 共1頁
［摘 要］
本文通過對真空預壓+堆載與粉噴樁處理軟土地基的比較，為對同類工程的軟基處理提供借鑒。
［關鍵詞］
真空+堆載預壓 粉噴樁 軟土地基
一、前言
加固軟土地基在沿海發達地區成為高速公路建設的一個關鍵。本文從真空預壓+堆載聯合加固法及粉噴樁加固軟土地基的加固機理、適用范圍、效益進行比較，為同類工程提供一些借鑒。
二、加固軟基機理
粉噴樁是深層攪拌加固技術的一種。它是用改制的螺旋鉆機，將鉆桿鉆至設計要求的土層深度，鉆頭到達下部持力層后，用壓縮空氣將水泥或生石灰粉經鉆桿內孔輸送至鉆頭上特制的噴嘴，隨同鉆頭旋轉向四周土體噴射，同時鉆桿以一定的速度提升。鉆頭上的葉片將其四周一定范圍內的土體自下而上不斷切割，使之疏松，并與水泥或生石灰粉攪拌混合膠結，硬化后即可形成一定直徑的強度高于原土層的固結體。粉噴樁的樁身無側限抗壓強度可達780~2000kpa。采用粉噴樁處理后的復合地基承載力可達160~180kpa，甚至更高。
真空預壓+堆載預壓法加固軟基是在真空預壓法和堆載預壓法基礎上發展起來的，兩者都是屬于排水固結法。排水固結法就是利用外加荷載,對天然軟土地基或預設了豎向排水通道(通常是袋裝砂井或塑料排水板)的軟土地基進行分級加壓，使土體中的孔隙水逐漸排出，沿橫向排水系統(一般為砂墊層)被排至場地外遠處，土體逐漸固結，地基發生沉降，同時強度也逐步得到提高。真空聯合堆載預壓法就是利用“真空荷載”和堆土荷載作為分級加壓的加壓系統，一般設袋裝砂井(或塑料排水板)，砂墊層作為排水系統，在兩個系統的共同作用下，地基迅速發生沉降，通常在預壓施工期間，沉降基本完成或大部分完成；同時可增加地基土的抗剪強度，從而提高地基的承載力和穩定性。當施加真空荷載抽出部分水和氣時，土體孔隙中形成負的超孔隙水壓力，部分土體處于非飽和真空負壓狀態,在總應力不變的情況下，孔隙水壓力減小，原來由孔隙水承擔的壓力逐步轉化為土的有效應力，從而使地基土強度及承載力得到提高。
真空系統主要是利用密封膜履蓋在需加固的場地表面，并使其四周埋入適當深度和性能的土層中，以保證與大氣隔絕，然后用真空裝置進行抽氣而形成。在真空度不斷向地基中傳遞的過程中，在地表橫向排水體和土體內豎向排水體中形成低壓(相對大氣壓而言)區，使土體和排水體之間產生壓力差，在此壓力差和堆土荷載的聯合用下，土體中的孔隙水不斷排出，直至達到預期目的。
隨著真空預壓技術的發展，現在的真空度可達到80~90kpa，相當于4~6m多的普通填土荷載，而且在施加真空荷載時，由被處理區四周向低壓區產生近水平向的壓力，使四周土體趨于向預壓區移動，這樣在一定程度上有利于抗滑移失穩。所以，真空聯合堆載預壓法對加速土體固結(減少工后沉降)，提高地基整體穩定性，增加地基強度有積極的作用。
三、適用范圍比較
當粉噴樁打穿軟土層進入較硬的持力層沉降很少；若未打穿軟土層，成為懸浮式時沉降就大。遇到的深厚軟土時，現有的粉噴樁機所達深度遠遠不及，工程應用受到了限制。
粉噴樁質量的優劣主要反映在粉噴樁的強度指標上，這不僅與摻入粉體的質量、施工工藝、地基土的性質有關，其中尤以含水量的關系甚為密切。規范規定，地基土 的天然含水量在小于30％或大于70％時不宜采用。
大量的工程實踐與理論研究都已證明，真空排水預壓法是處理軟粘土地基的有效方法之一，尤其對分布在沿海地區的含水量高、強度低、壓縮性大和透水性差的軟弱粘土層特別有效。
四、效益比較
粉噴樁施工速度快，使工期短，一晝夜最快可制直徑0.5m、長10m的樁50根，施工工期是真空預壓法工期的1/4。
粉噴樁施工設備簡單，費用低。在設計復合地基承載力為120kpa、粉噴量為45kg的情況下，每成樁1m的造價約37～45元，僅為真空預壓法的85%。
五、小結
綜合上面的分析對比，可以看出，真空預壓+堆載聯合加固軟土地基的特點主要體現在：
● 地基的沉降在聯合加固期間大部分被消除（80%～90%）或基本消除。路堤在使用期間不致有過大的沉降和沉降差，可以大大減少橋頭跳車。
● 聯合加固能加速地基土抗剪度的增長，從而提高地基的承載力和穩定性。
● 施工不受氣候影響，在雨季仍可正常施工，可以縮短工期，提高施工效率。
● 處理含水量高、強度低、壓縮性大和透水性差的軟弱粘土層特別有效。
而粉噴樁加固軟基的特點體現在：
● 施工費用低廉、操作簡單。
● 土體與固化劑膠結能有效地減少地基的總沉降量，控制路堤的工后沉降。
● 能承受較大的加荷速率。
● 抗側向變形能力強。
● 可大大縮短施工期。
綜合考慮軟土地基加固技術效果和經濟效益，粉噴樁加固軟土地基具有許多優勢，是值得推廣的一種施工工藝。但對于含水量高、軟土層厚的軟弱粘土層采用真空預壓+堆載聯合加固法具有一定優勢。
