水泥粉噴樁在高填方軟土路基施工中的應(yīng)用

摘要：粉噴樁是一種快速處理公路軟土路基、減少工后沉降較為合理的方法，因而在處理公路軟土地基施工中得到廣泛的運(yùn)用。文章結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了水泥粉噴樁的施工工藝和質(zhì)量控制措施。實(shí)踐證明，用水泥粉噴樁處理高填方路基軟基是一種有效的方法。

關(guān)鍵詞：水泥粉噴樁；高填方路基；軟基施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）11-0167-02

近年來(lái),隨著改革開(kāi)放的逐步深化和社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,我國(guó)公路建設(shè)的規(guī)模日益擴(kuò)大,難度不斷提高公路建設(shè)對(duì)軟土處治提出了更高的要求。軟土從廣義上講,就是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基,若不加處理,往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過(guò)量沉陷,導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用。習(xí)慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟黏性土總稱為軟土。由于其成因類型不同,厚度不一,性質(zhì)各異,因此不能一律對(duì)待,首先應(yīng)查明各地區(qū)特點(diǎn)和地質(zhì)、土質(zhì)條件,有針對(duì)性地采取有效對(duì)策,作出合理的處理。水泥粉噴樁是加固處理軟土地基的一種好方法，該種方法施工簡(jiǎn)便、快捷，施工中噪聲低、污染小，對(duì)周圍環(huán)境影響小，而加固后的地基承載力提高較明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著，因而得到廣泛應(yīng)用。地基處理對(duì)高速公路高填方路基的重要性不言而喻，而施工方法的好壞及施工過(guò)程的控制在地基處理中又起著關(guān)鍵的作用。下面結(jié)合已完成的工程實(shí)例對(duì)水泥粉噴樁的施工方法及質(zhì)量檢測(cè)作詳細(xì)論述。

一、工程概況

某大橋0號(hào)橋臺(tái)后50m范圍內(nèi)路基填方高度平均為6.4m，最高填方為6.8m。該處位于河漫灘沖積平原，其地質(zhì)情況比較復(fù)雜，地基土在地表下20m范圍內(nèi)分布有：①粉質(zhì)黏土，中塑性，硬可塑狀；②高塑性黏土，軟可塑狀；③淤泥，飽和，流塑，含少量有機(jī)質(zhì)；④粉質(zhì)黏土，中塑性，軟可塑狀。各土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

土層序該處由于地勢(shì)較洼，經(jīng)常積水，使得地下土含水量較大，且水位較高（地下水位離地面的高度為3m），地基土的承載力較低。為減小路基的沉降量，保證工程質(zhì)量，須對(duì)地基進(jìn)行處理，處理方法為粉噴樁加固。

二、粉噴樁的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)方案中粉噴樁的長(zhǎng)度為8m，孔徑為500mm，樁位采用梅花形布置，樁間距為1.0m，水泥的摻量為15%，采用普通硅酸鹽425#，要求90d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1200kPa。

三、施工工藝

為保證施工的質(zhì)量，施工查詢了大量的相關(guān)資料，結(jié)合試樁的情況及以前在其他地方的施工經(jīng)驗(yàn)制訂了施工方案。實(shí)踐證明該方法無(wú)論是在施工的進(jìn)度還是在質(zhì)量控制方面都較好地滿足了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。由于該段地下水含量較高，施工時(shí)決定采用干噴法，機(jī)器型號(hào)為GPP-5型，共1臺(tái)。施工工藝如下：

1．對(duì)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的水泥進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。根據(jù)設(shè)計(jì)中15%的水泥摻量，取土的平均容重為1.845kN/m3，計(jì)算出每米樁的噴粉量為54kg。

2．指定專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工及質(zhì)量控制，做好原始記錄及過(guò)程控制。清理并整平施工場(chǎng)地，使現(xiàn)場(chǎng)做到三通一平。

3．放樣定位，每個(gè)粉噴樁的中心位置灑上石灰，并插一根木筷，確保施工時(shí)對(duì)位快速且準(zhǔn)確。

4．對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，主要有:鉆頭的尺寸是否符合要求；空壓機(jī)、噴粉機(jī)、儀表是否能正常工作；噴粉記錄器的顯示數(shù)據(jù)和實(shí)際鉆進(jìn)的深度和噴粉量是否一致等。

5．移動(dòng)鉆機(jī)，準(zhǔn)確對(duì)孔。對(duì)孔誤差不得大于50mm。施工時(shí)對(duì)各孔進(jìn)行編號(hào)，從一邊按照順序進(jìn)行施工。

6．利用支腿液壓缸調(diào)平鉆機(jī)，鉆機(jī)主軸垂直度誤差不大于1%。

7．起動(dòng)主電動(dòng)機(jī)，根據(jù)施工要求，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔（0.48m/min、0.8m/min、1.47m/min）逐級(jí)加速的順序，正鉆預(yù)攪下沉。鉆至接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，用低速慢鉆，且鉆機(jī)應(yīng)原位鉆動(dòng)1～2min。為保持鉆桿中間送風(fēng)通道的干燥，從預(yù)攪下沉開(kāi)始直到噴粉為止，在軸桿內(nèi)連續(xù)輸送壓縮空氣。

8．粉體材料。水泥材料按照設(shè)計(jì)要求選用425#普通硅酸鹽水泥。

9．提升噴粉、攪拌。在確認(rèn)水泥已噴至孔底時(shí)，按0.48m/min的速度反鉆提升。當(dāng)提升到設(shè)計(jì)停灰標(biāo)高后，慢速原地?cái)嚢?～2min。

10．重復(fù)攪拌。為保證粉體攪拌均勻，再次將攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)深度。提升攪拌時(shí)，其速度控制在0.5～0.8m/min。

11．為防止空氣污染，在提升噴粉距地面0.5m處減壓噴粉。施工中，孔口設(shè)噴灰防護(hù)裝置。

12．提升噴灰過(guò)程中，配自動(dòng)計(jì)量裝置。噴粉記錄器由控制箱、稱重器、供粉泵和深度測(cè)量器四部分組成。它能自動(dòng)打印不同深度處噴入水泥粉的重量，有效地控制和檢驗(yàn)水泥土樁的質(zhì)量。

13．鉆具提升至地面后，鉆機(jī)移位對(duì)孔。按上述步驟進(jìn)行下一根樁的施工。

四、施工中的注意事項(xiàng)

施工中除嚴(yán)格按照以上施工工藝進(jìn)行施工外，還必須注意以下事項(xiàng)：

1．粉體噴射機(jī)安裝的位置與攪拌機(jī)施工最遠(yuǎn)處之間的距離不超過(guò)60m，不然送灰管的阻力增大，送灰量就不穩(wěn)定。施工機(jī)械、電器設(shè)備、儀表儀器及機(jī)具等，在確認(rèn)完好后方準(zhǔn)使用。

2．施工中，若發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)出現(xiàn)不正常振動(dòng)、晃動(dòng)、傾斜、移位等現(xiàn)象，應(yīng)立即停鉆檢查，必要時(shí)停鉆重打。

3．施工中隨時(shí)注意噴粉機(jī)、空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、壓力表的顯示變化和送灰情況。當(dāng)送灰過(guò)程中出現(xiàn)壓力連續(xù)上升、發(fā)生器負(fù)載過(guò)大、送灰管或閥門在鉆桿提升中途堵塞等異常情況時(shí)，應(yīng)立即判明原因，停止提升，原地?cái)嚢?。為保證成樁質(zhì)量，必要時(shí)應(yīng)予復(fù)打。堵管的原因主要是水泥結(jié)塊。施工時(shí)對(duì)水泥應(yīng)進(jìn)行過(guò)篩，并要求管道系統(tǒng)保持干燥狀態(tài)。

4．在送灰過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)壓力突然下降、灰罐加不上壓力等異常情況，應(yīng)停止提升，原地?cái)嚢瑁皶r(shí)判明原因。若由于灰罐內(nèi)水泥粉體已噴完或容器、管道漏氣所致，應(yīng)將鉆具下沉到一定深度后，重新加灰復(fù)打，以保證成樁質(zhì)量。

5．一般相鄰樁的施工間隔時(shí)間不超過(guò)8h，若因停電、機(jī)械故障而超過(guò)允許時(shí)間，應(yīng)征得設(shè)計(jì)部門的同意，采取適宜的補(bǔ)救措施。

6．在粉體發(fā)送器中有一個(gè)氣水分離器，用于收集因壓縮空氣膨脹而降溫所產(chǎn)生的凝結(jié)水。施工時(shí)應(yīng)經(jīng)常排除氣水分離器中的積水，防止因水分進(jìn)入鉆桿而堵塞送粉通道。

7．噴粉時(shí)灰罐內(nèi)的氣壓比管道內(nèi)的氣壓高0.02～0.05MPa以確保正常送粉。

8．為避免樁頭呈疏松狀態(tài)，每根樁施工完后在樁頭適當(dāng)?shù)貪菜?/p>

9．?dāng)嚢铏C(jī)施工時(shí)，攪拌次數(shù)越多，雖然施工效率降低，但拌和越為均勻，水泥土強(qiáng)度也就越高。水泥與土的攪拌效果可用土體中任一點(diǎn)經(jīng)歷鉆頭攪拌的次數(shù)N來(lái)控制，N的表達(dá)式為：

N=(h·ΣZ·n)/v

式中：h為鉆頭葉片高度(m)；ΣZ為鉆頭葉片的總個(gè)數(shù)(個(gè))；n為攪拌頭的鉆速(r/min)，對(duì)GPP-5型機(jī)，n值分別為28、50和92；v為攪拌頭的提升速度(m/min)，GPP-5型機(jī)中，與n匹配對(duì)應(yīng)的v值為0.48、0.8和1.47。應(yīng)當(dāng)指出，比值n/v表示1個(gè)葉片、鉆頭提升高度1m時(shí)的攪拌次數(shù)。

五、質(zhì)量檢測(cè)

為保證粉噴樁的施工質(zhì)量，我們?cè)谑┕ぶ羞M(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，并在施工完成后對(duì)成樁的質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)。

（一）施工期間的質(zhì)量控制

1．樁位偏差不超過(guò)50mm。施工前在樁中心插樁位標(biāo)，施工后將樁位標(biāo)復(fù)原，以便驗(yàn)收。

2．樁頂、樁底的標(biāo)高均不低于設(shè)計(jì)值，施工的樁頂面高出設(shè)計(jì)規(guī)定值0.3～0.5m。

3．樁身垂直度。每根樁施工時(shí)用水準(zhǔn)尺檢查導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度，垂直度誤差不超過(guò)1%。

4．樁身水泥摻入量。按照計(jì)算量檢查每根樁的水泥用量，允許每根樁的水泥用量在±5kg規(guī)格范圍內(nèi)變動(dòng)。

5．水泥標(biāo)號(hào)、水泥規(guī)格按設(shè)計(jì)要求選用。對(duì)所用的水泥分批提前對(duì)它作出檢驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可使用。

6．?dāng)嚢桀^上提噴粉的速度。噴粉提升速度不超過(guò)0.8m/min，并采用二次攪拌。當(dāng)?shù)诙螖嚢钑r(shí)，不允許攪拌頭未到達(dá)樁頂標(biāo)高之前出現(xiàn)水泥粉噴完現(xiàn)象：有剩余時(shí)可在樁身上部做第三次攪拌之用。

7．噴粉、攪拌均勻性控制。配有水泥自動(dòng)計(jì)量裝置，以隨時(shí)顯示出噴粉過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，包括壓力和噴粉量等。

8．噴粉到距地面1～2m時(shí)，適當(dāng)減小壓力，在孔口加設(shè)防護(hù)罩。

（二）工程竣工后的質(zhì)量檢驗(yàn)

施工完成后挖去上面50cm的樁頭，按照設(shè)計(jì)要求采用聲波檢測(cè)和取芯檢驗(yàn)相配合的方法進(jìn)行檢測(cè)。其中聲波檢測(cè)采用低應(yīng)變反射波法，檢測(cè)數(shù)量為總數(shù)的20%，以檢查樁長(zhǎng)和有無(wú)短樁夾泥及縮徑等樁身質(zhì)量問(wèn)題，檢測(cè)時(shí)間為樁身齡期14d后。取芯檢驗(yàn)為隨機(jī)抽取3根樁，分別在樁頂下0.5m、1m和1.5m取樣，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)間為28d齡期后。聲波檢測(cè)顯示除了3根樁為B類樁外，其余均為A類樁，而取芯檢驗(yàn)中的28d抗壓強(qiáng)度也均滿足設(shè)計(jì)要求。

六、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在該段路基已經(jīng)施工完畢。根據(jù)目前的情況看，粉噴樁的應(yīng)用是比較成功的，通過(guò)不間斷的沉降觀測(cè)發(fā)現(xiàn)沉降量累計(jì)為36mm，然后沉降趨于穩(wěn)定，連續(xù)兩個(gè)月沉降量小于3mm/月。說(shuō)明該施工方案較好地滿足了設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求，為以后類似工程積累了有益的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料。

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作者簡(jiǎn)介：廖書(shū)全（1974－），男，湖南常寧人，湖南省高速公路管理局工程師，研究方向：路基路面。