淺析粉噴樁在高速公路中的應(yīng)用

彭 玲

粉噴樁是在軟土地基中輸入粉粒體加固材料(水泥粉或石灰粉)，通過攪拌機(jī)械和原位地基土強(qiáng)制性地?cái)嚢杌旌?，使地基土和加固材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在穩(wěn)定地基土的同時(shí)提高其強(qiáng)度的方法。

由于粉噴樁采用粉體作為固化劑，不再向地基中加入附加水分，反而能充分吸收周圍軟土中的水分，因此加固后地基的初期強(qiáng)度高，對(duì)含水量高的軟土，加固效果尤為顯著。

1 特點(diǎn)

1)使用的固化材料(干燥狀態(tài))可更多地吸收軟土地基中的水分，對(duì)加固含水量高的軟土、極軟土地基效果更為顯著。2)固化材料全面地被噴射到靠攪拌葉片旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的空隙中，同時(shí)又靠土的水分把它沾附到空隙內(nèi)部，隨著攪拌葉片的攪拌，使固化劑均勻地分布在土中，不會(huì)產(chǎn)生不均勻的散亂現(xiàn)象，有利于提高地基土的加固強(qiáng)度。3)與高壓噴射注漿和水泥漿深層攪拌相比，輸入地基土中的固化材料要少得多，無漿液排出，無地面隆起現(xiàn)象。4)可根據(jù)不同條件，分別選擇加固材料如水泥粉、石灰粉以及其他復(fù)合材料。

2 適用范圍

1)適用于淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、雜填土和天然含水量大于30%等軟弱地層的加固。2)對(duì)含有氧化物和水鋁石等粘土礦物的粘性土，對(duì)有機(jī)質(zhì)含量高、pH值低的粘性土加固效果較差。3)在高路堤橋頭處或深度在10m以內(nèi)效果更為明顯。

3 施工方法

3.1 機(jī)械設(shè)備

粉噴樁攪拌機(jī)械一般由攪拌主機(jī)、粉體固化材料供給機(jī)、空氣壓縮機(jī)、攪拌翼和動(dòng)力部分等組成。

3.2 施工工藝流程

1)放樣定位。2)移動(dòng)鉆機(jī)，準(zhǔn)確對(duì)孔。對(duì)孔誤差不得大于50mm。3)利用支腿油缸調(diào)平鉆機(jī)，鉆機(jī)主軸垂直度誤差應(yīng)不大于1%。4)啟動(dòng)主電機(jī)，根據(jù)施工要求，以Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ擋逐級(jí)加速的順序，正轉(zhuǎn)預(yù)攪下沉。鉆至接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)用低速慢鉆，鉆機(jī)應(yīng)原位鉆動(dòng)1min～2m in。為保持鉆桿中間的送風(fēng)通道的干燥，從預(yù)攪下沉開始直到噴粉為止，應(yīng)在軸桿內(nèi)連續(xù)輸送壓縮空氣。5)提升噴粉攪拌。在確認(rèn)加固料已噴至孔底時(shí)，按0.5m/min的速度反轉(zhuǎn)提升。當(dāng)提升到設(shè)計(jì)?；覙?biāo)高后，應(yīng)慢速原地?cái)嚢?min～2m in。6)重復(fù)攪拌。為保證粉體攪拌均勻，須再次將攪拌頭下沉到設(shè)計(jì)復(fù)攪深度。提升攪拌時(shí)，其速度控制在0.5m/m in～0.8m/min左右。7)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。

3.3 粉體材料及摻合量

使用粉體材料，除水泥以外，還有石灰、石膏及礦渣等，也可使用粉煤灰等作為摻加料。在國(guó)內(nèi)工程中使用的主要是水泥材料，宜選用新的 425號(hào)普通硅酸鹽水泥。其摻合量常為 180 kg/m3～240 kg/m3。若使用低于 425號(hào)普通硅酸鹽水泥和選用礦渣水泥，火山灰水泥或其他品種水泥時(shí)，使用前須在施工場(chǎng)地內(nèi)鉆取不同層次的地基土，在室內(nèi)做各種配合比試驗(yàn)。若用石灰粉體作固化材料，石灰應(yīng)磨細(xì)，其粒徑小于0.5mm，純凈無雜質(zhì)，氧化鈣和氧化鎂的含量不小于85%，其中氧化鈣含量不宜低于 80%，石灰的流性指數(shù)不低于70%。

3.4 施工注意事項(xiàng)

1)施工機(jī)械、電氣設(shè)備、儀表儀器及機(jī)具等，在確認(rèn)完好后方準(zhǔn)使用。2)在建筑物舊址或回填建筑垃圾地區(qū)施工前，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行樁位探測(cè)，并清除已探明的障礙物。3)在操作過程中遇有卡鉆，機(jī)架晃動(dòng)，偏斜或移動(dòng)時(shí)，應(yīng)停機(jī)提鉆，查明原因，處理后再鉆。4)在送灰過程中，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)嚢杓皶r(shí)判明原因。5)施工時(shí)應(yīng)經(jīng)常排除氣水分離器中的積水，防范因水分進(jìn)入鉆桿而堵塞送粉通道。6)噴粉時(shí)灰罐內(nèi)的氣壓比管道內(nèi)的氣壓高0.02MPa～0.5MPa，以確保正常送粉。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1)加固質(zhì)量效果的檢驗(yàn)，在已完成的樁中抽取 2%的樁進(jìn)行成樁檢驗(yàn)，可采用巖芯鉆探或開挖樁體上部0.6m，1m，1.5m處截取原狀土樣，直接測(cè)定樁的強(qiáng)度，另外也可觀察樁體直徑均勻程度和成樁外觀情況。2)認(rèn)真做好粉噴樁的施工記錄，當(dāng)有疑問時(shí)，以便查對(duì)。3)一般 90 d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)2MPa以上。4)處理后的復(fù)合地基承載力比天然地基提高 1.5倍～2倍。粉體樁施工質(zhì)量允許偏差見表 1。

表1 粉體樁施工質(zhì)量允許偏差表

5 效益分析

1)本法加固軟土地基的效果比其他方法更為明顯可靠。a.沉降均勻、邊坡與路中沉降差值減少。b.沉降量小。c.整體性強(qiáng)度高。例如粉噴樁以長(zhǎng)5.0 m、樁徑50 cm、樁距1.3m，水泥用量10%計(jì)。2)施工工期:一般粉噴樁在 100 d左右，沉降量可基本穩(wěn)定，而真空預(yù)壓則要 140 d，堆載預(yù)壓需 6個(gè)月 ～12個(gè)月，從而可加快工程進(jìn)度。3)當(dāng)用于加固橋梁接線軟土地基時(shí)，可基本消除跳車現(xiàn)象。可凈化環(huán)境、無振動(dòng)、無噪聲、無污染、施工對(duì)周圍建筑物無影響。

[1] JTG D 63-2007，公路橋梁地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 陳林濤.粉噴樁技術(shù)在灘涂地基處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35(13):117-119.