淺談粉噴樁在軟基處理中的應(yīng)用

許國鈞

（浙江省山水建設(shè)有限公司，浙江 杭州310000）

粉噴樁也叫加固土樁，它是利用水泥(或石灰)等材料作加固化劑，在鉆孔過程中使用深層攪拌樁機(jī)將固化劑噴入軟土地基的深層，經(jīng)攪拌使原位土與固化劑均勻混合并發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基，作用承擔(dān)上部荷載的粉噴樁復(fù)合地基。粉噴樁具有能有效減少總沉降量、能承受較大的加荷速率、抗側(cè)向變形能力強(qiáng)、可大大縮短施工期等優(yōu)點(diǎn)，目前在較多省市的公路及市政道路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

1 、粉噴樁設(shè)計(jì)方法

⑴ 技術(shù)要素的選用

在進(jìn)行粉噴樁的設(shè)計(jì)時(shí)，有幾項(xiàng)比較主要的技術(shù)要素，如基準(zhǔn)期、容許工后沉降、加載速率、預(yù)壓期等，而在進(jìn)行這些技術(shù)要素的標(biāo)準(zhǔn)選用時(shí)，我們必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，在參照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等要求，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況之后，才能進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。目前，粉噴樁采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍為：

①基準(zhǔn)期及容許工后沉降:柔性路面設(shè)計(jì)使用年限為15年，按目前通常的做法，基準(zhǔn)期亦為15年，即從開放交通之日起至路面大修日止，所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對(duì)于一般路段取20cm，涵洞及箱型通道處取15cm，其它結(jié)構(gòu)物與路堤相連處取10cm。

②穩(wěn)定驗(yàn)算安全系數(shù):穩(wěn)定驗(yàn)算安全系數(shù)一般以K≥1.2控制。

③加載速率：加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用兩種平均速率：粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d，其余取10cm/d。施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測(cè)的結(jié)果予以調(diào)整。

⑵ 樁體及樁位的布設(shè)

粉噴樁的樁徑一般為50cm，設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm。樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān)，最小樁距宜為1.1～1.3m，樁位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。為改善路堤底面的受力條件，粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右的碎石墊層。經(jīng)計(jì)算，如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm，則其地基宜采用粉噴樁處理，樁間距宜采用1.1～1.2m。對(duì)于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，則其地基宜采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理。經(jīng)計(jì)算，如樁基橋臺(tái)位置工后沉降量大于30cm，則對(duì)其臺(tái)前及臺(tái)后地基用粉噴樁處理，再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺(tái)后路基填筑。

⑶ 施工沉降觀測(cè)

①觀測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)：觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側(cè)路肩，一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測(cè)斷面，預(yù)壓施工高度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測(cè)斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測(cè)斷面，跨度小于30m時(shí)僅在一端設(shè)置，觀測(cè)斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)位于涵背一側(cè)，離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等(超)載預(yù)壓段接頭處，應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測(cè)點(diǎn)，以觀測(cè)不同處理方案的沉降差異，距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點(diǎn)。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處，應(yīng)分別布置一組沉降觀測(cè)點(diǎn)。

②觀測(cè)頻率的確定：路堤施工期:每往上填筑一層便觀測(cè)一次，路堤填高超過極限高度之后，每7d觀測(cè)一次，直至穩(wěn)定再轉(zhuǎn)入正常觀測(cè)。預(yù)壓期：第一個(gè)月每7d觀測(cè)一次，第二個(gè)月至第三個(gè)月每15d觀測(cè)一次，從第四個(gè)月起每一個(gè)月觀測(cè)一次，直到鋪筑路面前。

2 、工藝性試樁的設(shè)計(jì)要求

為了確定各種操作技術(shù)參數(shù)，粉噴樁施工前施工單位必須考慮到不同的地質(zhì)情況，根據(jù)室內(nèi)配比進(jìn)行工藝性試樁，試樁應(yīng)達(dá)到下列要求：

(1)滿足設(shè)計(jì)水泥噴入量的各種技術(shù)參數(shù)。鉆進(jìn)速度：參考值V≤1.5m/min；平均提升速度:參考值Vp≤0.8m/min；攪拌速度:參考值R≈30r/min；鉆進(jìn)、復(fù)攪與提升時(shí)管道壓力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；噴灰時(shí)管道壓力：0.25MPa≤P≤0.40MPa。

(2)水泥攪拌的均勻程度，掌握下鉆及提升的困難程度，確定合適的技術(shù)處理措施。成樁試驗(yàn)的樁數(shù)不宜少于5根。

3 、施工工藝要求及注意事項(xiàng)

3.1 施工工藝要求

要根據(jù)工藝試樁確定的各種操作技術(shù)參數(shù)制定施工要點(diǎn)，供現(xiàn)場(chǎng)操作人遵守。嚴(yán)格控制鉆孔下鉆深度、噴粉高程及停灰面，確保粉噴樁長(zhǎng)度和噴粉量達(dá)到規(guī)定要求。深度誤差不得大于5cm，水泥損耗量平均不得大于1kg/m。粉噴樁要穿透軟弱土層到達(dá)強(qiáng)度相對(duì)較高的持力層，并深入硬土層50cm，持力層深度除根據(jù)地質(zhì)資料外，還應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)電流表的讀數(shù)值來確定，當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時(shí)電流表的讀數(shù)明顯上升，說明已進(jìn)入硬土層，如能持續(xù)50cm以上則說明已進(jìn)入持力層。攪拌機(jī)每次下沉或提升的時(shí)間必須有專人記錄，時(shí)間誤差不得大于5s，提升前要有等待送粉到達(dá)樁底的時(shí)間，防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況，具體時(shí)間隨機(jī)械類型與送灰管長(zhǎng)度而變化。在樁上部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次，并且復(fù)攪長(zhǎng)度不足5m的，按5m施工。特別需要指出的，對(duì)于軟土天然含水量大于70%的地段，要求復(fù)攪長(zhǎng)度應(yīng)貫穿軟土層。

3.2 施工注意事項(xiàng)

3.2.1 關(guān)于復(fù)攪與提升:在樁頂部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次，高度至少大于5m。鉆進(jìn)提升時(shí)管道壓力不宜過大，以防淤泥向孔壁四周擠壓形成空洞。

3.2.2 關(guān)于補(bǔ)噴和廢樁問題:如發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時(shí)，應(yīng)在水泥終凝前采取補(bǔ)噴措施，補(bǔ)噴重疊長(zhǎng)度≤1.0m。補(bǔ)噴無效時(shí)須重新打樁，新樁與廢樁的間距≥20cm。

3.2.3 輸灰管須經(jīng)常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長(zhǎng)度以60m為宜。對(duì)鉆頭定期檢查，直徑磨耗量≤1cm，鉆頭直徑≤ 53cm。

3.2.4 在灌注樁兩側(cè)布設(shè)粉噴樁位時(shí)，應(yīng)預(yù)留鉆孔灌注樁施工位置，預(yù)留凈距為140cm。

3.2.5 成樁施工順序從四周邊開始向中心進(jìn)行，相鄰兩根樁必須跳躍間打。

3.2.6 碎石墊層必須在樁體強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可鋪筑。

4 、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)成樁質(zhì)量的驗(yàn)收辦法，可通過有以下四種方式進(jìn)行檢測(cè)：

4.1 成樁7天內(nèi)淺部開挖樁頭，其深度宜為0.5 m，目測(cè)檢查攪拌的均勻性，測(cè)量成樁直徑。檢查頻率為10%。

4.2 用輕便觸探儀檢查樁的質(zhì)量，觸探點(diǎn)應(yīng)在樁徑方向1/4處，抽檢頻率為2%。

4.3 成樁28天后在樁體上部(樁頂以下0.5 m、1.0 m、1.5 m)分別截取3段樁體進(jìn)行樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢查頻率為1%～2%。

4.4 必要時(shí)可安排進(jìn)行全樁長(zhǎng)取芯，以檢測(cè)粉噴樁的質(zhì)量。粉噴樁施工允許偏差。

5 、粉噴樁檢測(cè)

目前國內(nèi)的粉噴樁檢測(cè)主要有淺部開挖、輕型動(dòng)力觸探、瑞典貫入法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、取芯檢驗(yàn)、截取樁段做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、靜載荷試驗(yàn)、反射波動(dòng)測(cè)法檢驗(yàn)、袖珍貫入試驗(yàn)、電阻率法等。

結(jié)束語：從近年來軟基處理方式的應(yīng)用效果上看，粉噴樁處理軟土地基在目前來看仍然是一種行之有效的技術(shù)手段，它與其他軟基處理方式相比，具有了預(yù)應(yīng)力砼管樁、砂樁等所沒有的一些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。但從施工操作的角度出發(fā)，其技術(shù)難度較大，如果掌握不好，極易出現(xiàn)偏差，且因其為隱蔽工程，易留下隱患。所以，我們只有以科學(xué)的態(tài)度，按照設(shè)計(jì)的方法、標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格規(guī)范施工的工藝控制，只有這樣，才能確保粉噴樁施工質(zhì)量。

[1]張仲福.粉噴樁施工技術(shù)在加固軟土地基中的應(yīng)用，2005年.