粉噴樁施工質(zhì)量控制技術(shù)及應(yīng)用

韓建華

(中鐵十六工程局第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

水泥粉噴樁施工工藝相對(duì)成熟，而且對(duì)軟土路基處理效果明顯，本文通過對(duì)濟(jì)菏高速公路第十二合同段路基及橋涵軟土地基處理技術(shù)及工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單梳理，重點(diǎn)明確了粉噴樁施工質(zhì)量對(duì)路基失穩(wěn)或過量沉陷，特別是橋頭路基處理非常重要，并對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行分析，提出了一整套軟基處理施工工藝，具有重大工程意義。

1 工程概況

濟(jì)菏高速公路第十二合同段位于濟(jì)寧市梁山縣境內(nèi)，全長(zhǎng)11.70 km。全線采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)車速為120 km/h，路基寬28 m，橋涵設(shè)計(jì)荷載為汽車—超20級(jí)，掛車—120，軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁共計(jì)30萬延米。大羊至王官屯段屬丘陵區(qū)及黃泛沖積平原區(qū)。土質(zhì)主要為粘土、亞粘土、亞砂土。全線范圍內(nèi)軟土分布較廣，具有天然含水量較大、高壓縮性等特點(diǎn)，工程性質(zhì)極差。

2 固化劑原材料

粉噴樁的固化劑采用水泥，水泥采用山東曲阜金魯城水泥廠(旋窯)生產(chǎn)的P.O32.5水泥，檢測(cè)結(jié)果符合規(guī)范要求。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 固化劑原材料試驗(yàn)指標(biāo)一覽表

3 粉噴樁配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)土的天然密度和天然含水量，按照每延米粉噴樁水泥用量為:45 kg，50 kg，55 kg，60 kg 分別成型了 R7 d，R28 d，R90 d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件(φ50 mm，h50 mm)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果最終確定最佳水泥用量為:55 kg/延米。

4 工藝試樁

4.1 技術(shù)參數(shù)

粉噴樁施工前必須要根據(jù)設(shè)計(jì)文件提供的地質(zhì)資料以及室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果，選取典型地段并考慮不同的地質(zhì)情況，驗(yàn)證配合比，確定常規(guī)施工工藝指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)，各種技術(shù)參數(shù)如下:1)鉆進(jìn)速度V=1.5 m/min;2)平均提升速度Vp=0.8 m/min;3)攪拌速度R≈30 r/min;4)復(fù)攪與提升時(shí)管道壓力0.1 MPa≤P≤0.2 MPa;5)噴灰時(shí)管道壓力0.25 MPa≤P≤0.4 MPa。同時(shí)要掌握下鉆和提升對(duì)于各種地質(zhì)情況的難易程度;掌握輸漿量及水泥漿噴射時(shí)間段;掌握下鉆、提升、復(fù)攪提升速度等技術(shù)參數(shù)。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果及要求

按照55 kg/延米的水泥用量，進(jìn)行了工藝試樁5根。R7 d后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣試驗(yàn)后，芯樣強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

5 粉噴樁的施工與質(zhì)量控制

5.1 施工工藝

粉噴樁施工工藝流程:樁位放樣→鉆機(jī)就位→檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)→正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→打開高壓注漿泵→反循環(huán)提鉆并噴漿→至工作基準(zhǔn)面以下0.3 m→重復(fù)攪拌下鉆并噴漿至設(shè)計(jì)深度→反循環(huán)提鉆至地表→成樁結(jié)束→施工下一根樁。

按照施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，對(duì)施工工藝流程進(jìn)行操作細(xì)化，具體施工工序要求如下:

1)鉆機(jī)就位:吊鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)位后，使鉆桿垂直，傾斜度小于1%，樁位偏差小于5 cm。

2)鉆進(jìn):啟動(dòng)鉆機(jī)，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)(噴入壓縮空氣而不噴入粉體)、邊攪拌。

3)停鉆:當(dāng)鉆進(jìn)到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后停鉆。

4)提升:啟動(dòng)鉆機(jī)，鉆頭是反向邊旋轉(zhuǎn)邊提升，同時(shí)通過粉體發(fā)送器將水泥噴入土中，使土體與粉體進(jìn)行拌和。

5)停噴:當(dāng)鉆頭升至距原地面50 cm時(shí)停止噴料。

6)復(fù)拌:重復(fù)攪拌至樁長(zhǎng)1/3提升鉆頭，攪拌至第一次停噴的位置，成樁結(jié)束。

表2 粉噴樁芯樣R7 d抗壓強(qiáng)度表

5.2 質(zhì)量控制

粉噴樁施工質(zhì)量對(duì)于軟基處理非常重要，局部質(zhì)量問題有可能導(dǎo)致路基不均勻下沉、開裂，甚至出現(xiàn)局部滑移等路基質(zhì)量事故，因此在施工過程中就對(duì)粉噴樁隱蔽工程進(jìn)行監(jiān)控，找準(zhǔn)工序重點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)施工工藝、水泥用量、樁長(zhǎng)、施工速度的控制，并且要保存施工記錄。具體質(zhì)量控制指標(biāo)、檢查方法等見表3。

表3 粉噴樁施工質(zhì)量檢查表

1)噴灰量控制:灰量摻入比一般應(yīng)控制在15%～20%之間，即每延米的噴灰量應(yīng)控制在50 kg～75 kg之間。在施工工藝上應(yīng)該采用“一噴三攪”的方法成樁，至少要在樁身上部6 m范圍內(nèi)重復(fù)攪拌。

2)粉噴樁的置換率控制:應(yīng)根據(jù)地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性、沉降等來確定，取三者最大值。

3)加固深度控制:根據(jù)強(qiáng)度、穩(wěn)定、沉降三者進(jìn)行控制，軟土深度不同處理方法也有區(qū)別，軟土厚度不深的地層應(yīng)盡量穿過軟弱土層;對(duì)于深度軟弱土層可通過調(diào)節(jié)置換率和加固樁長(zhǎng)進(jìn)行控制。

4)通過上述方法進(jìn)行過程監(jiān)控，可調(diào)整工后沉降，達(dá)到高速公路橋頭路段沉降漸變的要求，避免或消除橋頭“跳車”現(xiàn)象。

6 成樁檢查、驗(yàn)收

按照5%的取芯頻率對(duì)本合同段軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁，成樁R28 d后的粉噴樁進(jìn)行了鉆芯取樣，并在樁體的上、中、下部位三處取芯，加工成徑高比為1∶1的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件，經(jīng)試驗(yàn)后，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，合格率為100%，現(xiàn)將K122+804箱涵基礎(chǔ)粉噴樁檢測(cè)結(jié)果列于表4。

表4 K122+804箱涵基礎(chǔ)粉噴樁檢測(cè)表

7 結(jié)語

濟(jì)菏高速公路第十二合同段軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁共計(jì)27萬延米，按照5%的取芯頻率對(duì)粉噴樁進(jìn)行了鉆芯取樣，并在樁體的上、中、下部位三處取芯，加工成徑高比為1∶1的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件，經(jīng)試驗(yàn)后，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，合格率為100%。根據(jù)粉噴樁的成樁檢查驗(yàn)收情況看，粉噴樁作為軟土地基處理的一種方法，沉降均勻、沉降小，解決了構(gòu)筑物與路基連接處銜接問題，取得了預(yù)期的加固處理效果。但由于粉噴樁屬于隱蔽工程，質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于施工的全過程，如何控制好粉噴樁的施工質(zhì)量，是確保粉噴樁質(zhì)量的關(guān)鍵，這就要求施工人員要增強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格規(guī)范操作，是粉噴樁質(zhì)量的保證。隨著粉噴樁施工工藝的進(jìn)一步完善，施工水平進(jìn)一步的提高，粉噴樁機(jī)的性能進(jìn)一步改進(jìn)，粉噴樁作為軟土地基處理的一種行之有效的方法之一，必將在我國(guó)高等級(jí)公路的軟基處理施工過程中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，并得到廣泛應(yīng)用。

[1]TB 10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范[S].

[2]YBJ 225-1991，軟土地基深層攪拌技術(shù)規(guī)程[S].

[3]王曉謀，袁懷宇.高速公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2001.

[4]范長(zhǎng)春，董營(yíng)營(yíng)，趙美玲.粉噴樁處理高速公路軟基施工工藝及質(zhì)量控制[J].山西建筑，2008，34(15):268-269.