水泥粉噴樁在公路軟基處理中的應(yīng)用探析

【摘要】在當(dāng)前公路地基軟基礎(chǔ)處理中廣為應(yīng)用的粉噴樁加固技術(shù)的作用機(jī)理是通過(guò)水泥加固的無(wú)論化學(xué)反應(yīng)，形成復(fù)合地基，上部主體結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載由樁體好土一起承載，使得地基承載力得到提高。水泥粉噴樁在軟基處理中的應(yīng)用應(yīng)結(jié)合軟基土的具體特點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足公路工程對(duì)地基條件的特殊要求，從設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制等多個(gè)方面綜合考慮。

【關(guān)鍵詞】水泥粉噴樁；公路工程；軟基處理

1、前言

修建高級(jí)公路在軟土地區(qū)，困擾公路建設(shè)的重要難題是軟土基礎(chǔ)處理。軟土是細(xì)粒土，具有較高壓縮性、較大的孔隙比，較高的天然含水量、以及較低的抗剪強(qiáng)度的特點(diǎn)，大多分布在濱海、湖泊、谷地、河灘等地。軟土地基達(dá)到變形穩(wěn)定需要很長(zhǎng)的時(shí)間，并且一旦擾動(dòng)軟土地基，其土的結(jié)構(gòu)十分容易被破壞，發(fā)生流動(dòng)，另外在干燥的環(huán)境下，土體體積具有很大的收縮性。妥善處理軟土的沉降和穩(wěn)定性是軟土地基處理的關(guān)鍵所在。

2、公路工程軟基處理的主要方法

在軟土地基上進(jìn)行公路建設(shè)，首要考慮的是穩(wěn)定性和變形問(wèn)題。當(dāng)路堤高度在3～5m的范圍內(nèi)時(shí)，沉降是主要變性因素，沉降量和均勻沉降是其兩個(gè)主要方面。路基失穩(wěn)、沉降過(guò)大、縱橫向裂縫、起伏不平的路面、在橋涵通道等人工構(gòu)造物處出現(xiàn)跳車(chē)顛簸、甚至出現(xiàn)構(gòu)造物結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等均是由不恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸绞皆斐傻摹?/p>

地基處理、采用輕質(zhì)填料等減輕路基荷載、橋梁跨越等是解決軟土地基的主要方法，應(yīng)用較廣的技術(shù)包括符合地基、排水固結(jié)、堆載預(yù)壓以及土工合成材料等。當(dāng)前作為復(fù)合地基技術(shù)之一的粉噴樁加固法在公路工程中應(yīng)用較為廣泛。

3、水泥粉噴樁的加固原理

作為深層攪拌加固地基技術(shù)之一的粉體噴射攪拌加固土樁技術(shù)，即粉噴樁技術(shù)。該方法的固化劑是水泥，軟土和水泥通過(guò)特制的攪拌機(jī)械強(qiáng)制攪拌，通過(guò)水泥和軟土見(jiàn)的物理化學(xué)反應(yīng)，水泥水解的Ca2+和土中的礦物質(zhì)（SiO2，Si3Al2）形成微晶凝膠（該物質(zhì)不溶于水），微晶凝膠硬化后形成水穩(wěn)性和整體性較好和強(qiáng)度較高柱狀體，上部結(jié)構(gòu)被柱狀體和土體一起承擔(dān)，使得地基得到加固，形成優(yōu)質(zhì)地基。在處理淤泥、淤泥質(zhì)土、砂性土、泥炭土、粉土等飽和軟粘土具有較好的效果。

4、影響地基加固的主要因素

土的天然含水量ω、水泥摻入比αω、置換率、齡期、外摻劑等因素均影響地基加固。具體詳見(jiàn)表1。

5、水泥粉噴樁及樁間土的力學(xué)性能

粉噴樁及樁間土的力學(xué)性能詳見(jiàn)表2、表3。

由表2可見(jiàn)，相對(duì)于柔性樁復(fù)合地基，粉噴樁復(fù)合地基中樁體的作用較大，通過(guò)較小的置換率即可獲得較大的樁土應(yīng)力比，而樁體分擔(dān)的合作高達(dá)65%～75%，其受力機(jī)理類(lèi)似于群樁效應(yīng)。

由表3有關(guān)數(shù)據(jù)表明，粉噴樁樁間土在外荷載作用下，其作用不能充分發(fā)揮，相對(duì)于天然土的抗剪強(qiáng)度，樁間土的抗剪強(qiáng)度提高較少，而粉噴樁樁體的壓縮模量較天然土有了大幅度的提高，抗剪強(qiáng)度提高較高，具有較好的力學(xué)性能。

6、水泥粉噴樁的施工

6.1施工前準(zhǔn)備

6.1.1室內(nèi)配比試驗(yàn)

第一，土樣選取。

第二，對(duì)土樣進(jìn)行物理性質(zhì)試驗(yàn)。

第三，初定水泥摻量。

6.1.2工藝試樁

在完成成樁試驗(yàn)后方可進(jìn)行施工。在進(jìn)行試樁試驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)了解該區(qū)段的成樁工藝及各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。輸灰泵的輸灰量、水泥粉到達(dá)噴灰口的時(shí)間、噴灰攪拌提升速度、預(yù)攪下沉速度、重?cái)嚢杼嵘俣戎貜?fù)攪拌下沉速度等施工參數(shù)的確定依據(jù)是室內(nèi)水泥上配合比。粉噴樁的質(zhì)量直接由提升速度、鉆進(jìn)深度、復(fù)攪深度決定。

6.2粉噴樁施工工藝

施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足粉噴樁現(xiàn)場(chǎng)施工要求，即首先施工放樣，清理平整場(chǎng)地；準(zhǔn)確定位樁。

粉噴樁的施工工藝為：樁位放樣→鉆機(jī)就位調(diào)整機(jī)體→鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度→反轉(zhuǎn)提鉆并噴粉→至原地而以下50cm處停止噴粉→重復(fù)鉆進(jìn)攪拌到設(shè)計(jì)深度→反轉(zhuǎn)提鉆并噴粉→至原地而以下50cm處停止噴粉→提鉆至地表→成樁結(jié)束鉆機(jī)移位→回填樁頭整平養(yǎng)護(hù)。

7、小結(jié)

水泥粉噴樁復(fù)合地基相對(duì)于其他復(fù)合地基，可有效的提高承載力，經(jīng)濟(jì)效益顯著。