粉噴樁在高速公路軟土路基中的應(yīng)用

馬愛生

(天鎮(zhèn)至大同高速公路建管處，山西大同 037006)

近幾年，隨著高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，路基施工穿越軟土路段已不可避免，軟土從廣義上講，就是強(qiáng)度低、壓縮性高的土。習(xí)慣上把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土。在軟土地基上修筑路基，若不進(jìn)行處治，往往會引發(fā)路基病害，如失穩(wěn)或沉陷。因此，在路基填筑前必須對地基進(jìn)行處治，但由于其成因不同，厚度不同，因此，首先應(yīng)查明軟土的特點(diǎn)和地質(zhì)、土質(zhì)條件，有針對性地采取有效措施，作出合理的處理方案。

1 工程概況

天鎮(zhèn)至大同高速公路第八合同段K57+300～K57+600段采用粉噴樁處理軟土地基，目的是為了減小工后沉降量，保證路基穩(wěn)定，解決結(jié)構(gòu)物處跳車等病害，此段工程位于黑水河大橋橋臺處，地質(zhì)位于河漫灘沖積地，屬桑干河沖積平原，地表覆蓋層為第四系全新統(tǒng)的沖積層，具有明顯的二元結(jié)構(gòu)，一般上覆為低液限軟塑的粘性土層，下覆為厚度較大的砂層。部分地段存在片狀和透鏡狀分布的淺埋型淤泥或淤泥質(zhì)土層，且其隱覆于表層硬層之下，厚度一般在2 m～4 m。根據(jù)設(shè)計要求，樁位呈等邊三角形布置，中心間距1.2 m，樁徑為 50 cm，樁長8.5 m。

2 施工方案

通過特制的深層攪拌機(jī)在地基中將軟土和水泥強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和足夠強(qiáng)度的地基土，加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程。

2.1 準(zhǔn)備工作

由于地處桑干河河槽區(qū)，地下水位高，需先開挖臨時排水溝，用以降低地表水，便于清除地表草皮施工，草皮清除完畢后，整個段落全幅填筑厚80 cm的砂礫墊層，整平并輕度碾壓，以保證粉噴樁機(jī)及其配套設(shè)施的順利進(jìn)場，以及所需材料的進(jìn)場、堆放。然后根據(jù)設(shè)計進(jìn)行放樣和樁位布設(shè)。

2.2 粉噴樁施工

1)機(jī)具和材料。機(jī)具:主要是鉆機(jī)、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機(jī)、攪拌鉆頭和動力設(shè)備等。嚴(yán)禁使用非定型產(chǎn)品或自行改裝設(shè)備;進(jìn)場設(shè)備必須配備性能良好的能顯示鉆桿鉆進(jìn)時電流變化的電流表，顯示管道壓力的壓力表和計量水泥噴入量的電子秤。

材料:根據(jù)設(shè)計文件要求，噴粉為425號普通硅酸鹽水泥，不得含有紙屑、塑料布等雜質(zhì)，設(shè)計噴粉量為50 kg/m。

2)施工流程。測量放樣→移機(jī)定位→檢驗(yàn)樁基調(diào)平機(jī)體→鉆進(jìn)至設(shè)計深度→高壓送氣打開噴粉孔→反轉(zhuǎn)提鉆并噴水泥→至工作設(shè)計標(biāo)高上50 cm停止噴粉→重復(fù)攪拌→反轉(zhuǎn)提鉆至地表→成樁結(jié)束→移機(jī)就位在下個樁位施工。

2.3 施工工藝

1)施工前組裝噴粉樁機(jī)，檢查主機(jī)各部的連接，液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)各部分安裝調(diào)試情況及灰罐、管路的密封連接情況是否正常，做好必要的調(diào)整和緊固工作，排除異常情況后，對正樁位，誤差不大于5 cm，調(diào)平樁機(jī)機(jī)身，保證鉆桿的垂直度不大于1%，啟動主電機(jī)下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機(jī)送氣，鉆進(jìn)。2)鉆至設(shè)計孔深后，應(yīng)有一定的滯留時間，一般為2 min～3 min，然后將粉噴鉆頭以1.0 m/min～1.2 m/min速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，同時向攪動的土體進(jìn)行噴粉，使土體和水泥進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?，直至樁頂設(shè)計標(biāo)高上50 cm停止噴粉。3)樁體要求一次成型，如因故中斷，繼續(xù)施工時必須重疊接樁，接樁長度不得小于0.5 m。若中斷超過3 h，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗干凈，在原樁位旁邊補(bǔ)樁。4)當(dāng)鉆頭提升到高于樁頂面約500 mm，噴粉系統(tǒng)停止向孔內(nèi)噴射水泥時，樁體即告完成。為保證樁體質(zhì)量，需進(jìn)行重復(fù)攪拌至樁底，這個過程停止噴粉，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)至設(shè)計深度，再提升反向邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使土體和水泥攪拌均勻。5)嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計要求進(jìn)行施工，確保軸線位置、設(shè)計深度、樁徑、垂直度、鉆桿傾斜度、單樁噴粉量的允許偏差。要求樁軸線偏移(縱橫方向)不大于100 mm，鉆桿傾斜度不超過1%，樁長不小于設(shè)計規(guī)定，單樁噴粉量的允許偏差在8%以內(nèi)。

3 載荷試驗(yàn)成果分析

載荷試驗(yàn)采用砂袋壓重平臺反力裝置，配以超高壓電動油泵供壓，分離式油壓千斤頂加載，精密壓力表控制觀測的方法針對不同樁長、不同施工工藝的單樁和復(fù)合地基進(jìn)行加載。

根據(jù)規(guī)范要求，對于粉噴樁加固后的軟土地基載荷應(yīng)至少在28 d齡期后進(jìn)行，壓載重量大于總加載量的1.2倍。為了有效反映復(fù)合地基承載力，采用能夠覆蓋3根粉噴樁處理面積的方形承壓板，壓板尺寸為2.42 m×2.42 m。單樁承載力采用與樁徑等同的50 cm的剛性承壓板。

4 沉降和穩(wěn)定觀測

在路基設(shè)計中心線和路肩基底同時埋設(shè)沉降杯，沉降和穩(wěn)定觀測同步進(jìn)行。在施工期間，每填筑一層，觀測一次，填土間歇期間每天觀測一次，每一區(qū)域填筑完畢后每周觀測兩次，在整個觀測期間，要注意觀測樁的保護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保測量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，觀測數(shù)據(jù)可直接用于計算由于沉降而補(bǔ)加的土方量。

5 結(jié)語

粉噴樁可以有效地減少被加固土體的壓縮量，能有效地調(diào)整橫斷面差異沉降，有助于控制不均勻沉降。粉噴樁有較高的剛度、具有一定的抵抗側(cè)向變形能力。經(jīng)過粉噴樁處理過的路基，宜在樁頂鋪砂墊層以便于地基排水，從而可適當(dāng)加速樁間土的固結(jié)，減少工后沉降。同時在填土過程中，不宜使用沖擊力太大的壓實(shí)機(jī)具，可通過增加碾壓遍數(shù)，達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度。

［1］張誠厚，袁文明，戴濟(jì)群.高速公路軟基處理［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］龔曉南.地基處理手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［3］劉松玉，章定文，邵 俐.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)在水泥粉噴樁質(zhì)量評價中的應(yīng)用［J］.巖石力學(xué)與巖土工程學(xué)報，2002，21(2):2382-2386.

［4］溫慧武.論濕陷性粉質(zhì)粘土的軟土路基處理方法［J］.山西建筑，2013，39(5):131-132.