試論粉噴樁技術(shù)在高速公路軟基處理中的應(yīng)用

張娜　李博

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國公路工程事業(yè)得到了極大的發(fā)展，軟土地基作為公路施工中的重要病害問題，其處理技術(shù)水平的高低將直接影響整個工程的質(zhì)量。文章主要對粉噴樁技術(shù)在高速公路軟基處理中的作用、特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：粉噴樁技術(shù)；高速公路；軟基處理

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）23-0069-02

目前，高速公路建設(shè)在軟土地基上的越來越多，為確保高速公路的施工質(zhì)量，就要對軟土地基的特征及施工現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，選用最佳的施工方式?，F(xiàn)階段在高速公路軟基處理中主要應(yīng)用的方式有：化學(xué)加固法、深層密實(shí)法、換填墊層法、加固路基法、反壓護(hù)道法、排水固結(jié)法等。各個處理技術(shù)都有自己的特點(diǎn)及不同的適應(yīng)范圍，在施工過程中應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況選用與之相適應(yīng)的軟土處理技術(shù)。粉噴樁復(fù)合加固技術(shù)是一種化學(xué)加固法，其固化劑主要選用水泥，在攪拌后可以硬化軟土，在強(qiáng)化其整體性及水穩(wěn)性時，一定要具備較高的強(qiáng)度。粉噴樁復(fù)合加固技術(shù)具有施工速度快、沉降小等特點(diǎn)，并有對地基承載力增強(qiáng)的效果，將地基下沉情況進(jìn)行最大限度的降低。同時要盡可能避免路基失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，對土體的側(cè)向形變進(jìn)行有效控制，基于此，在高速公路軟基處理中粉噴樁復(fù)合加固技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用。

1 粉噴樁復(fù)合加固技術(shù)的作用及特點(diǎn)

1.1 作 用

粉噴樁又被稱為加固土樁，是采用深層攪拌法進(jìn)行加固地基的一種方式。作為一種新型飽和軟粘土地基加固的方式，深層攪拌法的固化劑以水泥、石灰等材料為主，將固化劑（粉體狀和漿液狀）及軟土在專業(yè)的攪拌機(jī)械中進(jìn)行攪拌，利用兩者之間一系列物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，對軟土整體性及水穩(wěn)性進(jìn)行有效加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)地基的優(yōu)化，確保公路工程的質(zhì)量。粉噴樁進(jìn)行軟基攪拌處理的方式主要是采用粉體狀固化劑來進(jìn)行有效處理。噴入軟土的水泥對地基處理的效果具有一定的影響作用，在土質(zhì)與施工環(huán)境的影響下，樁體提高的強(qiáng)度比例與水泥產(chǎn)量比不完全相同。因此摻入水泥的用量不能太少，如摻入量過少，就會導(dǎo)致水泥和土體顆粒之間的反應(yīng)太小，其固化效果不能滿足施工的需要，通常情況下水泥摻入比要在5%以上。

1.2 特 點(diǎn)

粉噴樁具有成本低、操作簡單、適用范圍大等特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：①固化劑由易充分吸收水分的水泥做成，利于實(shí)現(xiàn)固化反應(yīng)，因此處理后骨節(jié)效果好，樁體承載力也遠(yuǎn)高于漿噴柱。②粉噴樁與周圍的土體發(fā)生作用形成的復(fù)合地基，對土體加固的壓縮量僅為0.6%左右，且其承載力強(qiáng)、復(fù)合變形模量高。③施工噪音低、振動小、對周圍環(huán)境及建筑沒有太多負(fù)面影響。④此法能夠有效控制沉降量，因?yàn)榧庸毯蟮耐馏w在密度上幾乎不會發(fā)生變化，也不會在加固土體的重量增加時出現(xiàn)附加沉降增加的現(xiàn)象。

2 粉噴樁技術(shù)在軟基處理中的應(yīng)用

2.1 實(shí)用范圍

復(fù)合型地基的主要構(gòu)成成分為灰樁、地基，通常情況下這種軟土地基處理方式都適應(yīng)與強(qiáng)度小、壓縮性好、排水性能差的地基加固中，樁體承載大部分的荷載，由此增強(qiáng)地基承載力，降低施工后的沉降。水泥粉噴樁主要應(yīng)用于淤泥質(zhì)土、雜填土、粉土、粘性土等軟土地基加固中，還能應(yīng)用于天然含水量為35%～70%的地基中，適用范圍廣泛。通常情況下，其強(qiáng)度和地基的天然含水量相反，也就是在粉噴量不發(fā)生改變的情況下時，含水量越高其強(qiáng)度越低。除此之外，水泥粉噴樁還能將多水高嶺石、蒙脫石之類的松土礦物的軟基進(jìn)行有效處理，但在有機(jī)質(zhì)高的酸性粘土加固中其處理效果就不太理想了。

2.2 施工準(zhǔn)備

①資料準(zhǔn)備。應(yīng)將相關(guān)資料在公路工程施工建設(shè)前準(zhǔn)備完善，其中主要包含土工實(shí)驗(yàn)報告、工程地質(zhì)報告、水泥粉噴樁的樁位布置圖、粉噴樁的標(biāo)高、加固處理深度等。

②清理。將地面表層土及附著物進(jìn)行有效清除，在低洼處進(jìn)行粘土回填，并碾壓平整；較差土質(zhì)地方要實(shí)施碎石墊層及砂土的設(shè)置；較軟地表地方選用有效措施避免機(jī)械沉陷。

③測量放樣。準(zhǔn)確地將所有樁位進(jìn)行放樣，并明確標(biāo)識樁位，樁位誤差要低于5 cm。

2.3 材料選擇

①水泥。在軟土地基施工中可以選用普通水泥或礦渣水泥，并確保其質(zhì)量的合格性，嚴(yán)格禁止采用過期、受潮、變質(zhì)、結(jié)塊的劣質(zhì)水泥。

②生石灰。要將生石灰磨成粉末狀，并保證其內(nèi)沒有任何雜質(zhì)。

③粉煤灰。二氧化硅和二氧化二鋁的含量應(yīng)大于70%，檢驗(yàn)后，確保其合格性后才能使用。

2.4 施工機(jī)械

粉噴樁施工機(jī)械的主要構(gòu)成成分有動力機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)、粉體發(fā)送器、攪拌鉆頭及空氣壓縮機(jī)等，施工機(jī)械的試運(yùn)轉(zhuǎn)作用要在施工前進(jìn)行。

2.5 施工工藝

首先鉆機(jī)要就位，適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)平臺，確保導(dǎo)向架和攪拌軸垂直，鉆頭中心與孔位中心相對齊。然后進(jìn)行預(yù)攪下沉作用，鉆機(jī)啟動開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時先緩慢進(jìn)行，等正常后應(yīng)保持30 r/min的轉(zhuǎn)速，鉆進(jìn)速度控制在0.5 m/min，鉆進(jìn)速度應(yīng)保持勻速。當(dāng)鉆進(jìn)比設(shè)計樁底標(biāo)高多出10～20 cm時，要暫停鉆進(jìn)工作。其次提升噴粉，當(dāng)鉆孔深度符合設(shè)計要求時，就可以將鉆頭反轉(zhuǎn)。與此同時，粉體發(fā)送器就可以進(jìn)行噴粉作業(yè)，還要確保噴粉量。應(yīng)確保鉆頭提升和送粉作業(yè)同時進(jìn)行，嚴(yán)格避免不同步施工。如出現(xiàn)套管漏氣、堵管現(xiàn)象，要馬上將噴粉作業(yè)暫停。再次要進(jìn)行停粉施工，當(dāng)鉆頭與地面相距0.5 m左右時，要將噴粉作業(yè)暫停，鉆頭提升速度進(jìn)行有效降低，改送壓縮空氣。最后復(fù)攪下沉，提出鉆桿，結(jié)束噴粉作業(yè)并用計量儀進(jìn)行檢查，為有效增強(qiáng)樁身強(qiáng)度，一定要進(jìn)行復(fù)攪。

2.6 質(zhì)量控制

①嚴(yán)格控制噴粉及停粉的標(biāo)高，嚴(yán)格按照設(shè)計要求確定粉噴樁的長度；必須同時進(jìn)行噴粉和鉆桿提升作業(yè)，施工過程不能任意中斷。

②為確保樁體質(zhì)量，復(fù)攪要在樁體上部5 m左右進(jìn)行盡可能減少偏差。

③進(jìn)行有效記錄，誤差要控制在5 s以下。

④復(fù)攪過程中，對提升及下沉速度進(jìn)行有效控制，保證攪拌能在加固深度范圍內(nèi)的所有位置進(jìn)行。

3 粉噴樁在施工應(yīng)用中存在的問題

①經(jīng)實(shí)踐表明，軟土層采用粉噴樁打穿時，以支撐式為表現(xiàn)形式，只有很少沉降量；如沒有打穿軟土層，側(cè)以懸浮式為主要表現(xiàn)形式，具有較大沉降量。為有效緩解懸浮式存在的問題，施工企業(yè)還需進(jìn)行理論研究，提高其粉噴樁的技術(shù)水平。

②當(dāng)軟土地基的含水量在30%以下時，土中水分將不足以粉體水化；當(dāng)含水量過高在70%以上時，水分又太多造成樁體強(qiáng)度的嚴(yán)重不足。采用攪拌的方式將黏土、粉體及水三者進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，促使其發(fā)揮最大作用，形成樁體。如果不實(shí)行復(fù)攪作業(yè)，粉體噴出后其形狀不能呈現(xiàn)出的脈沖狀，而是層狀，這樣極大地降低樁體強(qiáng)度并損壞樁體。粉體摻入量對著樁質(zhì)量有著直接影響，進(jìn)行粉體量計算是其施工的關(guān)鍵，現(xiàn)階段采用的電子稱稱重法及灰罐體積法都具有一定局限性，計算方式還需要相關(guān)研究人員繼續(xù)探索。

4 結(jié) 語

綜上所述，粉噴樁施工具有工期短、成本低、施工便捷、加固效果理想等特點(diǎn)，在公路工程軟基處理中能夠有效減少地基總沉降量及不均勻沉降量，經(jīng)處理后能夠有效增強(qiáng)地基承載力，且在一定程度上避免土體側(cè)向形變。因此，粉噴樁技術(shù)是解決公路軟基問題的關(guān)鍵性技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣立志.粉噴樁在高速公路軟土路基處理中的分析應(yīng)用[J].中外建筑，2011，（7）.

[2] 張超.粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用[J].廣東建材，2011，（8）.

[3] 周云欽.芻議粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，（15）.