高速公路粉噴樁技術(shù)的應(yīng)用

王 寶 華

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

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高速公路粉噴樁技術(shù)的應(yīng)用

王 寶 華

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

介紹了粉噴樁技術(shù)的地基加固作用，從設(shè)計粉噴樁的要點(diǎn)、選定粉噴樁施工方案、粉噴樁的施工工藝等方面，闡述了粉噴樁技術(shù)在高速公路中的具體應(yīng)用，并提出了粉噴樁技術(shù)的質(zhì)量控制措施，從而保證良好的加固效果。

粉噴樁技術(shù)，高速公路，地基，路基

高速公路的修建工程正在不斷增多，實際的施工過程中會遇到越來越復(fù)雜的地質(zhì)狀況。工程中所經(jīng)過的高速公路地段，時常會遇到含水量比較大、土體比較松軟的地區(qū)，在處理這種地段公路路基的時候，施工人員需要十分謹(jǐn)慎，如果處理得不得當(dāng)，很有可能給工程留下嚴(yán)重的安全隱患。目前，應(yīng)用最廣泛的公路軟土地基處理技術(shù)就是粉噴樁技術(shù)。這種技術(shù)具有投資成本低、加固效果好，以及施工方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)，在高速公路地基修復(fù)工程中有非常重要的推廣價值。

1 粉噴樁技術(shù)的地基加固作用

1.1 置換作用

工程中的置換作用也被稱作樁體效應(yīng)，在復(fù)合地基中，如果樁體的模量與樁體的強(qiáng)度大于樁間土的模量與強(qiáng)度，那么在荷載負(fù)重的情況下，樁間土表面所承受的應(yīng)力會比樁頂端所承受的應(yīng)力小。樁體承受的荷載就會傳遞到土層的深處，從而減少了作用在樁間土上的荷載。在這種情況下，復(fù)合地基所承受的荷載就會被提高，有助于減小發(fā)生變形的概率，防止安全隱患的發(fā)生。

1.2 密實作用

粉噴樁的振密與擠密作用指的是，松散的粉土、細(xì)砂、填土在振動成樁的過程中，由于受到擠壓的荷載，土體間的孔隙就會不斷減小，密度不斷增加的過程。這種密實作用有助于增加樁間土的模量與強(qiáng)度。

1.3 排水作用

一般而言，在復(fù)合地基中的樁體都會具有一定程度的透水性，例如砂樁、碎石樁等。粉噴樁樁體原本的透水性能并不理想，然而，樁體中含有的水泥粉能夠吸收土體間大量的水分，有效地降低了蘊(yùn)含在地基中的水分，有助于地基強(qiáng)度的提高。

1.4 對樁間土的約束作用

針對復(fù)合路基，樁可以給樁間土起到不同程度的約束作用，能夠有效地預(yù)防土體側(cè)向變形的發(fā)生。當(dāng)土體承受一樣荷載的時候，沒有側(cè)向約束力的土體會發(fā)生較大的側(cè)向變形，嚴(yán)重時也會造成較大的豎向變形。粉噴樁能夠起到良好的約束乃至阻止土體發(fā)生側(cè)向變形的作用，相應(yīng)地減少了土體發(fā)生豎向變形的概率，進(jìn)而有效地預(yù)防了地基發(fā)生沉降變形的可能。

2 高速公路中粉噴樁技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 設(shè)計粉噴樁的要點(diǎn)

第一，設(shè)計前應(yīng)先確定加固路基的樁長和范圍。當(dāng)設(shè)計人員對項目路段的基體土層有了充分的了解之后，在決定確實需要應(yīng)用粉噴樁技術(shù)對地基進(jìn)行加固的時候，需要在軟土的范圍和基礎(chǔ)底面的尺寸的基礎(chǔ)上，將需要加固地基的具體范圍確定下來，與此同時，還要將土層的厚度作為判斷依據(jù)，將粉噴樁的高度確定下來，一般而言，粉噴樁的樁底應(yīng)該伸到軟土層的底部。

第二，確定樁數(shù)以及樁間距。根據(jù)設(shè)計需要達(dá)到的地基承載力，將粉噴樁所需的樁間距離初步確定下來，并計算出工程中需要修建的粉噴樁數(shù)量，最好做到粉噴樁的設(shè)計效果呈等邊三角形形狀修建在施工場地。

第三，計算粉噴樁地基的基本原則。通過一系列的工程實踐以及各工程的研究可以知道，粉噴樁是半剛性樁體的一種，即是指粉噴樁介于散體材料與剛形狀之間，因此在設(shè)計粉噴樁的時候，要充分結(jié)合以往的設(shè)計經(jīng)驗，盡可能地將粉噴樁的應(yīng)力比更加科學(xué)合理。

2.2 科學(xué)選定粉噴樁的施工方案

在實際施工之前，應(yīng)該對粉噴樁不同數(shù)量的成樁進(jìn)行試驗。以此來確定噴入量、噴氣壓力、攪拌的速度、提升的速度以及鉆進(jìn)的速度等基本參數(shù)。再按照這些參數(shù)去設(shè)計施工中的具體方法與方案，來驗證粉噴樁設(shè)計的每一項技術(shù)參數(shù)都可以達(dá)到建筑要求。

2.3 粉噴樁的具體施工工藝

第一，粉噴樁施工的前期準(zhǔn)備工作。施工前，應(yīng)該對施工場地進(jìn)行一系列必要的清理工作，按照設(shè)計方案，將每個樁體的具體位置確定下來，并在施工場地表示出來，而后將鉆機(jī)調(diào)整到最好的工作狀態(tài)，確定鉆桿達(dá)到垂直的要求，再開啟鉆機(jī)，做好下鉆的準(zhǔn)備工作。

第二，鉆進(jìn)工程。將鉆機(jī)調(diào)整好，并確保無誤之后，將粉噴鉆機(jī)開啟進(jìn)行鉆進(jìn)工作，應(yīng)保證鉆機(jī)以均勻的速度鉆進(jìn)，當(dāng)在鉆進(jìn)的過程中遇到障礙的時候，工作人員應(yīng)該使用慢速鉆進(jìn)的方法，以防止鉆機(jī)發(fā)生故障。如果障礙物非常堅固，則應(yīng)該及時將鉆頭提出，重新調(diào)整鉆進(jìn)的位置后再進(jìn)行鉆進(jìn)工作，直到鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計要求。

第三，噴粉工程。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計要求的時候，工作人員應(yīng)該將送氣閥門關(guān)閉，進(jìn)行噴送水泥的工作。鉆頭鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計要求的時候，應(yīng)該做2 min～5 min的停留，以確保水泥確實可以噴到樁的底部，而后再將攪拌鉆頭提升起來，在鉆頭提升的過程中需要做到一邊提升一邊噴粉的連續(xù)作業(yè)方式，同時應(yīng)控制好鉆頭的提升速度，從而保證均勻的攪拌與噴粉。當(dāng)空氣溫度較高、粉體流動性較差的時候，應(yīng)該及時開啟灰罐的進(jìn)氣閥，給料罐加以壓力，來防止樁體內(nèi)部過大的噴粉量。除此之外，當(dāng)發(fā)生斷粉現(xiàn)象的時候，要給粉噴樁進(jìn)行補(bǔ)噴工作，此外當(dāng)鉆頭被提升到與地面有30 cm的距離時，應(yīng)該停止噴粉工作，開啟送氣閥，讓鉆頭轉(zhuǎn)動2 min，以此來確保樁頭的密實程度。

2.4 粉噴樁的驗收及檢測工作

完成粉噴樁之后，將開挖露出樁段切割下來一節(jié)樁段作為試驗段，對其進(jìn)行靜載實驗、無側(cè)限抗壓實驗以及強(qiáng)度實驗，以此來檢測粉噴樁的工作質(zhì)量。

3 粉噴樁施工的質(zhì)量控制

3.1 施工機(jī)械的選控

第一，鉆機(jī)的選控。鉆機(jī)作為粉噴樁施工中的一項至關(guān)重要的機(jī)械，應(yīng)該選擇大直徑鉆頭的鉆機(jī)，并具有扭矩大、動力大的特點(diǎn)，同時還應(yīng)該具有反轉(zhuǎn)提升和正轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的功能，并可以做到勻速提升。

第二，粉體發(fā)送機(jī)的選控。粉體發(fā)送機(jī)是發(fā)送粉體材料的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)該具有定時、定量的發(fā)送功能，它是進(jìn)行粉噴樁施工中非常重要的一個設(shè)備。此外，可以利用控制轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速來調(diào)整粉體材料的噴出量，粉體材料的發(fā)送量可以通過施工前試驗得到的攪拌鉆頭的類型、鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速以及鉆機(jī)的提升速度等具體參數(shù)來確定。

第三，空氣壓縮機(jī)的選控?？諝鈮嚎s機(jī)是粉噴樁粉體材料噴射的風(fēng)源，需要結(jié)合實際施工地段具體的樁體深度與地質(zhì)條件來選定空氣壓縮機(jī)的類型，粉噴樁的氣粉混合主要依靠機(jī)械預(yù)制攪拌來完成，讓粉土充分的混合在一起，以此來完成樁體加固，因此，在選擇空氣壓縮機(jī)的時候，不用選擇壓力太高的類型。

第四，攪拌鉆頭的選控。不同形狀的攪拌鉆頭在粉噴樁的施工過程中，會對灰土的攪拌情況產(chǎn)生一定的影響，因此在選擇攪拌鉆頭的時候，應(yīng)該確保在反向旋轉(zhuǎn)提升的同時可以壓密樁間的土體，不讓粉土溢升到地面上。

3.2 施工材料的選控

第一，水泥的選控。水泥作為粉噴樁施工中最重要的材料，可以選用硅酸鹽水泥，但是要確保水泥的化學(xué)性質(zhì)及質(zhì)量能夠達(dá)到施工的要求。

第二，生石灰的選控。生石灰一定要經(jīng)過磨細(xì)工藝的處理，其中最大的直徑不可以超過2 mm，石灰中不可以存有雜質(zhì)。并且要保證氧化鎂和氧化鈣的含量達(dá)到85%以上，其中含有的氧化鈣的量應(yīng)該超過80%。

4 結(jié)語

粉噴樁是高速公路軟土地基中一種非常常用的加固處理方法，其在高速公路的建設(shè)工程中發(fā)揮著非常重要的作用。然而，粉噴樁是隱蔽性施工的一種，因此施工質(zhì)量就很難得到保證。這就需要項目的工作人員在具體的施工過程中，時刻保持高度的責(zé)任心，對施工中涉及到的每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量與工藝都進(jìn)行嚴(yán)格地把關(guān)，以此來確保高速公路的整體施工質(zhì)量都能達(dá)到安全要求。

[1] 呂鵬華.粉噴樁技術(shù)在高速公路軟基處理中的應(yīng)用分析[J].西部交通科技,2016(3):41-43.

[2] 張曉瑩.粉噴樁技術(shù)在高速公路軟基處理中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016(22):1529.

[3] 吳 江.粉噴樁技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用[J].交通世界(工程技術(shù)),2015(7):126-127.

Application of highway powder-spraying pile technology

Wang Baohua

(ShanxiHighwayBridge1stEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The thesis introduces foundation reinforcement functions of powder-spraying pile technology, describes the specific application of powder-spraying pile technology in highway from aspects of designing powder-spraying pile points, selecting powder-spraying pile construction scheme and powder-spraying pile construction technology, finally puts forward its quality control measures, so as to guarantee great reinforcement effect.

powder-spraying pile, highway, foundation, subgrade

1009-6825(2017)15-0126-02

2017-03-18

王寶華(1977- )，男，工程師

U412.36

A