淺談粉噴樁施工技術(shù)在奧體中心立交土建工程中的應(yīng)用

洪江生

摘要：隨著建筑規(guī)模的逐漸增大，建筑施工受到越來越多的因素影響，水泥粉噴樁施工技術(shù)主要應(yīng)用于各類軟土地基的施工項(xiàng)目，充分保障了項(xiàng)目整體的施工質(zhì)量。按照設(shè)計(jì)方案，為了提高復(fù)合地基的承載系數(shù)，奧體中心立交土建工程就采用該工藝進(jìn)行地基加固，取得了良好的效果，并且印證了它是一種經(jīng)濟(jì)、可靠的地基加固技術(shù)。本文就筆者在該工程中有關(guān)水泥粉噴樁施工技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn).闡述水泥粉噴樁施工技術(shù)的概念.并對(duì)水泥粉噴樁施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行深入探究.以期為水泥粉噴樁技術(shù)的廣泛應(yīng)用起到一定作用。

關(guān)鍵詞：水泥粉噴樁；橋梁；成樁原理

一、工程概況

大觀路與車陂路系統(tǒng)改造工程——奧體立交土建工程地處廣州市大觀路上，是進(jìn)出奧體中心的重要通道，同時(shí)也是2010廣州亞運(yùn)會(huì)配套重點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目工程主要包含高架匝道、下沉式道路及下穿隧道。現(xiàn)有道路路基的復(fù)合承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，按設(shè)計(jì)方案，需采用水泥粉噴樁施工技術(shù)來提高基礎(chǔ)持力層的承載力。

二、粉噴樁施工技術(shù)的含義

水泥粉噴樁施工技術(shù)是對(duì)基礎(chǔ)持力層軟弱地基所使用的一種加固技術(shù)。該技術(shù)主要將粉體水泥當(dāng)做固化劑，在利用空氣壓縮原理的專業(yè)機(jī)械作用下，將水泥粉體呈霧狀形式噴到地基土中，與軟土在原處進(jìn)行強(qiáng)制拌和，通過水泥吸水與周邊軟土進(jìn)行物理化學(xué)作用，最終達(dá)到整體性高、水穩(wěn)性強(qiáng)和高強(qiáng)度的水泥土樁主體；而放在天然地基土里當(dāng)做外加的能夠提升地基性能的建筑材料，變成復(fù)合地基；樁體材料無論在強(qiáng)度還是變形模量上，都比原地基土的指標(biāo)高，特別是在剛性基礎(chǔ)的影響下，樁體和樁周土協(xié)作工作復(fù)合變形協(xié)調(diào)原理，地基的強(qiáng)度和變形產(chǎn)生復(fù)合作用的結(jié)果。

三、水泥粉噴樁承載力公式

承載力計(jì)算：fsp，k=mRkd/Ap+B（1-m）fs，k

式中：fsp，k代表復(fù)合地基承載力特征值（kpa）；Rkd代表豎向單樁承載力特征值（KN）；Ap代表樁的截面積（m²）；β代表樁間土承載力折減系數(shù)；fs，k代表處理后樁間土承載力特征值（kpa），通常根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值，沒有參考時(shí)，可依據(jù)天然地基承載力特征值。

代入數(shù)值：m=0.1 Rkd=77.85 KN Ap=0.2m²

B=0.95fs，k=100kpa

這里面RKd可按以下的二式核算，并取這里面比較小的數(shù)值：

Rkld=ηfcu，kApRk2d=Up∑qsl+αApqp

式中：η表示樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，分為干濕取法；fcu，k指攪拌樁樁身水泥土比例比同室內(nèi)加固土試驗(yàn)塊（邊長(zhǎng)是70.7mm的立方體或者是邊長(zhǎng)為50mm的立方體），在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值（kpa）；Up代表樁的周長(zhǎng)（m）；qp表示樁端地基土沒有修正的承載力特征值（kpa），可依據(jù)目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的相關(guān)規(guī)定確定的執(zhí)行；α為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，其中承載力高時(shí)則取低值；qsi代表樁周第1層土的側(cè)阻力特征值。對(duì)淤泥可取4～7kpa；對(duì)淤泥質(zhì)土可取6～12kpa；對(duì)軟塑狀態(tài)的粘性土可取10～15kpa；對(duì)可塑形態(tài)的粘性土可取12～18kpa：li代表表示樁長(zhǎng)界限內(nèi)第i層土的厚度（m）；

代入數(shù)值：1=0.33fcu，k=120。KpaUp=3.14m

α=0.6 Ap=0.2m2 qp=1 50kpa

土層1：qsl=12.5kpa ll=2m

土層2：qs2=7.5kpal1=4m

土層3：qs3=22.5kpal3=1 m

則Rkld=77.85 KN Rk2d=261.24 KN fsp，k=125.17kpa

根據(jù)上述計(jì)算可以看出，在樁長(zhǎng)大于7米的時(shí)候，復(fù)合地基的承載能力設(shè)計(jì)值跟樁土面積置換率有著密切關(guān)聯(lián)。當(dāng)施工時(shí)遇到軟土層較深的基礎(chǔ)時(shí)，左右復(fù)合地基承載能力設(shè)計(jì)值的要素并非樁長(zhǎng)，但結(jié)合樁在整體穩(wěn)定中體現(xiàn)的影響，樁端一定要在最危險(xiǎn)滑弧面下面2米。因此這次設(shè)計(jì)水泥土攪拌樁樁端一定要穿透④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，進(jìn)入下一層良好持力層不能低于2倍樁徑。

四、水泥粉噴樁技術(shù)施工要求

（1）對(duì)原材料的要求。本項(xiàng)目施工中采用材料為32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。本項(xiàng)目所有購(gòu)買的水泥都要通過抽查檢驗(yàn)，要達(dá)到規(guī)范的要求。另外水泥儲(chǔ)存要在防雨、防潮等需求的地方，杜絕使用已經(jīng)過期、失效的原材料。

（2）按照地基土不一樣的特性，其設(shè)計(jì)原則也應(yīng)該采取不同的施工方法、數(shù)目。

（3）粉噴樁的長(zhǎng)度、直徑和間距要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

五、水泥粉噴樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制

（一）施工準(zhǔn)備

（1）施工人員的布置，施工場(chǎng)地要有施工項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人、安全人員、設(shè)備操作人員、投料人員、記錄人員等。

（2）施工前技術(shù)資料的準(zhǔn)備：粉噴樁設(shè)計(jì)樁位圖，施工現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)報(bào)告，原地面高程數(shù)據(jù)表，加固深度和?；颐娓叱踢€有測(cè)量信息等。

（3）三軸攪拌機(jī)在工作前，一定要把現(xiàn)場(chǎng)清理平整，除去施工地表的堅(jiān)硬物品，并做好回填素土的夯實(shí)工作，以路基承重荷載能達(dá)到50噸吊車和步履式重型樁為標(biāo)準(zhǔn)。

（4）施工機(jī)具的具體準(zhǔn)備。粉噴樁設(shè)備要具備粉噴樁鉆機(jī)械、粉噴機(jī)、空壓機(jī)與貯灰罐。進(jìn)行機(jī)械組裝和試運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）在進(jìn)行粉噴樁施13-藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合設(shè)計(jì)要求的配合比和實(shí)測(cè)的各類施工數(shù)據(jù)，進(jìn)行試樁決定。試樁7～9根，利用試樁獲得施工數(shù)據(jù)。采用水泥均要求達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，使用前要檢查合格證明，并抽檢合格后方可使用。

（6）施工前要先完成樁擠密的實(shí)驗(yàn)，樁數(shù)7～9根，當(dāng)發(fā)現(xiàn)存在異常時(shí)，要對(duì)樁距、水泥量等數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。endprint

（二）試樁

粉噴樁在進(jìn)入正式施工前還要先完成樁擠密的試驗(yàn)。粉噴樁施工前要對(duì)加固土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，根據(jù)二十八天齡期的試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告得出合適的摻入比，28天齡期抗壓強(qiáng)度為1100KPa到1300KPa。以確定：1）要穿過軟土層的實(shí)際深度；2）要清楚各種軟土的阻力，從而得到施工時(shí)的鉆進(jìn)速度。

施工要求：當(dāng)軟土的含水量比較高時(shí)，要降低機(jī)具的提升速度，加大風(fēng)量才能確保成樁的質(zhì)量；當(dāng)遇到基地是砂層，尤其是粗砂層時(shí)，機(jī)具的提升速度應(yīng)比淤泥層快，但是風(fēng)量要比淤泥層小，如此才能確保成樁的質(zhì)量。

（三）施工過程中質(zhì)量控制措施

工程施工過程中的粉噴樁工程具有地下隱蔽性，在整個(gè)施工過程中都要加強(qiáng)其質(zhì)量的控制效果。其中施工人員的技術(shù)旁站工作是質(zhì)量控制的重點(diǎn)，目的是對(duì)三個(gè)核心施工環(huán)節(jié)和兩個(gè)目標(biāo)（水泥的日用量、日進(jìn)度）進(jìn)行有效把控。

（1）樁長(zhǎng)要盡可能打入到持力層準(zhǔn)確把控粉噴樁打至持力層以上，宜穿過軟土層到達(dá)高強(qiáng)度的持力層，并且在施工過程中，當(dāng)進(jìn)入到持力層大概50CM后，持力層和樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高常常出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，導(dǎo)致很多施工企業(yè)把樁長(zhǎng)根據(jù)樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的問題產(chǎn)生。如何分辨是否進(jìn)入持力層的方法，可采用由專業(yè)鉆機(jī)下鉆到最深處時(shí)的速度與電流表的度數(shù)來進(jìn)行判斷。

（2）在粉噴樁的質(zhì)量上做到有效把控，需要嚴(yán)格控制粉體計(jì)量。其中與水泥摻量大小和噴粉均勻度的控制有著最為密切的聯(lián)系，故做好計(jì)量粉體成為控制粉噴樁質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在大部分使用的是鉆機(jī)深度與電子稱重法互相配合的計(jì)量方法，這種方法可以從記錄數(shù)據(jù)上折射出鉆機(jī)的具體內(nèi)容。在粉體計(jì)量控制中要加大對(duì)以下兩部分的重視力度：

①準(zhǔn)確把握鉆頭的速度是保證噴粉均勻的有效措施。在施工過程中，一般是由施工人員來操控水泥的噴入量，往往會(huì)出現(xiàn)一些施工人員為了達(dá)到每米噴粉量的具體要求，而拼湊數(shù)字，導(dǎo)致噴粉出現(xiàn)不勻的現(xiàn)象，影響使用效果。

②在噴灰開始至鉆頭產(chǎn)生灰需要有段時(shí)間，在鉆機(jī)鉆到樁底后，要預(yù)留一段時(shí)間再提鉆，其中預(yù)留時(shí)間要根據(jù)管道尺寸來決定。在噴灰過程中，通常水泥在管道內(nèi)的運(yùn)輸速度大概為1米/秒，例如：管道長(zhǎng)度為40m，如若鉆到樁底后馬上提鉆，其樁底實(shí)際少灰將達(dá)到1m左右，進(jìn)而攪拌使樁底原有的軟土層遭到破壞，增加沉降量。

（3）復(fù)攪控制水泥與土攪拌均勻度與粉噴樁體強(qiáng)度好壞有著至關(guān)重要的作用。通常情況下呈脈沖形狀的粉體是鉆頭噴出的，不進(jìn)行一定程度的復(fù)攪，便會(huì)在樁內(nèi)出現(xiàn)層狀粉體，形成層中層的現(xiàn)象，這樣即便加入再多的水泥也都無法加強(qiáng)其穩(wěn)定性。復(fù)攪的主要作用是通過攪拌使粉體將土、水有效結(jié)合，使樁體更好呈現(xiàn)。在施工過程中要控制好鉆機(jī)和攪拌葉旋轉(zhuǎn)的速度，將全樁進(jìn)行充分復(fù)攪。從而保證其質(zhì)量達(dá)到最佳。

六、結(jié)束語(yǔ)

在該項(xiàng)目工程中的所有水泥粉噴樁，經(jīng)檢測(cè)全部合格，均能滿足設(shè)計(jì)要求。水泥粉噴樁技術(shù)的成本比較便宜，且施工的時(shí)間短，施工方法簡(jiǎn)單，綜合的效益也比較明顯，是一種很有效的地基加固技術(shù)。施工單位要對(duì)水泥粉噴樁施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，將其優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，提高水泥粉噴樁技術(shù)在工程中的廣泛應(yīng)用，如此才能獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。endprint