淺談粉噴樁軟基處理施工工藝應(yīng)用

李虎軍

摘要：結(jié)合道路路基范圍處于沿江地帶或者湖波水系較密集、地下水豐富的地帶粉噴樁處理實(shí)例，對軟基加固的機(jī)理、施工工藝流程及效果檢測加以探討。

關(guān)鍵詞：粉噴樁;軟基處理;軟弱地基;施工工藝

一、粉噴樁軟基處理施工工藝現(xiàn)狀及應(yīng)用范圍

在建設(shè)工程中，軟土地基危害很大。水泥粉噴樁施工工藝在我國的建設(shè)工程施工過程的應(yīng)用越來越廣泛。在沿江地帶或者湖泊水系較密集、地下水豐富的地帶，或者基礎(chǔ)處理深度達(dá)到5米以上、積水較重，抽水清除換填費(fèi)用相較而言不經(jīng)濟(jì)的情況，水泥粉噴樁施工工藝都得到了很好的運(yùn)用。

二、粉噴樁軟基處理的工作機(jī)理。

水泥粉噴樁軟基處理施工工藝是利用水泥作為固結(jié)材料，通過專門的深層攪拌噴射鉆機(jī)，憑借其回旋鉆頭葉片切割原土，并攪拌混合水泥和原位軟土并且吸收地下水，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水化反應(yīng)，形成水化物。部分水化物形成能吸收大量自由水的水泥石，部分則與周圍有活性的軟土顆粒反應(yīng)形成較大的土團(tuán)粒，最終形成了樁身及一定范圍內(nèi)的硬土層。隨著時間的推移，原土硬結(jié)形成具有一定強(qiáng)度和剛度、壓縮性和滲透性都較低的水泥土混合固體，從而達(dá)到了加固軟弱地基的效果。

三、粉噴樁軟基處理的工程實(shí)例。

萬豐路北起濱江北路，南至株洲大道北輔道，全長約3054米，是株洲市天元區(qū)新馬EBD重要的城市主干道，全線位于萬豐湖東北側(cè)，與濱江北路和新豐路構(gòu)建成環(huán)萬豐湖公園的交通要道。萬豐路道路路基范圍內(nèi)有一道老渠道，淤泥較深（最深地段達(dá)4-5米）;同時，前期施工完畢的萬豐湖水位維持在標(biāo)高40.8左右，導(dǎo)致路幅范圍內(nèi)地下水水位較高。萬豐路路基范圍長期處于低洼地帶，積水嚴(yán)重，無處排放。經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、地勘等單位現(xiàn)場查看分析，綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性，決定采用粉噴樁軟基處理工藝。

（一）粉噴樁軟基處理復(fù)合地基設(shè)計(jì)

該路段粉噴樁樁徑0.5米，正三角形布置， 相鄰樁在車行道間距1.2米、非機(jī)動車道及人行道范圍為1.4米，加固深度為穿過軟土層，入殘積粉質(zhì)粘土0.5米為止，固化劑采用42.5級普通硅酸鹽水泥，噴灰量每延米不小于55Kg。水泥土7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求不小于1200Kpa，成樁28天后采用復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)，要求≥150KPa。檢驗(yàn)數(shù)量不小于樁總數(shù)的1%，且不少于3根。

（二）強(qiáng)度影響因素

影響樁身強(qiáng)度最顯著的因素為齡期、水泥噴灰量、土的含水量。

粉噴樁齡期對水泥的強(qiáng)度影響較大。水泥土的強(qiáng)度隨著齡期的增長而增長，其強(qiáng)度在7天內(nèi)增長速率很快，在28天內(nèi)的增長速率較快;28天以后，增長速率已經(jīng)明顯下降;90天齡期后強(qiáng)度增長已經(jīng)很小。故本設(shè)計(jì)中采用7天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為水泥土強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。

水泥噴灰量對水泥土的強(qiáng)度影響也很大。施工前，應(yīng)取所選用水泥和有代表性的軟土地基取樣，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行水泥土標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。當(dāng)實(shí)際噴灰量小于設(shè)計(jì)噴灰量時，水泥土固化反應(yīng)弱，水泥土比原狀土強(qiáng)度增長微乎其微，加固效果不明顯;當(dāng)水泥噴灰量大幅超過設(shè)計(jì)噴灰量時，水泥土強(qiáng)度增長隨著噴灰量的增幅減緩，費(fèi)用與效果比不合理，導(dǎo)致成本大幅增加，產(chǎn)生原材料浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)。本項(xiàng)目中采用水泥噴灰量每延米不小于55Kg。

加固土含水量也是對水泥土強(qiáng)度影響的較關(guān)鍵因素。規(guī)范規(guī)定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70%時不宜采用水泥粉噴樁工藝。含水量小于30%時，土壤中的水分不足以使粉體進(jìn)行充分水化反應(yīng)，當(dāng)含水量大于70%，不能保證水泥土樁體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本項(xiàng)目由于地勢低洼，同時是老的溝渠，連通萬豐湖水系，軟土含水量經(jīng)現(xiàn)場取樣確定約為37%，適合使用粉噴樁施工。

（三）施工工藝及注意要點(diǎn)

水泥粉噴樁的主要施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→提升粉噴攪拌→設(shè)計(jì)標(biāo)高后復(fù)鉆→提升復(fù)攪→升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后停機(jī)→下一樁循環(huán)施工。

施工前，要編制粉噴樁專項(xiàng)施工方案報公司總工、監(jiān)理、業(yè)主審批，按照施工方案做好人員、機(jī)械和材料的準(zhǔn)備。項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人在施工前需要組織做好技術(shù)人員和機(jī)械操作人員的技術(shù)交底工作。由于該路基范圍低洼積水嚴(yán)重，在路基范圍內(nèi)填土至萬豐湖常水位以上0.7米（標(biāo)高41.5）后進(jìn)行場地平整工作。做好工藝試樁工作，選取仙月環(huán)路與萬豐路交叉口往小里程樁號約200米處，此段路基范圍內(nèi)恰好有淤泥較深的老溝渠，同時積水較高，具有代表性。通過試樁，對機(jī)械性能、工作壓力、鉆機(jī)下鉆和提升速度、單位長度噴灰量、復(fù)攪工藝等因素對樁身強(qiáng)度和質(zhì)量評定，通過檢測確定技術(shù)參數(shù)，作為正式施工的依據(jù)。

填土平整場地完畢后，進(jìn)行測量放樣，調(diào)整鉆桿對準(zhǔn)樁位。設(shè)備就位后必須平整，確保施工過程中不發(fā)生傾斜和移動。機(jī)架和鉆桿的垂直度偏差不應(yīng)大于1%，施工過程中采用吊垂觀測鉆桿的垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差過大，必須及時調(diào)整。在預(yù)拌下沉過程中，鉆進(jìn)時始終保持連續(xù)送氣，以保證噴灰口不被堵塞，鉆桿內(nèi)不進(jìn)水，保證下一道工序送灰時順利通暢。鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，將攪拌頭反向旋轉(zhuǎn)，同時噴粉提升攪拌，嚴(yán)格控制攪拌速度，邊粉噴邊攪拌邊提升，將水泥充分與粘土拌合均勻，提升速度控制在0.5m/min左右，粉噴壓力控制在0.5～0.8MPa，保證按每米不少于55Kg水泥要求速度提升，鉆頭提升至設(shè)計(jì)?；颐鏁r停止噴粉。之后，再次下鉆至樁頂下2/3樁長（設(shè)計(jì)要求）的范圍內(nèi)，慢速提升攪拌至樁頂。重復(fù)攪拌下沉、攪拌提升速度控制在0.5～0.8m/min，當(dāng)攪拌頭端接近樁頂位置時，慢速原地攪拌2～3min。復(fù)拌是保證成樁均勻和提高樁體強(qiáng)度的有效措施。通過不斷重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一根樁的施工直至施工完畢。

（四）地基處理效果檢測

根據(jù)設(shè)計(jì)要求成樁7天后在有代表性部位取水泥土芯樣進(jìn)行7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，28天后采用復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)承載力。本項(xiàng)目采用復(fù)合地基靜載試驗(yàn)，壓板尺寸按面積置換率確定。壓板中心必須與試驗(yàn)面中心重合，壓板下須用10mm厚的粗砂墊平。試驗(yàn)荷載按等量12級施加，加載方式采用堆載法。

經(jīng)檢測，萬豐路粉噴樁水泥土7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和復(fù)合地基承載力均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

四、粉噴樁施工技術(shù)結(jié)語。

隨著現(xiàn)代城市化步伐的加快，粉噴樁施工工藝在遇到地下水系豐富，雜填土高度超過5米的情況經(jīng)濟(jì)技術(shù)處理效果較佳，在市政道路、壩閘軟基處理已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。我們相信，隨著人類對高新技術(shù)的不對追求以及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，粉噴樁施工技術(shù)將會更加完善，得到更多突破性的發(fā)展。

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