粉噴樁處理城市道路軟土路基的設(shè)計分析

張曉帆

摘 要：粉噴樁處理軟土路基對于城市道路施工質(zhì)量以及施工安全有重要影響，處理效果良好。本文就粉噴樁處理城市道路軟土路基設(shè)計進(jìn)行探究，首先闡述粉噴樁定義和工藝流程，其次結(jié)合實例對軟基粉噴樁處置設(shè)計進(jìn)行分析，然后就該工程應(yīng)用效果進(jìn)行總結(jié)，旨在為類似工程軟基加固提供參考。

關(guān)鍵詞：粉噴樁施工;公路工程;軟基問題

0 引言

軟土地基是一種較為常見的地基類型，土壤含水量高、滲透性差以及抗剪性弱等是軟土地基的基本特點。但受氣候、水文等條件的影響，不同地區(qū)軟土狀況有所差別，因而需要施工人員根據(jù)不同地質(zhì)情況采取有針對性的處理方式。粉噴樁技術(shù)因其具備提升土壤承載力的優(yōu)勢，已經(jīng)成為當(dāng)前軟土地基施工技術(shù)中較為常見的一種技術(shù)。下文對此進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 粉噴樁工藝概述

所謂粉噴樁是指通過壓縮空氣向軟土地基中輸送一定量的石灰與水泥等粉狀加固料，與原地層中的額軟弱土混合、壓密，經(jīng)加固料與軟弱土間的離子交換作用、凝聚作用、化學(xué)結(jié)合等一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使得軟弱土硬結(jié)成具有一定強度的柱狀加固土，可減輕或避免路基在施工中及工后的橫向不均勻沉降[1]。

粉噴樁施工工藝流程如下：首先，仔細(xì)勘察施工現(xiàn)場的實際情況，確保施工現(xiàn)場平整且表面不存在雜物;其次，準(zhǔn)備所需材料，開展試樁工作，嚴(yán)格把控各種原材料比例，通過對施工參數(shù)進(jìn)行多輪測定提高數(shù)據(jù)測量的合理性;再次，檢查各機械設(shè)備，維護(hù)或更換存在問題的設(shè)備，確保后續(xù)施工的有效開展;然后，打穿土層，保證噴粉樁深入土層，使其逐漸成為土層的支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到提升軟土地基承載力的目的[2]。

2 實例分析粉噴樁處理城市道路軟土路基的設(shè)計

某市政道路工程一期填土區(qū)，道路總長為 2 513.105 m，沿線地質(zhì)為淤泥及淤泥質(zhì)軟土，在進(jìn)行道路施工前需對軟弱地基進(jìn)行加固。項目范圍內(nèi)原場地為魚塘和農(nóng)地，現(xiàn)地面已經(jīng)用人工填土進(jìn)行平整，地勢較為平坦。根據(jù)勘察報告，自上而下地層結(jié)構(gòu)為：人工填土（2.1 m～3.5 m 高）、第四系路交互項沉積淤泥、燕山期花崗巖殘積粘性土，燕山期花崗巖風(fēng)化帶。根據(jù)道路等級，本次設(shè)計要求軟基處置后的工后沉降值不得超過 30 cm，工程單位設(shè)計應(yīng)用粉噴樁工藝進(jìn)行軟基處理。

2.1 軟基概況

該工程軟基厚度在1.8 m～14.3 m，經(jīng)過實際測量分析發(fā)現(xiàn)，軟土路基中其天然含水量達(dá)到32%～47%之間，孔隙比為0.9～1.36、壓縮系數(shù)為0.23～1.04、而液性指數(shù)為0.82～1.14。

2.2 粉噴樁工藝方案

本工程采用碎石墊層+土工格柵層施工、粉噴樁+填土預(yù)壓方法，通過合理的方案設(shè)計，保證道路施工更加合理。進(jìn)行粉噴樁施工設(shè)計過程中，其淤泥厚度達(dá)到1.05 m、清淤總量達(dá)到了99 382 m3。設(shè)計應(yīng)用粉噴樁16 000根、等超載預(yù)壓21 001 m3、土工布54 482 m3、土工格柵128 830 m3、砂墊層21 392 m3、碎石墊層25 351 m3。

2.3 粉噴樁工藝設(shè)計

2.3.1 材料設(shè)計

本次工程粉噴樁工藝實施中，需對水泥和摻灰量使用量進(jìn)行合理設(shè)計，保證粉噴樁工藝實施效果。根據(jù)水泥自身強度以及水泥的固化性能要求，該工程根據(jù)地區(qū)軟土地基情況，最終選用硅酸鹽水泥;設(shè)計摻灰量為50千克/延米，樁體強度可達(dá)到最高。

2.3.2 工藝參數(shù)

施工單位根據(jù)當(dāng)前工程地質(zhì)情況，設(shè)計了粉噴樁施工各項工藝參數(shù)，包括粉噴樁樁體長度、粉噴樁樁體距離、水泥土無側(cè)限抗壓強度、單樁承載能力以及復(fù)合地基承載能力等[3]。粉噴樁樁體長度，設(shè)計值為10 m、11 m、12 m以及13 m;

攪拌樁距離，設(shè)計值為1.1 m樁距及1.2 m樁距;攪拌樁攪拌時間，設(shè)計值為27 d～29 d;水泥土無側(cè)限抗壓強度，設(shè)計值0.8 MPa～1.2 MPa;粉噴樁單樁承載能力，設(shè)計值為107 kPa、120 kPa、115 kPa以及131 kPa;地基承載能力，計值為106 kPa～144 kPa。通過各項工藝參數(shù)的合理設(shè)計，保證粉噴樁工藝的順利實施，確保軟基處理效果，提升路基性能。

2.3.3 粉噴樁布局

該工程選擇梅花式布局方法進(jìn)行粉噴樁施工布局。

3 粉噴樁復(fù)合地基加固效果分析

3.1 單樁豎向抗壓靜載試驗

就粉噴樁處理軟土地基效果進(jìn)行分析，選擇最具代表性的樁體進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗，確定測試點開展單樁復(fù)合地基載荷試驗[4]。該工程選取四標(biāo)段中300 m為試驗段，選取其中18根樁進(jìn)行性能試驗，單樁最大試驗荷載為260 kN，部分單樁靜載試驗結(jié)果如表1所示。

后選取285號、386號和482號三根樁為研究對象繪制單樁荷載P—沉降S曲線。經(jīng)分析，測試所選單樁豎向抗壓極限承載力平均值為130 kN，符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);曲線變化平緩，無明顯拐點。

3.2 單樁復(fù)合地基載荷試驗

該工程選取18處進(jìn)行復(fù)合地基載荷試驗，各處最大荷載測試值為240 kPa，選取294號、363號和452號三處單樁復(fù)合地基進(jìn)行分析，粉噴樁單樁復(fù)合地基承載力平均特征值為120 kPa，符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);曲線變化平緩，無明顯拐點。

4 結(jié)束語

綜上所述，粉噴樁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化推廣應(yīng)用對城市道路軟土地基的施工處理有很大的影響。在工程建設(shè)中，需在明確工程粉噴樁的施工應(yīng)用技術(shù)流程的根本基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確控制工程粉噴樁應(yīng)用施工技術(shù)要點，確保軟土地基加固效果。以本文所選工程案例可知，根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況確定工藝參數(shù)，選擇適宜的施工材料，嚴(yán)格按照規(guī)范流程施工，后測試可知單樁荷載、承載性均符合設(shè)計要求。由此，粉噴樁應(yīng)用于城市道路軟土地基處理，對于提高地基穩(wěn)固性具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜廣印，李海濤，劉松玉，等.粉噴樁施工過程對樁周土影響機理分析[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，40

（4）：835-839.

[2]馬亮，王歡，王選倉.粉噴樁處治公路軟基沉降影響因素及效果評價[J].公路工程，2014，39（5）：227-231+240.

[3]謝勝華，劉松玉，杜廣印.釘形粉噴樁加固海相軟土地基的現(xiàn)場試驗研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，2012，47（2）：204-

209.

[4]曹云，孟云梅.粉噴樁—土工格柵復(fù)合地基聯(lián)合加固高速公路軟基機理研究[J].公路工程，2012，37（6）：122-124+142.