粉噴樁處理軟土路基的 施工工藝及質量控制研究

陳志軍

步入新時代以來，我國交通建設事業(yè)獲得快速發(fā)展，公路工程建設規(guī)模擴大，為快速強化軟土路基穩(wěn)固性，去除阻礙正常施工的地質環(huán)境因素，施工方必須合理運用粉噴樁技術，把握土層鉆探規(guī)律與樁體建造技巧，基于軟土地基本身的物理性質，制定完善的施工計劃，將分散的軟土凝聚為一個牢固的整體。本文主要分析了粉噴樁施工技術的基本原理與在現代公路工程中的應用價值，指出了粉噴樁技術的具體應用方式，總結了施工方可用的質量控制措施。

為快速加固路基、改變深層地質環(huán)境，施工方必須合理運用粉噴樁技術，在軟土層中添加大量水泥粉體，使之發(fā)揮吸收水分、強化沙土顆粒密度的作用，加固粘性土地基，促進強度較高、穩(wěn)定性突出的復合地基的形成。這一技術具備應用成本低廉、無振動、價格低等優(yōu)勢，在交通建設領域獲得了廣泛應用。

一、粉噴樁技術的原理與在路基加固環(huán)節(jié)的應用價值

隨著現代建筑業(yè)技術的發(fā)展與施工工藝的成熟，各類先進技術設備被用于公路工程中，可起到全面強化路基硬度與強度、縮短施工周期的特殊作用。施工人員可利用粉噴樁施工技術，對承載力較差、使用壽命較短的軟土路基進行加固處理，提升路基的承載力與結構強度，在不組織換填工作的前提下改善土壤環(huán)境，促進路基底部硬性水泥結構的形成與強化，形成與周邊土壤環(huán)境相符的路基基底。粉噴樁是一種技術含量較高的專業(yè)施工設備，可被用于處理地基、改善土壤環(huán)境，這一技術設備是基于真空空氣泵動原理制作而成的，可將含有較多化學材料的粉體在短時間內噴射到軟土地基之中，對位于一定深度的底部路基土層進行加固處理，讓粉體在擴張過程中不斷吸收土層中的水分，降低土層的黏性、透水性，使得土壤處于干裂狀態(tài)，粉噴樁所噴射的材料可誘發(fā)多種化學反應與物理反應，改變土層性質與土壤環(huán)境，促進人工地基的形成與進一步演化。通過粉噴樁噴射粉體構建而成的人工地基具備較長的使用壽命與承載力，其穩(wěn)定性高于一般的軟土地基，可提升地基的壓縮性，為后續(xù)施工留出足夠的空間。通過搭建復合式的人工地基，可全面提升地基的抗拉伸能力。技術人員可借助粉噴樁向軟土地基底層噴射大量液態(tài)水泥漿，通過合理配制并使用特殊材料，縮短復合式地基的形成時間，提升其強度與承載能力，對軟土進行固化、整合處理，讓軟土地基在短時間內快速沉降到指定位置。相對于其他類型的地基加固處理技術而言，粉噴樁技術具備成本低廉、見效快、施工時間短等特殊優(yōu)勢，可被用于大型公路建設工程之中，通過批量使用粉噴樁技術與配套的機械設備，可將軟土地基的振動控制在一定范圍內。施工方必須根據地基的基本性質、周邊地質環(huán)境因素，選擇更好的加固技術，減少鋼材、鋁材的使用量，控制施工成本。

二、利用粉噴樁技術處理軟土路基的有效施工工藝研究

1.做好施工準備工作

在組織開展粉噴樁施工之前，施工人員必須調整儀器使用方式，設置合理的內部技術參數，如氣壓、輸出功率、噴口直徑等，基于施工計劃，對必須大量使用的工程原材料進行核查、檢驗，評估材料的可用性與質量，針對水泥、石灰、鋼筋等材料，按照固定方案進行調配與改進，評估不同路段粉噴樁施工活動中的材料總用量。施工方技術人員可根據二維平面設計圖，在施工現場利用記號筆、移動激光信標等設備，標定粉噴樁施工樁位的具體位置，將標定誤差控制在10cm 以內，盡可能地為后續(xù)施工提供便利。施工人員還應做好重復性檢測施工，評估樁位具體標定位置與實際位置的差異大小，在施工現場附近搭設鋁合金結構的覆蓋篷，利用塑料膜、蓋板等器材，快速鋪設防水層，避免施工地點鋪設的水泥受到降水或潮濕空氣的影響。施工方必須基于工程檢測報告、樁位平面圖、土工測驗書等文件，在短時間內完成場地平整工作，結合施工圖紙，對工程現場進行整修，去除阻礙粉噴樁正常施工的障礙物與垃圾，避免樁位附近的碎石與小塊垃圾掉入路基底部。施工方必須組織開展多角度的廣泛測量活動，評估施工現場情況，標注出待施工軟土路基的具體位置，并準確測量不同施工樁體之間的相對距離。施工人員應當及時做好場地平整與清理工作，使得場地整平標高高于施工方案20cm 左右，如果經過測量發(fā)現高度不足，則必須在施工場地表面大范圍回填80cm 厚的砂礫土，以此全面提升地面承截力，分散地基所承受的壓力。

2.調試常用設備，組織規(guī)范化施工活動

在具體施工中，技術人員必須調整粉噴樁技術中鉆機設備的水平度與具體位置，使之按照預定計劃進行規(guī)范性施工，技術人員可提前測量鉆桿與軟土地基的垂直距離，使用全站式檢測儀進行測量，盡可能地縮小施工操作誤差，控制打樁點之間的距離，提升粉噴樁施工技術的應用效果。為避免鉆機在移動過程中發(fā)生位移并使得施工精確度下降，施工人員可在鉆機底板上安裝大塊重量較大的鋼板，使得鉆機在以最大功率進行施工的過程中不會因反沖力而發(fā)生位移，以此提升施工質量。施工方必須評估水泥材料與軟土地基在黏性、結構強度等不同領域的差異，基于施工要求，開展系統性檢測，評估水泥的抗壓強度。為保證粉噴樁技術得到正確應用，施工方可在開展軟土地基加固活動之前，組織實驗性施工活動，選擇位于不同地點的試驗樁開展噴射施工，檢驗常用技術設備的性能與建造工藝的可用性，準確設置可提升樁體穩(wěn)定性與水泥噴射范圍的技術參數，使之成為后續(xù)項目正常施工的可用依據與參考材料。針對含水量較高的軟土地基，施工方必須分析樁體的受力情況，在樁體發(fā)生位移或形變時，采用合理措施，在待填充的土層中補充更多水分，注入水泥漿或經過提純處理的水，使得軟土地基的含水量大于50%，以此保證樁體的穩(wěn)定性，在發(fā)現某路段粉噴樁施工的噴灰量不足時，必須組織開展補灰操作，保證其強度達到施工要求。在發(fā)生斷樁、設備停機等問題時，施工方必須找到導致問題的原因，清理斷樁遺留的材料，組織開展補樁與樁體修復活動。為避免出現粉體顆粒直徑不一堵塞噴射口的問題，施工人員應當對真空壓力機的基本參數如壓力、空氣壓縮效率進行調整，并及時清理噴頭，使得壓力機能夠噴射出直徑相同的粉體顆粒。

施工方必須調整鉆孔、噴灰等環(huán)節(jié)的施工方式，使得一線技術人員基于實際情況，控制好風壓與設備內部的氣壓，保證噴灰環(huán)節(jié)施工的正確性，根據軟土地基的深度、覆蓋范圍、地層氣壓大小，調整設備的風壓，以此保證粉體能夠快速達到指定位置。技術人員必須保證風壓的強度高于土層內部空氣壓力，避免發(fā)生設備停機、粉塵倒灌等問題，針對黏性較大、結構強度較高的土層，可適當調大風壓，讓粉料借助高速噴射的空氣流入軟土地基之中，改變地基的基本成分，技術人員還可操控鉆機，使之插入新形成的土層進行攪拌處理，使得水泥中的硅酸鹽、鋁酸鈣等化學物質和水發(fā)生化學反應，形成黏性較大、具備較強承載力的特殊物質，以此全面提升施工質量，縮短粉噴樁施工的時間周期。

3.控制水泥用量，提升樁體質量

在利用粉噴樁技術加固軟土地基時，必須根據施工要求與現場情況，調整粉體中的水泥材料摻入量，例如在制作樁體的過程中，必須提升水泥用量，使之超過正常樁體制作的水泥最大用量，使用質量較高、不含有雜質與異物的水泥材料。技術人員必須正確操作設備，讓鉆機沿著正確方向進行鉆探，鉆機鉆頭旋轉速度必須保持前后一致，采用順時針方向卷繞法完成向下掘進工作。在鉆進過程中，必須將鉆機的鉆探速度控制在每分鐘3 米左右，并同步操控真空噴射設備，使之同步噴射出粉體，做好樁體制作準備。在組織鉆進之前，技術人員還可使用小型振動設備，對鉆進點附近的軟土地基進行攪拌，提升其中土料的均勻度，避免噴射設備的出口被軟土所堵塞。在鉆機鉆進到6 到8 米深度時，必須適當地降低鉆頭的旋轉速度與鉆進速度，使之保持在每分鐘1 米左右，并使用重力探測設備對鉆頭在土層中所受壓力進行測量，評估其是否到達了進行噴射施工所需的土層深度。在達到相應深度后，技術人員可操控鉆機，使之進行反向快速旋轉，同步開啟真空泵動設備，使之沿著固定方向噴射出液態(tài)材料，將設備內部的氣壓調節(jié)到2 千帕左右，噴粉位置必須控制在鉆頭下方50 厘米處。在進行首次噴粉攪拌后，水泥與土發(fā)生水化作用，促使不均勻結核顆粒形成并逐步擴大，使水泥加固土對鉆桿的摩阻力大大增加，尤其是粘性地層，在攪拌時常會出現“粘鉆”現象，粉體可在短時間內逐步形成穩(wěn)固的樁體，技術人員可根據現場施工需求，在通向地基的通道中播撒固化劑，以此提升土層路基的穩(wěn)定性。在粉體逐步凝固的過程中，施工方必須及時關閉機械設備，使得管道內部空氣壓力逐步下降，使之與軟土地基內部氣壓保持完全一致，避免粉體噴射范圍過大導致地基強度下降。

三、提升粉噴樁技術應用效果的質量控制措施分析

為保證粉噴樁技術能夠得到正確應用，使得施工方能夠快速改變軟土路基土質與土壤成分，一線施工人員必須把握工程質量控制要點，做好現場施工監(jiān)督與管理工作，調整施工工藝與建造流程。在組織施工之前，必須對粉噴樁施工技術常用的設備、原材料進行檢查，調試鉆機與真空加壓機等設備，評估其能否在使用過程中發(fā)揮基本功能，觀察噴嘴和鉆頭是否出現磨損狀況，如果存在這種情況的話，需要及時更換設備，保證能夠符合實際施工的需要，主動淘汰使用時間較長、無法持續(xù)運作的老舊機械設備。施工方還應組織管道核查活動，評估鏈接地表與軟土地基的管道的密封狀況，采取措施全面加固施工現場提前安裝的零部件與打樁點標識。在組織噴粉活動時，必須保證施工的連貫性，避免外部因素打斷正常施工，在完成噴粉與后期攪拌工作后，可借助遠程探測設備與遙感設備，對軟土地基的變化狀況進行探測，評估新形成的地基所具備的穩(wěn)固性與沉降幅度，在路面的中心線附近設置觀測點，基于相關標準，組織開展檢測活動。一旦發(fā)生噴粉中斷、設備停機等問題，施工方必須及時在2 到3 小時內，組織復打活動，將粉體噴射范圍的重復面積控制在2 到4 平方米以內，在遭遇通道粉體堵塞等問題時，可使用小型振搗設備敲打堵塞管道，去除堵塞噴口的粉塵與其他類型的物質。由于粉噴樁技術的應用成本較低，樁體形成時間較長，返工容易消耗大量工程資源，不利于后續(xù)施工活動的正常開展，因此必須做好質量控制工作，對地基結構變化狀況、路基穩(wěn)定性進行現場檢測，詳細記錄噴粉量、噴射范圍、高低氣壓差等參數，嚴格控制粉噴樁的長度。

四、結語

通過合理運用粉噴樁技術加固公路工程中發(fā)現的黏性軟土路基，可有效減少地基的整體沉降量及水平位移量，可使得新形成的地基適應加荷速率，避免其形成過大的附加沉降等。在利用這一技術有效加固軟土地基后，地基整體性、水穩(wěn)定性及強度都有大幅度提高， 施工方必須組織質量檢測活動，評估樁體強度是否達到計劃標準。