淺析粉噴樁施工工藝及質(zhì)量控制

1、工程概況

    新建滬蘇浙高速橫扇互通至230省道連接線工程，起點(diǎn)230省道，終點(diǎn)橫扇太湖漁灣，全長約2.67公里。通過對施工沿線的現(xiàn)場調(diào)查和《工程勘察報(bào)告》顯示：K0+012.65~K0+600段填土較高，且處于河塘段落，根據(jù)地質(zhì)勘查揭示，塘底浮淤下有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，厚度約為2.5m；K0+760~K1+500段填土較高，且處于河塘段落，根據(jù)地質(zhì)勘查揭示，塘底浮淤下有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，厚度約為2.5m；沿線橋頭兩側(cè)約50m范圍內(nèi)素填土下粉土層較薄，其下為厚度平均3m左右的淤泥質(zhì)土層。為降低路基工后沉降，提高道路路基承載力及穩(wěn)定性，降低橋頭路基工后沉降，根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用粉噴樁處理。

2、軟基特點(diǎn)及危害、粉噴樁定義

    2.1 軟基特點(diǎn)

    軟土是有天然含水量大、壓縮性高 、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土，主要有淤泥、淤泥質(zhì)土及泥炭。軟土的抗剪強(qiáng)度低，填土后受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動或較大的沉降，從而導(dǎo)致路基的破壞。在較多的荷載作用下，地基易發(fā)生整體剪切、局部剪切或刺入破壞、造成路面沉降和路基失穩(wěn)。

    2.2 粉噴樁定義

    粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式,它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的攪拌機(jī)械就地將軟土和固化劑(漿液狀和粉體狀)強(qiáng)制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。

    在軟基上修筑路基，為了保證路基的水穩(wěn)性、整體穩(wěn)定性、地基變形量控制，采用粉噴樁施工方案必須采取一系列措施，應(yīng)從粉噴樁的設(shè)計(jì)，配合比試驗(yàn)（材料要求及水泥摻量的確定），粉噴樁的試樁，粉噴樁的施工工藝，粉噴樁施工過程質(zhì)量控制與管理等方面考慮。

3、粉噴樁施工方案實(shí)施

    3.1粉噴樁的設(shè)計(jì)

    Ⅰ、（適用于起點(diǎn)~K0+600段）粉噴樁設(shè)計(jì)樁頂高程2.5m，樁徑0.5m，樁距為1.2m，樁長5.0m，在平面上呈正三形布置(布置區(qū)域邊線與構(gòu)造物基礎(chǔ)輪廓線平行)，并處理至路基反壓護(hù)道邊。

    Ⅱ、（適用于K0+760~K1+500及橋頭段）粉噴樁設(shè)計(jì)樁頂高程1.8~2.0m，樁徑0.5m，樁距為1.5m，樁長5.0~5.5m，在平面上呈正三形布置(布置區(qū)域邊線與構(gòu)造物基礎(chǔ)輪廓線平行)，并處理至人行道坡腳邊。

    樁身設(shè)計(jì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為：R7=0.5Mpa，R28=0.75Mpa，R90=1.0Mpa。為了保證粉噴攪拌樁的質(zhì)量，施工時(shí)要求粉噴樁必須進(jìn)行全程復(fù)攪。

    3.2配合比試驗(yàn)（材料要求及水泥摻量的確定）

    粉噴樁的水泥摻量由室內(nèi)配合比試驗(yàn)確定。根據(jù)土樣天然含水量、孔隙比的不同，水泥摻入量應(yīng)相應(yīng)變化。施工前進(jìn)行水泥土的配合比試驗(yàn)。配合比試驗(yàn)的目的是確定合理的摻灰量。配合比試驗(yàn)的內(nèi)容包括：

    a.地基土試驗(yàn)

    在現(xiàn)場三個(gè)不同地點(diǎn)鉆取軟土原狀土樣，進(jìn)行物理及力學(xué)試驗(yàn)。

    b.水泥試驗(yàn)加固料

    水泥采用吳江三獅生產(chǎn)的P.0 42.5硅酸鹽水泥，所購置的水泥必須在有效期內(nèi)使用，嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。同時(shí)分批對所用水泥進(jìn)行檢測以控制水泥的質(zhì)量。

    c.水泥土試驗(yàn)

    水泥土強(qiáng)度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：R7d≥0.5Mpa，R28d≥0.75Mpa，R90d≥1.0Mpa

    水泥土的配比已委托蘇州交通工程試驗(yàn)檢測中心有限公司進(jìn)行配合比驗(yàn)證，目前50kg/m的水泥土7天強(qiáng)度為0.69Mpa（具體見試驗(yàn)報(bào)告）。

    3.3粉噴樁的試樁

    一切準(zhǔn)備工作結(jié)束后，提出書面開工申請，并請監(jiān)理人員到場進(jìn)行試樁，確定成樁的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

    a、確定鉆進(jìn)速度、提升速度、提升時(shí)的管道壓力及噴灰時(shí)管道壓力等技術(shù)參數(shù)。

    b、水泥攪拌的均勻程度，掌握下鉆及提升的困難程度，確定合適的技術(shù)處理措施。成樁試驗(yàn)的樁數(shù)為每種配合比各6根樁。

    試樁結(jié)束后及時(shí)整理各種技術(shù)參數(shù)，并形成正式的試樁報(bào)告，報(bào)請監(jiān)理組審批。接到監(jiān)理組下發(fā)的開工通知后即可掛牌進(jìn)行施工。

    3.4粉噴樁的施工工藝

     (1)定位：按設(shè)計(jì)圖紙（樁位平面布置圖），現(xiàn)場用鋼尺定出粉噴樁樁位，并用竹簽插入土層作標(biāo)記，誤差不大于5cm，機(jī)具移至樁位處并使鉆頭正對竹簽，復(fù)核機(jī)架的垂直度。

    (2) 鉆機(jī)就位使鉆桿垂直，鉆頭對準(zhǔn)樁位，然后檢查導(dǎo)向桿的垂直，并將噴氣口(水泥干粉噴射口)清理干凈。啟動空壓機(jī)送氣，氣壓一般為0．30 MPa～0．35 MPa，鉆機(jī)正轉(zhuǎn)并垂直鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度一般采用0．5 m／min～0．8 m／min，直鉆至要求深度。當(dāng)攪拌頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)，根據(jù)土質(zhì)情況和要求的噴灰量，加大空氣壓力，同時(shí)開啟貯料筒的閥門，使水泥于粉隨壓縮空氣，通過攪拌翼下部的孔口，噴入土中，此時(shí)應(yīng)邊噴邊攪拌邊提鉆桿。樁徑為50㎝，要求噴入灰量不小于50 kg／m，噴灰時(shí)的空氣壓力一般為0．4 MPa。當(dāng)鉆頭提升至樁頂標(biāo)高時(shí)，停止噴粉，但仍需攪拌。

    (3) 復(fù)攪：當(dāng)鉆頭提至地面標(biāo)高時(shí)，再按上述鉆進(jìn)的方法下鉆，此時(shí)只攪拌不噴粉，復(fù)攪轉(zhuǎn)速采用30 r／min～50 r／min，邊攪拌，邊提升，邊壓實(shí)。

    (4) 當(dāng)鉆頭提升至地面下30～50cm時(shí)停止送灰，關(guān)閉送灰機(jī)。此時(shí)鉆機(jī)迅速換檔，重復(fù)攪拌，直至電流表達(dá)到70A以上停止復(fù)攪。

    (5)復(fù)攪結(jié)束后，關(guān)閉空壓機(jī)，消散所有管道壓力，鉆機(jī)主電機(jī)停機(jī)。

    (6)開啟液壓步履，鉆機(jī)移位到下一個(gè)樁位按以上步驟繼續(xù)施工。

4、質(zhì)量控制及施工注意事項(xiàng)

    （1）粉噴樁施工在清除地表雜草、淤泥后進(jìn)行，樁尖要求穿過淤泥層，進(jìn)入持力層50㎝以上，施工時(shí)采用二次攪拌工藝以保證均勻性。

    （2）粉噴樁水泥用量暫定為50㎏/m，應(yīng)采取嚴(yán)格控制措施,以確保28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

    (3)為保證水泥攪拌樁的垂直度，應(yīng)注意起吊的設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度，每機(jī)必須懸掛錘球且垂線長度不小于4米，并每樁測垂直度，且垂直度偏差不得大于1.0%。樁位偏差不得大于5cm。

    (4)嚴(yán)格控制鉆孔下鉆深度、確保噴粉量達(dá)到設(shè)計(jì)確定的實(shí)際施工水泥用量，下鉆深度的控制可在機(jī)架上用紅油漆按每格一定的下鉆深度進(jìn)行標(biāo)注,樁長不得小于設(shè)計(jì)樁長或經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場確認(rèn)的施工樁長，單樁水泥用量不得少于設(shè)計(jì)水泥用量，水泥粉噴樁每延米水泥用量誤差不得超過5%，并應(yīng)有專人記錄每根樁的水泥用量。

    (5)粉噴樁機(jī)每次下鉆或提升的時(shí)間必須有專人記錄，時(shí)間誤差不得大于5秒，提升前要有等待送粉到達(dá)樁底的時(shí)間，防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況，具體時(shí)間隨機(jī)械類型與送粉管長度而變化，應(yīng)根據(jù)試樁確定。

    (6)應(yīng)在全樁長范圍內(nèi)重復(fù)攪拌一次，以增加水泥土均勻性。復(fù)攪宜一次完成。

    (7)供粉必須連續(xù)，拌和必須均勻，如發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時(shí)，應(yīng)在3小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴措施，補(bǔ)噴重疊以不小于1.0m為宜，否則應(yīng)重新打設(shè)，新樁距報(bào)廢樁的凈距離不能大于樁距的15%，宜緊貼成重疊1/3樁徑，并填報(bào)在事故記錄中備查，所有接樁及補(bǔ)樁都必須報(bào)現(xiàn)場監(jiān)理批準(zhǔn)并做好記錄。

    (8)對輸粉管要經(jīng)常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長度以30～60m為宜，對使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于10mm，但也不宜采用直徑過大的鉆頭(以不大于設(shè)計(jì)樁徑30mm為宜，以免影響樁身成型質(zhì)量)。

    （9）每根樁開鉆后必須連續(xù)施工(包括復(fù)攪)，嚴(yán)格控制噴灰時(shí)間和停灰時(shí)間，不得間斷。嚴(yán)禁在未噴灰的情況下提升鉆桿。

    4.6特殊情況保障措施

    當(dāng)施工中遇到停電、機(jī)械故障等原因而中斷噴粉時(shí)應(yīng)在3h內(nèi)，采取重鉆補(bǔ)噴、復(fù)攪等措施，補(bǔ)噴的重疊長度應(yīng)不小于1.0 m，并在施工原始記錄里填報(bào)備查。

5、結(jié)束語

    (1)粉噴樁施工過程中，通過施工前“試樁”工藝確定相關(guān)參數(shù)及工藝，加強(qiáng)對粉噴樁施工藝監(jiān)控，從而達(dá)到對粉噴樁施工質(zhì)量的有效控制。
    (2)與其他軟基處理方法相比，粉噴樁強(qiáng)度形成快，地基沉降小，能減少預(yù)壓時(shí)間，加快后續(xù)施工的進(jìn)度。
    (3) 粉噴樁的施工質(zhì)量是關(guān)系到道路建設(shè)成敗的重要因素。粉噴樁屬于隱蔽工程，如施工質(zhì)量不好，一旦被路堤等構(gòu)筑物所覆蓋，便構(gòu)成隱患且不好檢查及補(bǔ)救。因此，緊抓施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴(yán)格控制才能確保工程質(zhì)量。

6、參考文獻(xiàn)

（1）中華人民共和國鐵道部部頒《粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范》（TB10113-96）北京：人民交通出版社.

（2）JTJ 017-96《公路軟土地基路基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（m）北京：人民交通出版社.

（3）滬蘇浙高速橫扇互通至230省道連接線工程SG2010-01(HSLJ) 《投標(biāo)設(shè)計(jì)文件》.

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)