軟基處理粉噴樁施工控制汪榮勤（江西公路橋梁工程局 南昌 330000）摘 要：針對軟土地基高填方路填土沉降難以控制，通過馬蕪高速公路粉噴樁處理軟土地基的成功實踐，旨在介紹粉噴樁的施工過程中取得的經(jīng)驗和各種檢測手段。關鍵詞：道路工程；軟基處理；粉噴樁；控制39 / 40 前言馬蕪高速公路路基工程K36+050-K38+652段屬長江下游地帶。該段軟土成因復雜，構(gòu)成多元土結(jié)構(gòu)，空間分布差異大，層位復雜。軟土的厚度變化大，性質(zhì)差異大。根據(jù)沿線地基勘探表明，分為三個地質(zhì)層：I層軟塑狀低液限粘土，分布連續(xù)，深度02.3m。II層以流塑狀淤泥低液限粘土為主，局部為淤泥質(zhì)低液限性粉土，間夾低液限粉土質(zhì)砂、低限粘土，深度為2.37m左右。III層以軟硬塑狀低液限粘土為主，間夾中密狀低液限粉土質(zhì)砂，壓縮性低，深度為714m左右。通過計算分析，在小型構(gòu)造物及橋臺處進行深層地基處理，設計上采用粉體噴射攪拌樁（干法）處理軟基，通過粉噴樁的間距來控制結(jié)構(gòu)物的工后沉降。1 施工原理1.1原地基結(jié)構(gòu)原地基的結(jié)構(gòu)表明：天然含水量、天然孔隙比的偏大，使得天然土的承載力偏低。通過粉噴樁處理以提高地基的整體承載力。樁體中的水泥土表明：水泥土強度與水泥水化物中的水化硅酸等水化物（CSH）的生量成正相關關系，CSH在水泥土中的作用是膠結(jié)作用，從而達到減少原天然土孔隙比的效果，同時水泥土含水量比摻灰前天然土的含水量要降低4%8%1.2粉噴樁施工粉噴樁施工是通過帶三葉片的渦輪鉆頭將水泥粉和粘土進行強制拌和，從而達到提高地基承載力的目的。2 施工工藝采用粉噴樁專用機械設備，打深能力不少于18m，成樁直徑50cm，施工工藝：樁位放樣鉆機就位檢驗樁機整平機體高壓氣打開噴粉孔鉆進到設計深度反轉(zhuǎn)提鉆并噴水泥粉至原地面以下30cm停止噴粉重復攪拌反轉(zhuǎn)提升至地表成樁結(jié)束施工下一根樁。3 設計參數(shù)3.1強度參數(shù)28天齡期取芯強度R28大于0.8Mpa、90天齡期取芯強度R90大于1.2Mpa、90天做靜荷載試驗，單樁承載力大于140Kpa，復合地基承載力大于120Kpa。3.2沉降控制標準一般路堤工后沉降控制標準為0.2m；涵洞通道結(jié)構(gòu)物處工后沉降的控制標準為0.2 m；橋臺橋頭段工后沉降的控制標準為0.1m。3.3按規(guī)范執(zhí)行現(xiàn)場施工嚴格按軟基處理施工規(guī)范執(zhí)行（見表1）表1項次項目單位允許偏差檢查方法和頻率1樁距Cm10檢查2%2樁徑Mm不少于設計檢查2%3樁長Cm不少于設計查施工記錄4豎直度%不少于設計查施工記錄5單樁噴粉量%不少于設計查施工記錄6強度Mpa不少于設計抽查0.5%4 施工前的準備4.1原材料粉噴樁加固材料選用業(yè)主指定的32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥，項目部對水泥的采購、貯存及使用統(tǒng)一管理。水泥進入工地后存放在水泥棚中，為了避免水泥在棚中受潮，在地面上擱置木板支架作支墊。水泥入庫、出庫后嚴格登記水泥臺帳，以便在施工時能及時核對每天完成的噴粉樁數(shù)量和水泥用量是否相符。每批水泥進場后，項目部實驗室及時按頻率抽檢，檢測水泥各種物理性能，必要時送總監(jiān)辦抽檢。4.2摻灰量配比確定4.2.1土樣物理性質(zhì)實驗 試樁前，項目部試驗室將分別選取有代表性位置進行鉆孔取不同層面的天然土樣。對取出的土樣進行物理性質(zhì)的實驗（見表2）：表2 各項指標土類別深度天然含水量天然孔隙比壓縮模量(Mpa)壓縮系數(shù)(Mpa-1)第一層02.3m36.4%1.0313.470.59第二層2.37m37.6%1.0523.130.63第三層714m55.5%1.6151.891.382無側(cè)限抗壓強度Kpa180016001400120010008006004002000 7 14 28 60 90齡期/天45kg/m 50kg/m 55kg/m4.2.2摻灰量的確定 通過室內(nèi)45kg/m 、50kg/m、55kg/m三種灰劑量的配比和試件抗壓強度試驗發(fā)現(xiàn)：隨著水泥摻量的增加，試件的無側(cè)限抗壓強度明顯增加（見圖2）；且不同摻灰量的水泥隨著齡期的增長，其無側(cè)限抗壓強度明顯增加（見圖3）。項目部在保證質(zhì)量、節(jié)約成本的前提下，選用50kg/m的摻灰量。摻灰量 kg/m無側(cè)限抗壓強度Kpa180016001400120010008006004002000100080060040020000 10 20 30 40 50 60 707天齡期 28天齡期60天齡期90天齡期圖1、圖24.2.3通過室內(nèi)配合比進行試樁 通過試樁來確定攪拌次數(shù)、噴灰量、下鉆的速度、提升速度及水泥泵中水泥粉壓力等參數(shù)。本標段試樁共10根，且必須待試樁成功后方可進行大規(guī)模的粉噴樁施工，試樁后芯樣的無側(cè)限抗壓強度作為樁身的標準強度。4.3檢測機具施工之前應先檢測粉噴樁鉆機上的計量器和打印設備的完好性、準確性。電腦計量器必須送往市以上的計量單位標定、校核，貼標簽進行密封后方可施工。4.4場地整平本標段粉噴樁均處于溝塘處，為了保證施工設備在施工現(xiàn)場能順利施工，整平場地十分重要，對原有的溝塘進行必要回填、整平。4.5配備相應的標志牌如施工技術參數(shù)標志牌，施工責任牌等。粉噴樁在施工過程中，項目部技術人員采用24小時全過程輪班旁站，業(yè)主和總監(jiān)辦24小時隨時檢查，按標志牌的內(nèi)容與現(xiàn)場進行核對。5 施工控制5.1施工放樣在粉噴樁施工前，根據(jù)路基寬度和設計參數(shù)在施工平面畫布樁圖。依布樁圖放出施工區(qū)域大樣，在每區(qū)域按設計樁距進行樁位放樣。橋臺位置布樁時，要保證灌注樁和粉噴樁有一定的間距，以確保灌注樁施工不出現(xiàn)坍孔。5.2現(xiàn)場控制項目部派專人負責粉噴樁的施工，要求粉噴樁施工進行24小時全過程旁站，且所有施工人員（包括技術員、施工員、機長）要求掛牌上崗，施工設備要求進行編號，主機塔架上標每m的刻度線（要求有反光標志），以便掌握鉆入深度、復攪深度、復攪速度。5.3為保證施工完樁體的豎直度能滿足設計或規(guī)范要求，在主機塔架上掛一重錘，通過鉆機支腿的升降來調(diào)整主機塔架的豎直度，從而確保鉆桿和樁體的豎直度。5.4檢查機具現(xiàn)場施工人員開鉆前檢查鉆機的計量器和打印機的完好性、準確性。隨時檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項技術參數(shù)，對不符合設計要求的樁體及時采取補救措施。5.5現(xiàn)場施工控制5.5.1控制鉆機速度 鉆機以慢速啟動鉆進，正常后換中速鉆進，當鉆頭接近設計深度時挽回慢速鉆進，鉆頭在原位轉(zhuǎn)動1min。為保證鉆桿中送粉通道的干燥，從鉆進開始到噴粉期間應連續(xù)輸送壓縮空氣。5.5.2提升噴粉攪拌 在確認水泥粉噴至孔底后，以1.08m/min的速度反轉(zhuǎn)提升，在提升的同時連續(xù)噴粉。當提升到設計停灰標高后，應慢速在原地攪拌12min。5.5.3重復攪拌 為保證樁體中水泥粉更均勻，須再次將鉆頭下鉆到設計深度，提升復攪時，速度仍控制在1.08m/min。5.6現(xiàn)場施工應注意事項5.6.1每根樁完成后，及時檢查電腦小票中的各種技術參數(shù)。如出現(xiàn)樁體中噴粉量不足時，應及時整樁復打，復打的噴灰量應不小于設計噴灰量。如出現(xiàn)機械故障噴粉中斷時，必須復打，復打重疊應超過1m。5.6.2嚴格控制噴粉提升時的速度和復攪速度，嚴禁尚未噴粉的情況下提升鉆桿作業(yè)。5.6.3貯灰罐容量應超過一根樁的灰量加50kg，當貯灰量不足時，不得對下一根樁進行施工。5.6.4施工過程中復攪時可能會出現(xiàn)卡鉆頭現(xiàn)象，因為經(jīng)噴過粉的粘土與鉆頭的磨擦阻力增大，從而出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。可以采用復攪時沿鉆桿加水減少磨擦阻力，以滿足整樁復攪的需要。5.6.5鉆頭經(jīng)過一段時間施工后，應卸下來檢查其尺寸，保證打出的樁體的尺寸能滿足規(guī)范要求，否則將予以更換。5.6.6粉噴樁固化劑是水泥粉。為防止噴粉時堵管，不僅要保證水泥不受潮，還應該在儲灰罐進口處設濾網(wǎng)，防止結(jié)塊的水泥或雜物進入儲灰罐。5.7現(xiàn)場技術人員、施工人員的職責：現(xiàn)場施工技術人員，施工人員嚴把噴粉量、提升速度及風壓三個參數(shù)關、以確保粉噴樁的成樁質(zhì)量。并做好現(xiàn)場記錄，及時整理資料并核對電腦小票中的各項技術參數(shù)，并確保樁距和數(shù)量均滿足設計要求。6 完成樁體的質(zhì)量檢驗6.1對成樁7天的粉噴樁檢測對成樁7天的粉噴樁，隨機按規(guī)定頻率進行以下幾項檢測：6.1.1外觀檢測 破去樁頭0.30.5 m表層水泥土，進行外觀檢測，檢測外觀是否圓順、水泥土是否密實、攪拌是否均勻。6.1.2用N10輕便觸探儀進行強度檢測 觸探部位距樁頭標高以下10 cm、150cm、270cm開始觸探，每10 cm觸探擊數(shù)應大于30擊，連續(xù)觸探30cm，累計不少于100cm，對達不到觸探擊數(shù)要求的粉噴樁，待28天齡期進行鉆芯取樣檢測。6.2 28天齡期的粉噴樁按5%頻率鉆芯取樣檢測6.2.1通過鉆取的芯樣檢測樁體噴粉和攪拌是否均勻、樁體有沒有斷粉現(xiàn)象，樁長是否達到設計要求。6.2.2對芯樣進行加工、磨制成等高試件做無側(cè)限抗壓強度，盡可能在芯樣上、中、下三個部位各磨制一組，一組三個試件，根據(jù)三個試件的代表值評定樁體強度。6.3單樁和復合地基承載力檢驗通過28天鉆芯取樣檢測評定不合格的施工面，將采用靜荷載試驗，檢驗復合地基承載力或單樁承載力。靜荷載試驗每施工面不小于3點，取三點的代表值確定其是否滿設計要求。7 現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)及結(jié)果分析7.1經(jīng)檢測部門做28天的取芯檢測芯樣光潔、連續(xù)、無斷樁現(xiàn)象，樁長均能滿足設計要求，芯樣磨制出的試件做抗壓試驗均能滿足設計要求（見表3）現(xiàn)場強度檢測數(shù)據(jù)表(單位:kpa) 表3齡期樁號7天14天28天K36+176橋臺490,470,440630,650,6601320,1280,1340K36+652通道460,420,430630,620,6501280,1260,1220K36+760箱涵410,430,460610,600,6401240,1270,1310蕪屯立交橋橋臺470,510,490630,710,6801350,1290,1310青弋江特大橋橋臺500,480,470670,700,6601320,1340,1290備注觸探儀檢測觸探儀檢測芯樣抗壓試驗7.2路基施工完后，經(jīng)6個月時間的加載預壓K 36+050 100 150 200 250 300 350 400 450 500理論計算沉降量實際沉降量500cm400cm300cm200cm100cm-10cm-20cmk36+050k36+500路基沉降曲線示意圖安徽省質(zhì)檢部門對路基橋涵作最后的沉降觀察：實際的工后沉降量均少于原理論計算的沉降量，從而達到減少工后沉降的目的（圖3和表4）圖3現(xiàn)場沉降橋檢測數(shù)據(jù)表（單位：cm） 表4 樁號數(shù)據(jù)理論計算沉降量實測沉降量3個月6個月12個月K36+176橋臺103,2,34,5,49,8,7K36+652204,5,