摘 要：目前, 粉噴樁技術(shù)已經(jīng)成為一種軟土路基加固的有效方式。但是, 粉噴樁的工作機(jī)理滯后于工程實(shí)踐, 且在工程實(shí)踐中存在有忽視影響粉噴樁質(zhì)量因素的現(xiàn)象。文章結(jié)合安徽省某沿江高速公路工程路基工程軟土地基加固為工程背景, 對(duì)粉噴樁工作機(jī)理展開探討, 對(duì)其施工技術(shù)要點(diǎn)、質(zhì)量控制措施等進(jìn)行討論、分析, 為粉噴樁技術(shù)更好的應(yīng)用于實(shí)踐提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：軟土路基; 粉噴樁技術(shù); 路基加固

　　在高速公路路基工程中常遇到大量軟土地基。軟土因具有天然強(qiáng)度低、壓縮性高、地基承載力小、滲透系數(shù)小等特點(diǎn), 一般不能直接用作路基地基, 往往要經(jīng)過加固處理, 提高軟土地基的強(qiáng)度, 減少沉降量, 增加承載力和穩(wěn)定性[1-2]。對(duì)于軟土路基的加固問題, 我國(guó)的專家、學(xué)者進(jìn)行了大量了研究工作, 提出了CFG樁加固、擠密樁加固、塑料板排水、化學(xué)加固等多種軟土路基加固方法。20世紀(jì)80年代以來(lái), 以水泥、石灰、粉煤灰等材料作為固化劑, 利用深層攪拌機(jī)械在原位軟土中進(jìn)行強(qiáng)制攪拌, 經(jīng)過物理化學(xué)作用所形成的粉噴樁復(fù)合地基, 因其承載力高、沉降量小、施工速度快、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn), 在軟土地基加固中有很大發(fā)展, 并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[3-5]。但是, 粉噴樁的工作機(jī)理滯后于工程實(shí)踐, 且工程實(shí)踐中存在有忽視影響粉噴樁質(zhì)量因素的現(xiàn)象, 因此有必要對(duì)粉噴樁的工作機(jī)理、粉噴樁處理軟土地基的施工要點(diǎn)、質(zhì)量控制進(jìn)行討論、總結(jié)。

　　1 粉噴樁的加固機(jī)理及特點(diǎn)

　　粉噴樁處治軟基屬于深層攪拌法中的一種, 適合于加固各種成因的飽和軟粘土, 常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。它是利用壓縮空氣向軟弱土層中輸送石灰、水泥等粉狀加固料, 使其與原位軟弱土混合、壓密, 通過加固料與軟弱土之間的離子交換作用、凝聚作用、化學(xué)結(jié)合作用等一系列物理化學(xué)作用, 使軟弱土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的柱狀加固土, 它與原位軟弱土層組成復(fù)合地基, 提高軟土地基承載力, 減少地基沉降量。軟土的主要成分為二氧化硅、三氧化鋁, 加固料水化后的主要成分為氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鐵酸鈣, 其加固過程主要是通過軟土與加固料水化后產(chǎn)物之間的化學(xué)反應(yīng), 反應(yīng)式如下所示:

　　粉噴樁在軟基處理中, 優(yōu)點(diǎn)較多, 主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):(1) 粉噴樁是將原狀土與水泥等在轉(zhuǎn)機(jī)下進(jìn)行攪拌, 因此對(duì)周圍建筑物的影響度很小;(2) 粉噴樁樁在施工時(shí), 對(duì)周邊的環(huán)境造成的污染很小, 且施工容易操作;(3) 對(duì)原狀土的利用率較高, 粉噴樁釆用水泥或石灰等膠結(jié)材料能很好的改善原狀土的力學(xué)性能;(4) 當(dāng)粉噴樁成型后, 復(fù)合地基的重度與原狀土重度相差不大, 不會(huì)造成下臥層的沉降;(5) 費(fèi)用相對(duì)較低, 可以根據(jù)施工要求及土質(zhì)差異, 合理的選擇粉噴樁的類型及施工的形狀, 如圖1所示 (a1、a2為樁中心距) 。

　　2.1 工程概況

　　安徽省某沿江高速公路工程某路基工程合同段所經(jīng)地域地勢(shì)低平坦蕩、水網(wǎng)交錯(cuò)、河湖眾多, 區(qū)內(nèi)水系十分發(fā)達(dá), 且地下水位高、土體含水量大、壓縮性大、地質(zhì)條件差, 主要以淤泥、淤泥質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粘土、飽和粘性土為主, 多呈軟塑狀, 范圍大小不一, 厚度為2.0m~6.0m, 局部大于6.0m, 軟土地基普遍力學(xué)強(qiáng)度較低, 為中~高壓縮性土。

　　2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

　　本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)指標(biāo) (如表1所示) , 采用粉噴樁進(jìn)行地基加固, 粉噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)為樁徑50cm, 樁距1.1~1.3m, 樁長(zhǎng)為12~15m, 穩(wěn)定材料選擇等級(jí)不小于42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥, 水泥噴入量為45kg/m~60kg/m。以90d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度, 90d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa。齡期達(dá)到90d后做承載試驗(yàn), 單樁承載力基本值應(yīng)大于140k N。

　　2.3 施工技術(shù)要點(diǎn)

　　(1) 施工前組裝架立噴粉樁機(jī), 檢查主機(jī)各部的連接, 液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)各部分安裝調(diào)試情況及灰罐、管路的密封連接情況是否正常, 做好必要的調(diào)整和緊固工作, 排除異常情況后, 方可進(jìn)行操作。灰罐裝滿料后, 進(jìn)料扣應(yīng)加蓋密封。(2) 考慮天然含水率、水泥摻入比例、攪拌均勻性對(duì)樁體質(zhì)量的影響。(3) 樁體噴粉要求一氣呵成, 不得中斷, 噴粉壓力控制在0.5~0.8MPa。(4) 當(dāng)鉆頭提升到高于樁頂面約500mm, 噴粉系統(tǒng)停止向孔內(nèi)噴射水泥時(shí), 樁體即告完成。為保證質(zhì)量, 上部1.5~2.5m可復(fù)鉆孔噴粉一次。(5) 重復(fù)上、下攪拌, 為使軟土和水泥粉體攪拌均勻, 第二次再次將攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)下沉, 再次攪拌, 當(dāng)攪拌頭端接近樁頂位置時(shí), 持續(xù)攪拌3min后才拔出攪拌頭, 復(fù)攪長(zhǎng)度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的1/3。(6) 嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工, 確保軸線位置、設(shè)計(jì)深度、樁徑、垂直度、鉆桿傾斜度、單樁噴粉量在允許偏差之內(nèi)。

　　2.4 粉噴樁質(zhì)量控制措施

　　(1) 施工前, 對(duì)水泥采取隨機(jī)抽樣送檢, 確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后方可使用。(2) 試機(jī), 以確保施工設(shè)備各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常, 計(jì)量設(shè)備、壓力表等完好無(wú)缺, 同時(shí)應(yīng)檢查各項(xiàng)施工參數(shù), 每臺(tái)機(jī)均應(yīng)配深度計(jì), 以便準(zhǔn)確記錄樁深。(3) 定期檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度, 對(duì)使用的鉆頭應(yīng)定期復(fù)核檢查, 其直徑磨耗量不得大于20mm。(4) 嚴(yán)格控制噴粉標(biāo)高和停粉標(biāo)高, 在提升過程中不得中斷噴粉, 確保樁體有效長(zhǎng)度, 嚴(yán)禁在未噴粉的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。(5) 為保證樁體的強(qiáng)度和噴粉的均勻性, 整個(gè)樁體在第一次噴粉攪拌結(jié)束后對(duì)樁頂2m范圍復(fù)噴一次, 并對(duì)整個(gè)樁體需進(jìn)行第二次復(fù)攪措施, 只攪拌不噴粉, 確保固化料與地基土均勻拌和。(6) 施工設(shè)備必須配置良好的粉料計(jì)量裝置、壓力表、樁孔深度刻度盤等計(jì)量裝置, 嚴(yán)禁不合格設(shè)備的投入使用。(7) 施工前對(duì)攪拌機(jī)械、注漿設(shè)備、制漿設(shè)備等進(jìn)行檢查維修, 灰漿拌和機(jī)攪拌時(shí)間不少于2min, 打樁時(shí), 提高攪拌次數(shù), 降低鉆進(jìn)速度, 邊攪拌, 邊提升, 提高拌和均勻性。(8) 注漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行, 不得中斷, 每天加固完畢, 用清水清洗泵和輸漿管路, 防止堵塞。(9) 在噴粉成樁過程中遇有故障面停止噴粉時(shí), 第二次噴粉接樁時(shí), 其噴粉重疊長(zhǎng)度不得小于1m。(10) 成樁28d后在樁體上部 (樁頂以下0.5m、1.0m、1.5m) 截取3段樁體 (每段長(zhǎng)度約為500mm) 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)足尺樁身無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn), 檢查頻率為2‰, 工業(yè)廢水處理設(shè)備和鍋爐補(bǔ)給水處理設(shè)備區(qū)域各不小于2根樁。

　　2.5 效果分析

　　在施工中嚴(yán)格按照上述的施工要點(diǎn)和施工質(zhì)量控制措施進(jìn)行該軟土路基的加固, 取得的很好的加固效果, 通過對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)度分析發(fā)現(xiàn), 其路基堅(jiān)固前后的強(qiáng)度提高了2.5-5倍。說明按照規(guī)定的施工要點(diǎn)和施工質(zhì)量控制措施, 粉噴樁技術(shù)在軟土路基加固中可以取得較好的加固效果。

　　3 結(jié)論

　　(1) 明晰粉噴樁加固機(jī)理、制定質(zhì)量控制措施、嚴(yán)格按照施工技術(shù)要點(diǎn)施工, 對(duì)粉噴樁的質(zhì)量控制有重要的作用。(2) 在軟土路基加固中, 使用粉噴樁進(jìn)行軟土路基加固, 可以提高地基承載力2.5~5倍, 沉降量小、穩(wěn)定性好、加固效果好。

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