利用粉噴樁技術(shù)加固軟弱地基需注意的幾個(gè)方面

劉　強(qiáng)　王建芬

摘要：粉噴樁是介于剛性預(yù)制樁、灌注樁柔性碎石樁之間的一種樁型，又稱(chēng)粉體噴射攪拌樁。其承載力與剛性樁接近，且施工中無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、安全可靠、速度快、造價(jià)低。它適用于處理各種成因的飽和軟粘土，包括回填土、淤泥土、粉質(zhì)粘土、粘土，在軟弱地基加固中得到了廣泛應(yīng)用。文章探討了利用粉噴樁技術(shù)加固軟弱地基需注意的幾個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：粉噴樁技術(shù)；軟弱地基；地基加固；土質(zhì)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TV553

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－2374(2009)17－0170－02

粉噴樁是介于剛性預(yù)制樁、灌注樁柔性碎石樁之間的一種樁型，又稱(chēng)粉體噴射攪拌樁。其加固地基原理是利用壓縮空氣，把水泥、生石灰粉等固化材料，通過(guò)專(zhuān)用深層攪拌機(jī)空心鉆桿的特殊噴灰口噴入地基內(nèi)部已被螺旋翼強(qiáng)制切削、攪動(dòng)的天然濕土地基上，使固化材料與地基土發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，并在反應(yīng)過(guò)程中吸水、發(fā)熱、膨脹，使攪拌均勻的灰土硬結(jié)，形成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的柱狀固體。其承載力與剛性樁接近，且施工中無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、安全可靠、速度快、造價(jià)低。它適用于處理各種成因的飽和軟粘土，包括回填土、淤泥土、粉質(zhì)粘土、粘土，在軟弱地基加固中得到了廣泛應(yīng)用。

一、利用粉噴樁技術(shù)對(duì)地質(zhì)條件的要求

對(duì)于擬采用粉噴樁技術(shù)的工程，除了進(jìn)行常規(guī)的地質(zhì)勘察外，還應(yīng)特別查明填土層的組成、土中的含水量及地下水的化學(xué)成分以及有機(jī)質(zhì)含量。

1、填土層中建筑垃圾、石塊含量與尺寸以及土層中有機(jī)質(zhì)含量指標(biāo)。填土層中過(guò)多的建筑垃圾與大尺寸的石塊會(huì)嚴(yán)重影響成孔速度；土層中有機(jī)質(zhì)含量超過(guò)2％時(shí)，對(duì)于加固土強(qiáng)度影響較大，要適當(dāng)加大摻灰量，否則地基加固效果不明顯。

2、土質(zhì)分析和地下水的化學(xué)成分分析。施工設(shè)計(jì)前應(yīng)實(shí)地取樣作土質(zhì)分析，了解土的礦物成分、含水量、有機(jī)質(zhì)含量、可溶鹽含量和總燒失量；作水質(zhì)分析，了解地下水的酸堿度(pH值)、硫酸鹽含量、侵蝕性等。根據(jù)土質(zhì)、水質(zhì)和工程要求，選用適宜的固化材料品種和早強(qiáng)、緩凝、減水等外加劑。地基土中過(guò)高或過(guò)低的含水量均會(huì)影響水化反應(yīng)的進(jìn)行。含水量過(guò)高時(shí)，可通過(guò)適當(dāng)提高粉體摻量，使成樁多吸收水分而充分固化；含水量過(guò)低，如低于30％時(shí)，應(yīng)通過(guò)外加水的辦法使拌合物充分固化。地下水化學(xué)成分中sO等離子含量較高時(shí)，使用普通水泥拌制的加固體勢(shì)必會(huì)受其侵蝕出現(xiàn)結(jié)晶性的開(kāi)裂、崩壞而喪失強(qiáng)度。選用抗腐蝕性水泥或摻加外加劑，使加固體中產(chǎn)生的結(jié)晶膨脹物質(zhì)控制在一定數(shù)量范圍內(nèi)，則可大大提高粉噴樁的抗侵蝕性能。

二、施工過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)方面

1對(duì)水泥、生石灰等固化材料的要求。根據(jù)有機(jī)質(zhì)的含量、可溶鹽的含水量、水的酸堿度和硫酸鹽的含量來(lái)確定固化材品種及摻和比。選取水泥作固化材料時(shí)，對(duì)水泥的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)要核驗(yàn)，禁止使用過(guò)期、變質(zhì)的水泥。對(duì)進(jìn)場(chǎng)水泥要檢查是否有合格證或進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告，并檢查其品種、標(biāo)號(hào)是否與設(shè)計(jì)文件相符合，對(duì)包裝，出廠日期等也須按規(guī)定進(jìn)行檢查。要注意水泥防雨、防潮。施工過(guò)程中要使用過(guò)濾網(wǎng)及時(shí)將雜物清除，以免造成管道堵塞。如果固化材料選用石灰，石灰應(yīng)為質(zhì)地純凈的一等石灰，氧化鈣和氧化鎂含量不少于85％，并應(yīng)磨細(xì)，最大粉粒應(yīng)小于0.2mm。

2、嚴(yán)格控制摻和比。施工過(guò)程中要采用專(zhuān)用電子稱(chēng)計(jì)量。摻和比不可過(guò)高，因?yàn)樵谝欢ㄏ薅葍?nèi)，粉體強(qiáng)度隨摻和比的增加而增加，但超過(guò)—定限度時(shí)，粉體強(qiáng)度增加效果不明顯，甚至降低。

3、控制好噴粉壓力。采用空壓機(jī)供壓時(shí)，風(fēng)壓要合適、穩(wěn)定。風(fēng)壓過(guò)高，粉灰會(huì)在短時(shí)間、短距離內(nèi)全部噴光，致使水泥超量，造成樁體縱向強(qiáng)度不均勻；風(fēng)壓過(guò)低，粉灰會(huì)因土體阻力噴不出來(lái)，達(dá)不到加固目的。一般灰罐壓力根據(jù)噴灰量要求比風(fēng)壓大0.02～0.05Mpa左右。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力過(guò)低時(shí)，應(yīng)將鉆機(jī)鉆至發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以下部位進(jìn)行空鉆，再進(jìn)行調(diào)壓，待正常提升鉆機(jī)，這樣就可避免出現(xiàn)斷樁，否則，因壓力過(guò)低噴粉量不足，又沒(méi)有復(fù)打，就會(huì)出現(xiàn)因該段樁體缺少粉體而出現(xiàn)斷樁事故。

4、施工過(guò)程中事故的處理。粉噴樁要求一次成樁，由于噴粉壓力不均勻而導(dǎo)致斷樁時(shí)，應(yīng)復(fù)噴重疊深度≥500mm，注意鉆頭不帶混進(jìn)鉆；中間因故停機(jī)時(shí)應(yīng)予重鉆；對(duì)于因灰面比較淺，上覆土層含水量小，被攪松散體顆粒大，出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象的，可通過(guò)在提桿時(shí)加水的方法解決；對(duì)于樁頭處因硬殼層粘土攪拌不均勻出現(xiàn)粉噴效果不明顯的，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求復(fù)攪復(fù)噴；對(duì)于樁端處，為保證質(zhì)量，鉆頭至樁底時(shí)應(yīng)原處旋轉(zhuǎn)10min以上，以便葉片對(duì)土壤的充分壓實(shí)及粉體的充分?jǐn)嚭停龠M(jìn)行復(fù)噴。此外，由于樁體受壓破壞一般在樁體下4～5倍樁徑處，在此范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加大噴粉壓力或進(jìn)行復(fù)噴，增加其強(qiáng)度。

三、試驗(yàn)方面的要求

工程開(kāi)始前，要做試塊試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)確定固化材料品種及外加劑摻量并提供合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。在該項(xiàng)試驗(yàn)中，一定注意含水量和養(yǎng)護(hù)條件。

四、質(zhì)量要求和檢驗(yàn)

1、質(zhì)量要求。(1)樁位偏差不大5=5cm，樁體垂直偏差不超過(guò)1.5％；(2)樁體強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，樁身連續(xù)均勻。

2、質(zhì)量檢驗(yàn)。(1)檢查原始記錄是否詳盡、如實(shí)，如有不符合要求的，應(yīng)采取補(bǔ)救措施；(2)按樁數(shù)2％作開(kāi)挖檢驗(yàn)，對(duì)樁頂以下10m附近進(jìn)行外觀檢查，量測(cè)直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)，樁身應(yīng)連續(xù)，灰土拌合應(yīng)均勻；(3)基槽開(kāi)挖后，應(yīng)組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等方面的有關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)槽，發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題的，及時(shí)研究解決方案。并須從開(kāi)挖外露樁體上取樣檢驗(yàn)，切取試件作室內(nèi)抗壓強(qiáng)度及壓縮試驗(yàn)；(4)于成樁7d時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入或輕便觸探(NIO)試驗(yàn)，根據(jù)擊數(shù)判斷樁體強(qiáng)度，暈是檢查樁頭質(zhì)量快速有效的方法，達(dá)不到要求時(shí)，及時(shí)采取補(bǔ)救措施；(5)做復(fù)合地基和單樁的靜載荷試驗(yàn)，以檢驗(yàn)加固效果。

五、工程實(shí)例

某市計(jì)劃生育服務(wù)中心托老康復(fù)中心工程，建筑面積約5000m²，長(zhǎng)64m，寬17m，高五層，磚混結(jié)構(gòu)。

據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該工程場(chǎng)地地層由雜填土、粗礫砂、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等組成，各土層分述如下：

第(1)層：雜填土，黑色，稍濕，可塑。

第(2)層：粗礫砂，黃色，濕—飽和，松散。該層承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=120kp。

第(3)層：強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，灰白色，受強(qiáng)風(fēng)化作用影響，巖石用手捻之，呈粗礫砂狀及粘土狀但可見(jiàn)原巖結(jié)構(gòu)。沖擊鉆進(jìn)容易。

該層承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=300KPa。

該工程原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)持力層落在第(3)層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上，挖到底用毛石砌上來(lái)。由于該場(chǎng)地地下水位很淺，且地基為松散粗礫砂，透水性強(qiáng)，如用降水法開(kāi)挖，僅降水開(kāi)挖費(fèi)用就達(dá)29萬(wàn)元，目施工難度大，工期長(zhǎng)。后決定改用粉噴樁處理地基，基礎(chǔ)底標(biāo)高提高至－2.1m(自然地坪下1.O.0～1.2m)，采用粉噴樁直徑傘φ500mm，樁長(zhǎng)1.8～3.0m(樁底落在第(3)層上，樁距1.0m×1.0m，樁數(shù)1594，造價(jià)14.8萬(wàn)元，實(shí)際工期22天)。

完工后，任選三點(diǎn)進(jìn)行了單樁復(fù)合地基靜力載荷試驗(yàn)，結(jié)果顯示，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為311KPa。

預(yù)算比較證明，采用粉噴樁處理地基，工程造價(jià)僅相當(dāng)于基礎(chǔ)底標(biāo)高提高后設(shè)計(jì)減掉的毛石費(fèi)用。為建設(shè)單位節(jié)省工程投資30余萬(wàn)元。

六、結(jié)論

粉噴樁作為一種有效的軟土地基加固技術(shù)，要達(dá)到其加固目的，既要深入分析地質(zhì)資料及地基土的物理、水化學(xué)指標(biāo)，選用合適的固化材料及摻和比，還要對(duì)施工過(guò)程中選用的材料及工藝嚴(yán)格控制。出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量事故時(shí)，要及時(shí)采取有效的補(bǔ)救措施。

作者簡(jiǎn)介：劉強(qiáng)(1967-)，男，山東廣饒人，東營(yíng)市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站高級(jí)工程師，研究方向：建筑工程質(zhì)量。