水泥粉噴樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

路麗娜 朱鐵軍

摘要水泥粉噴樁廣泛應(yīng)用于加固軟土地基，粉噴樁的質(zhì)量必須滿足軟土地基的加固要求，本文結(jié)合實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)和體會，介紹了利用粉噴樁進(jìn)行軟基處理時，就如何保證軟基處理的施工質(zhì)量，應(yīng)采取哪些針對性的質(zhì)量控制措施，從而為類似工程的施工控制提供有益參考。

關(guān)鍵詞粉噴樁；軟土地基；施工工藝；技術(shù)措施

1.概述

粉噴樁也叫加固土樁，它是利用粉狀水泥(或石灰)等材料作加固化劑，在鉆孔過程中使用特制的深層攪拌機(jī)械將固化劑噴入軟土地基的深層，經(jīng)攪拌使原位土與固化劑均勻混合并發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體相互影響，共同作用承擔(dān)上部荷載的粉噴樁復(fù)合地基。由于粉噴樁具有能有效減少總沉降量、能承受較大的加荷速率、抗側(cè)向變形能力強(qiáng)、可大大縮短施工期等優(yōu)點(diǎn)，目前在高速公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛，特別是對于工后沉降控制要求較高的橋頭路基，采用粉噴樁+碎石墊層+土工布處理軟土地基，對于降低路基沉降過大出現(xiàn)橋頭跳車、路堤變形失穩(wěn)尤為重要。

在以往的工程實(shí)踐中，粉噴樁處理軟土地基施工中常存在如下一些問題：施工單位偷工減料，水泥用量難控制；均勻性差、強(qiáng)度低；沉降得不到有效減少，達(dá)不到設(shè)計意圖。因此，在施工過程中施工技術(shù)人員采取何種科學(xué)有效的質(zhì)量控制措施，來確保粉噴樁處理軟基的加固效果，成為了需要克服的技術(shù)難題。

2.施工工藝要求

（1）原材料的要求。粉噴樁水泥一般選用325或425的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥。施工中所用的水泥的品種和標(biāo)號應(yīng)符合設(shè)計要求。對購進(jìn)水泥必須經(jīng)過試驗(yàn)室抽檢，滿足規(guī)范的要求。

水泥的堆放應(yīng)該符合防雨、防潮的要求，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

（2）根據(jù)不同地基土的性質(zhì)，按設(shè)計要求選擇不同形式的施工方式和數(shù)量。

（3）施工后的粉噴樁的長度、直徑和間距應(yīng)滿足設(shè)計要求。

3.施工工藝及質(zhì)量控制

3.1施工準(zhǔn)備

1）施工勞動力安排，現(xiàn)場要有施工負(fù)責(zé)人、記錄員、安全員、機(jī)械操作員、投料員、電工等。2）施工前應(yīng)準(zhǔn)備下列施工技術(shù)資料：施工場地的工程地質(zhì)報告，粉噴樁設(shè)計樁位圖，原地面高程數(shù)據(jù)表，加固深度與?；颐娓叱桃约皽y量資料等。3）為了滿足粉噴樁施工工藝的要求，需對表層土進(jìn)行開挖場地平整、清除障礙，形成工作面便于施打。如場地低洼，應(yīng)回填粘性土；施工場地不能滿足機(jī)械行走要求時，應(yīng)鋪設(shè)土或碎石墊層。壓實(shí)度不小于85%。若地表過軟，應(yīng)采取防止機(jī)械失穩(wěn)措施。4）施工機(jī)具準(zhǔn)備。粉噴樁設(shè)備配有：粉噴樁鉆機(jī)、粉噴機(jī)、空壓機(jī)和貯灰罐。進(jìn)行機(jī)械組裝和試運(yùn)轉(zhuǎn)。5）粉噴樁的施工工藝根據(jù)設(shè)計要求的配合比和實(shí)測的各項(xiàng)施工參數(shù)通過試樁來確定。試樁7～9根，通過試樁來確定鉆進(jìn)速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴粉量等。粉噴樁所用的水泥應(yīng)符合設(shè)計要求，并有產(chǎn)品合格證，并經(jīng)室內(nèi)檢驗(yàn)合格才能使用。6）施工前首先進(jìn)行成樁擠密實(shí)驗(yàn)，樁數(shù)7～9根，如發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題應(yīng)適當(dāng)調(diào)整樁距、水泥量等參數(shù)。

3.2試樁

粉噴樁正式施工前要先進(jìn)行成樁擠密試驗(yàn)。粉噴樁施工前應(yīng)做好加固土室內(nèi)試驗(yàn)，根據(jù)設(shè)計要求的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，按28天齡期的試驗(yàn)成果求出合適的摻入比，28天齡期抗壓強(qiáng)度為1100KPa～1300KPa。以確定：1）要穿過軟土層的實(shí)際深度；2）了解各軟土的阻力，以確定鉆進(jìn)及提升速度和噴粉量。

施工要求：對含水量較大的軟土，提升速度要慢，風(fēng)量要大才能保證成樁質(zhì)量；對砂層，特別是粗砂層，提升速度應(yīng)較淤泥層快，風(fēng)量應(yīng)較淤泥層的小。

3.3三個重要施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施

粉噴樁在公路工程中屬于地下隱蔽工程，其質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于施工的整個全過程，施工員的技術(shù)旁站是最主要的工作，技術(shù)旁站重點(diǎn)要控制好三個重要施工環(huán)節(jié)和日水泥用量、日進(jìn)度兩個指標(biāo)。

3.3.1樁長按進(jìn)入持力層控制粉噴樁宜盡量打至持力層上，要穿透軟弱土層到達(dá)強(qiáng)度相對較高的持力層，并且進(jìn)入持力層50cm左右，在施工過程中，樁底設(shè)計標(biāo)高往往與持力層并不一致，施工單位容易出現(xiàn)樁長以設(shè)計標(biāo)高控制的現(xiàn)象，如在樁尖下尚留幾米軟土，則會有較大的工后沉降量，由于排水不暢，預(yù)壓很長時間也很難穩(wěn)定。故粉噴樁實(shí)際施工樁長應(yīng)按進(jìn)入持力層控制。判別是否進(jìn)入持力層的方法可由鉆機(jī)鉆到最深時的下鉆速度和電流表的讀數(shù)來判定，這兩個參數(shù)是在工藝試樁時確定的，一般是下鉆速度0.5米/分，電流值是額定電流值的125%以上。

3.3.2粉體計量控制粉噴樁的質(zhì)量好壞與水泥摻入量的多少及噴粉的均勻性有直接的關(guān)系，因此，如何來計量粉體是控制的關(guān)鍵。目前一般較為常用的是電子稱重法與鉆機(jī)深度相結(jié)合的計量裝置，它能在記錄上反映深度、相對應(yīng)每延米的噴粉量、總灰量等。粉體計量控制主要應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

要保證噴粉的均勻性，關(guān)鍵是掌握好鉆頭的提升速度。因水泥噴入為人工控制，必須避免出現(xiàn)為滿足每米噴粉量的要求，施工人員根據(jù)記錄器顯示湊數(shù)字，而導(dǎo)致出現(xiàn)噴粉不均勻的現(xiàn)象。對于直徑一定的粉噴樁來說，粉體發(fā)送器單位時間內(nèi)水泥的噴出量Q與攪拌軸提升速度可由下式來確定：

Q=π/4.D2.R.S.V

其中：D：鉆頭直徑（m）；

R：軟土的容重（t/m³）；

S：水泥摻入比；

V：鉆頭提升速度（m/min）

從開始噴灰到鉆頭處出灰有一定時間，鉆機(jī)鉆至樁底后，必須預(yù)噴停留一段時間，方可提鉆。停留時間由管道長度等確定。噴灰時，水泥在管道內(nèi)的輸送速度大約為1m/s，如管道長40米，鉆至樁底后即噴粉提鉆，則樁底實(shí)際少灰長度接近1米，反而攪動破壞了樁底原狀軟土，使沉降量加大。

3.3.3復(fù)攪控制水泥與土攪拌均勻程度是關(guān)系到粉噴樁樁體強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。大量的施工實(shí)踐已充分證明粉噴樁復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。鉆頭噴出的粉體往往呈脈沖狀，若不充分?jǐn)嚢瑁垠w在樁中呈現(xiàn)層狀，形成一種“夾生”，這樣的樁即使水泥摻入量再多也沒有強(qiáng)度。復(fù)攪的作用在于通過充分的攪拌使粉體與土及水得到比較完全的接觸與作用，促使樁體的形成。為了確保攪拌的均勻性，施工時要嚴(yán)格掌握好鉆機(jī)提升速度、攪拌葉旋轉(zhuǎn)速度等，并應(yīng)盡量采用全樁復(fù)攪以保證質(zhì)量。

4.結(jié)語

總而言之，要想確保粉噴樁的施工質(zhì)量，我們必須做好事前、事中及事后三個階段的全程控制，只有對每一道工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，并嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，才能確保粉噴樁的最終質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTJ017-96公路軟土地基路基設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范.北京：人民交通出版社.