粉噴樁在高速公路軟土地基處理中的應用

王建軍

(山西晉城路橋建設有限公司，山西晉城 048000)

0 引言

粉噴樁加固軟土地基是一種行之有效的方法，其具有施工工期短、無公害、施工過程無噪聲、不排污、工后沉降小、對相鄰建筑物無不利影響等顯著優(yōu)點，但粉噴樁施工工藝復雜、技術難度較大，而且造價相對較高。

1 粉噴樁簡介

粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，它利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的攪拌機就地將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間發(fā)生的物理反應和化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的優(yōu)質地基。

粉噴樁一般用于處理表層軟土厚度大于3 m～4 m的軟土地基。適宜的土類為淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高的軟粘土。由于粉噴樁加固軟基效果顯著、施工工期短且工后沉降小，目前被廣泛應用于公路、鐵路、市政工程、民用建筑與機場等的軟基處理中。

2 粉噴樁在高速公路軟土地基處理中的具體應用

2.1 工程概況

某高速公路標段軟土主要分布在山間洼地、水田及水塘地段，由于地勢低洼、地下水豐富或地表積水，長期受水浸泡，而造成土質軟化及有機物的淤積，主要以淤泥、淤泥質粘土、飽和粘性土為主，多呈軟塑狀，范圍大小不一，厚度一般為0.5 m～6.0 m，局部大于6.0 m。軟土地基普遍力學強度較低，為中～高壓縮性土。

本工程粉噴樁設計參數(shù)為:樁徑50 mm，排距1.3 m，間距1.5 m，樁長以穿透軟、流塑層進入硬塑層不少于50 cm為原則，通常為6 m～8 m，用于粉噴樁的水泥為325號普通硅酸鹽袋裝水泥。根據地基含水量的大小，采用水泥噴入量為45 kg/m～60 kg/m。含水量在40%以下時，水泥用量為45 kg/m;含水量在40%～60%之間，水泥用量為50 kg/m;含水量在60%～70%之間，水泥用量為55 kg/m;含水量大于70%時，水泥用量為60 kg/m。設計要求水泥土28 d無側限抗壓強度不小于1.5 MPa。

2.2 主要施工工藝流程

測量放樣→機具就位、調整→預攪下沉至設計深度→噴粉攪拌提升至離地面30 cm處→重復攪拌下沉至設計深度→重復攪拌提升至離地面30 cm處→關閉攪拌機具→鉆機移位。

2.3 施工技術要點

1)場地清理、整平。

在軟基處理范圍內，清除地表有機土、耕植土及松散土層，清表深度根據現(xiàn)場實際情況確定，必須確保清表工作滿足技術規(guī)范要求。對清表后地面做整平處理，局部留有坑洼地方采用粘性土回填，軟基處理范圍初步整平后采用20 t振動機靜壓一遍，確保機具就位安裝平穩(wěn)，不產生局部沉降。同時做好路基兩側縱向排水設施，保證排水暢通，以降低地表水。

2)測量放樣。

根據設計圖紙，采用全站儀測量放出軟基處理范圍，木樁定位以做出明顯標識;按設計圖紙粉噴樁樁位平面布置圖中樁位間距要求，采用鋼卷尺丈量定出每根粉噴樁具體樁位，并采用木樁插入土層做標識。

3)機具就位在場地內組裝鉆機，并進行開鉆前調試工作，確保鉆機各項性能指標達到正常狀態(tài)。移動鉆機至施工樁位定位、對中，并調整鉆機水平穩(wěn)定。

4)預攪下沉。

啟動攪拌鉆機，鉆頭邊旋轉邊鉆進至設計深度。施工中，為不致堵塞噴射口，不噴射材料而是噴射壓縮空氣，鉆進一定深度啟動一次，將泥砂從噴射口吹出。

鉆孔深度以鉆機上刻度盤指示為準，樁長誤差不得大于10 cm，垂直度偏差不得大于1.5%。

5)提升鉆桿、噴粉攪拌。

當鉆機鉆進至設計深度后，啟動攪拌鉆機及噴粉裝置，鉆頭呈反向邊旋轉邊噴灰邊提升，使土體和粉體充分拌和，提升速度一般按0.5 m/min控制，當噴粉攪拌提升至離地面30 cm時，粉噴機停止噴粉只攪拌，同時采取復攪措施。

6)復攪。

為保證樁體的強度和噴粉均勻性，對樁體需進行復攪措施，第二次攪拌施工不噴粉，攪拌深度為整個樁體深度，復攪施工鉆桿下沉及提升速度與第一次噴粉攪拌相同，施工工藝與噴粉攪拌施工工藝一致。

7)提出鉆桿，移位至下一個施工點。

2.4 施工注意事項

1)水泥用量的多少是粉噴樁質量好壞的關鍵，施工中，水泥摻量嚴格控制不小于設計量;施工中若發(fā)現(xiàn)噴粉量不足，應整樁復打，復打的噴粉量應不小于設計量。

2)嚴格控制噴粉標高和停粉標高，在提升過程中不得中斷噴粉，確保樁體有效長度，嚴禁在未噴粉的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。

3)鉆機鉆進深度滿足設計要求，要求樁底應嵌入地基硬層，以進入持力層50 cm為止;當鉆桿鉆頭提升至地面以下30 cm時，送灰器停止噴粉，并采用人工回填粘性土壓實。

4)為保證樁體的強度和噴粉的均勻性，整個樁體在第一次噴粉攪拌結束后對樁頂2 m范圍復噴一次，并對整個樁體需進行第二次復攪措施，只攪拌不噴粉，確保固化料與地基土均勻拌和。

5)在噴粉攪拌施工中，若遇停電、機器故障等原因，造成噴粉中斷時必須進行復打，復打應重疊孔段大于1.0 m。

6)施工設備必須配置良好的粉料計量裝置、壓力表、樁孔深度刻度盤等計量裝置，嚴禁不合格設備的投入使用。

7)儲灰缸單次儲粉量應不小于一根樁的用量加50 kg，當儲量不足時，不得進行下一根樁的鉆孔施工。

8)鉆孔施工中，應及時檢查鉆頭直徑磨損量不大于1.0 cm，否則應及時更換鉆頭，且不宜采用直徑過大的鉆頭，以小于53 cm為宜。

9)粉噴樁施工應由外圍向中間順序進行打樁施工，樁的平面位置偏差控制在±5 cm，垂直度偏差不大于1.5%。

10)每天認真校核樁機的領料數(shù)量及施工樁位，檢查樁機的每批領料數(shù)量與該機完成的噴粉延米量是否相符;現(xiàn)場技術資料的填寫必須真實、準確，做到完美無缺、及時整理歸檔。

2.5 故障的排除與防治

1)卡鉆。a.實行慢速鉆進;b.改進鉆頭;c.如位置較淺，可用其他方法疏松土層后再鉆;d.如果提升鉆桿時卡鉆，則應暫停噴粉，待正常后再噴粉。

2)噴粉不暢或堵塞。a.檢查空壓機運行情況，調整氣源壓力，處理輸氣源壓力，處理輸氣的密封不嚴，確保正常輸氣;b.清除固化料中的雜物和大顆粒，改用合格水泥，提出鉆頭清理噴嘴;c.噴粉不暢時，操縱噴粉閥門由關到開，由開到關，反復多次。

3)斷樁。a.水泥應妥善保管，防止受潮，固化料使用前過篩，確保合格水泥使用;b.經常檢查管道，確保輸灰暢通;c.噴灰計量要準確，供分氣壓要準確;d.提升鉆桿前要噴灰1 min～2 min后均勻攪拌提升;e.鉆頭或輸灰管道堵塞，應立即停樁清理;f.對已斷樁應將上部斷樁打除后，以水泥砂漿補樁或鄰位打樁。

4)空心樁。當土層含水量低于20%時，宜采用鉆孔時適當注水或根據監(jiān)理工程師指令改用噴漿攪拌樁工藝。

2.6 質量檢查

1)在鑿除樁頭時，應對粉噴樁數(shù)量、樁位、樁徑等進行檢查，如發(fā)現(xiàn)漏樁、樁位、樁徑偏差大時，應立即采取補救措施。

2)成樁7 d后進行取樣檢測，按照2%～5%的頻率分別割取5 cm×5 cm×5 cm的標件進行標養(yǎng)，測定7 d及28 d齡期的無側限抗壓強度。

3)樁頂強度檢測一般可采用16的鋼筋、長度2 m的平頭鋼筋垂直放入樁頂，如用人力能壓入10 cm(28 d齡期)，則表明樁頭質量有問題，一般可先挖除，再填入100號素混凝土和砂漿。

4)成樁28 d后，應使用帶鉆頭的輕便觸探器，在樁身中心鉆取水泥加固土樣，觀察其攪拌均勻性，并按1%～2%頻率測定28 d無側限抗壓強度。

5)成樁28 d后樁身強度檢測合格后方可進行路基土填筑施工。

［1］毛國元.深層水泥攪拌樁處理軟基施工控制與質量檢測［J］.交通科技與經濟，2006(5)：31-32.

［2］顏海建.粉噴樁加固軟土地基［J］.路基工程，2006(5)：67-68.

［3］文云芝.粉噴樁在軟土地基中的應用［J］.山西建筑，2013，39(36)：69-70.