粉噴樁加固軟土路基試驗研究

陸建軍　蘇良彬

摘要:粉噴樁是一種加固軟土地基的方法,在施工技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能上都具有一定的優(yōu)點。但在進(jìn)行實際地基加固施工前有必要結(jié)合實際的工程地質(zhì)情況,進(jìn)行現(xiàn)場試驗,以便合理地指導(dǎo)施工。文章結(jié)合工程實例,通過對粉噴樁在軟土地基加固工程中的應(yīng)用的試驗,得出一些有代表性的數(shù)據(jù)和結(jié)論,具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞:粉噴樁;加固;軟土路基

中圖分類號:TU413.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2009)08-0153-01

隨著我國高速公路的迅猛發(fā)展,在公路修建過程中,遇到的軟土地基越來越多,粉噴樁復(fù)合地基作為一種地基處理方式,也得到愈來愈多的應(yīng)用。粉噴樁技術(shù)是利用水泥等粉體材料作固化劑,通過特制的攪拌機(jī)械,在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌,由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的水泥加固土,從而提高地基強度和增大變形模量。粉噴樁能有效減少總沉降量、承受較大加荷速率、抗側(cè)向能力強、縮短施工工期等。文章結(jié)合某公路軟土路基加固工程,對粉噴樁加固技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗研究,提出粉噴樁施工過程中的一些施工參數(shù),以供類似軟基加固工程借鑒。

1工程概況

該路基位于稻田及池塘中,池塘表層為軟—流塑狀淤泥,下層為粉質(zhì)粘土、粘土、卵石土,底層石炭系灰?guī)r。

2路基處理方案

工程處于稻田及池塘中,地基含水量極其豐富,而粉體噴射攪拌法采用粉體作為固化劑,不再向地基中注水,它能充分吸收周圍軟土中的水分,且水化反應(yīng)放熱在地基中,使加固后地基的初期強度提高,對含水量高的軟土加固效果尤為顯著,故采用粉噴樁對路基進(jìn)行處理。

3施工參數(shù)的確定

粉噴樁處理軟土路基的施工設(shè)計主要是確定施工參數(shù),包括水泥土的配比,樁長,樁徑及樁間距等。由于此段路基軟土厚度為810m,故樁長設(shè)計為10m,以達(dá)持力層,其他參數(shù)多數(shù)通過現(xiàn)場試驗確定。

3.1水泥土配比的確定

在軟土天然含水量及水泥標(biāo)號一定時,影響水泥土強度的主要因素有水泥摻量、外摻劑、養(yǎng)護(hù)齡期,這些是在試驗的基礎(chǔ)上確定的。工程采用425普通硅酸鹽水泥。

3.1.1水泥摻入比

水泥摻入比是指摻入土中的水泥質(zhì)量與被加固軟土的質(zhì)量的比值的百分?jǐn)?shù)。選取14%、16%、18%、20%四種水泥摻入比做試驗,根據(jù)三軸不排水剪試驗可得:水泥土的強度隨摻入比的增大呈增大趨勢(圖1),摻入比在18%和20%增大趨勢有所減緩,故采用18%的水泥摻入比。

3.1.2 外加劑

為防止在加固過程中出現(xiàn)地下水流動導(dǎo)致水泥流失而影響加固效果,采取添加外加劑的辦法改善水泥土性能,以提高早期強度。在綜合考慮木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、三乙醇胺、氯化鈣、硫酸鈣、水玻璃等外摻劑性能的基礎(chǔ)上,選用水玻璃作為外加劑。按水玻璃:水泥為1﹕250和1﹕500兩種比例進(jìn)行試驗。由養(yǎng)護(hù)后水泥土的無側(cè)限抗壓強度可以看出:水玻璃可以提高水泥土的早期強度,當(dāng)水玻璃﹕水泥=1﹕250時比1﹕500對早期強度影響較為明顯,但在90d后,二者接近一致,到180d后,對強度影響明顯減弱,幾乎沒有區(qū)別。工程采用1﹕250的配比。

3.1.3齡期

水泥土強度隨齡期的增長而提高,一般在超過28d后仍有明顯增長,從無側(cè)限抗壓強度試驗得知,在其它條件相同時,不同齡期的水泥土抗壓強度間關(guān)系大致呈線性關(guān)系。當(dāng)齡期超過2個月后,水泥土的強度增長減緩。荷載試驗需在施工完成2個月后進(jìn)行。

3.2 樁徑及樁間距

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002》進(jìn)行設(shè)計,取直徑500mm,樁間距為1m,梅花形布置。在粉噴樁施工完畢60d后對復(fù)合地基承載力進(jìn)行載荷試驗。由圖3看出復(fù)合地基承載力是天然地基承載力的2倍,達(dá)到了地基處理的目的。

4施工要點

4.1機(jī)具選擇

采用國產(chǎn)PH5-A型攪拌機(jī),鉆桿規(guī)格114 mm×114mm,灰罐容量1.3m3,主電機(jī)37kW,空壓電機(jī)13kW。

4.2施工注意事項

①地表過軟時應(yīng)換土夯實或鋪設(shè)墊板等措施,以防止鉆機(jī)失穩(wěn)。②送粉管路超過60m后,送粉阻力加大,送粉量也不易恒定,故其長度應(yīng)小于60m。③提升噴粉攪拌時不能使用快檔,攪拌鉆頭每旋轉(zhuǎn)一圈,其提升高度不得超過16mm。④如成樁過程中因故停止噴粉,應(yīng)將攪拌頭下沉至停灰面以下1m處,待恢復(fù)噴粉時再攪拌提升,以防止產(chǎn)生斷樁。⑤粉噴樁實際成樁直徑要比設(shè)計值大,為保證樁身設(shè)計強度,噴灰量應(yīng)以實際樁徑計算。

4.3質(zhì)量檢驗

粉噴樁的施工質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程,質(zhì)量檢驗主要包括:①成樁7d后開挖樁頭,檢查攪拌的均勻性及成樁直徑,檢查量為總樁數(shù)的5%。②成樁3d內(nèi)用輕型動力觸探(N10)檢查每米樁身的均勻性,檢查量為總樁數(shù)的1%,且不少于3根。③樁頂、樁底高程均不應(yīng)低于設(shè)計值,樁底一般應(yīng)超深100-200 mm,樁頂應(yīng)超過0.5m。④樁身垂直度誤差不應(yīng)超過1%,每根樁施工完后均用水準(zhǔn)尺或其他方法檢測導(dǎo)向架和攪拌軸的垂直度,間接檢測樁身的垂直度。

5結(jié)語

第一,采用粉噴樁處理軟土路基能有效地減少總沉降量和不均勻沉降,提高地基承載力,增強路基強度。在處理區(qū)段路基填土基本不受填土速率的控制,大大縮短了工期,提高了效率。第二,水泥土的強度主要受水泥摻入比、養(yǎng)護(hù)齡期及外加劑的影響,試驗研究可得到滿足工程需要的最佳施工參數(shù)。第三,軟土路基加固后,其承載力比天然地基提高一倍,沉降量大幅減小,說明采取的處理措施是行之有效的。第四,施工過程中要嚴(yán)格按照施工規(guī)程進(jìn)行操作,注意施工中的檢測,確保工程質(zhì)量。

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