粉噴樁處理軟弱地基施工技術研究

李華松

粉噴樁屬于加固地基方法的一種形式,也叫加固土樁。眾所周知,水泥粉噴樁是以水泥干粉作為固化劑,通過專用機械設備由壓縮氣體將粉體輸送到地基中,與欲加固的軟土強行拌和,使粉體與地基軟土充分發生物理化學反應,從而形成堅硬,連續水穩性樁體,使被加固軟土地基承載力明顯提高,以達到加固軟土地基的目的,對于粉細砂地基它還可防止砂土液化,有效改善不良地基。

1 工程概況

青島海灣大橋第11合同段梁場位于山東省青島市,地質構造屬于海相沉積區。工程地質條件為:①沖填土:灰白～灰黑,稍濕～飽和,松散。以中粗砂和淤泥質土為主,見大量貝殼碎片。0.0 m～7.7 m。②淤泥質粉質黏土:灰黑色,飽和,流塑～軟塑,有腥臭味。有少量貝殼碎片。7.7 m～9.9 m。③淤泥質細砂:灰黑色,飽和,松散,有腥臭味。有少量貝殼碎片。9.9 m～12.3 m。④中細砂:黃褐色,稍密,飽和。砂粒主要為石英、長石,磨圓較好,分選較好。⑤粉質黏土:淺黃～黃褐色,可塑～硬塑,飽和。干強度中等,韌性中等。14.5 m～19.0 m。

2 施工工藝

2.1 粉噴樁施工工藝流程

采用粉噴樁專用機械設備及PH-5A型粉噴樁機,打深能力不少于12 m,成樁直徑50 cm,施工工藝流程圖見圖1。

2.2 施工工序

1)測量放樣:施工前先平整場地,根據設計樁位進行施工放樣,在樁位處用細竹樁設立標記,以便進行樁基對位。2)就位:對正樁位,調平樁機機身,保證鉆桿的垂直度;啟動主電機下鉆,待攪拌鉆頭接近地面時,啟動空壓機送氣,繼續鉆進。3)鉆進:鉆機正轉給進狀態,同時啟動空壓機噴射壓縮空氣(可防止鉆頭口堵塞并減少鉆進阻力),鉆進速度應嚴格控制,使土體能完全破碎,以利于灰土拌和均勻,一般采用Ⅳ-Ⅴ鉆進。鉆進實際工作中鉆進深度D由深度尺盤按D=H+a1+a2確定,其中,H為設計加固深度;a1為攪拌鉆頭噴射口與地面平行時深度尺盤的讀數,可事先調整為a1=0;a2為停灰面深度。鉆到設計孔深時,停止鉆進,鉆頭反轉,但不提升。4)噴粉提升:當確認水泥粉料到達樁底后打開送料閥門,關閉送氣閥門,反轉提升噴送水泥粉料,邊旋轉邊提升,使水泥粉料和原位的軟土充分拌和。提升至樁頂設計標高時停止供料。5)復攪:根據設計要求在設計地面以下一定深度范圍需重復攪拌一次,攪拌頭下沉,再重復上下攪拌一次,形成樁體,復攪時停止噴水泥。復攪完畢后繼續提升鉆頭直至離開地面,移動鉆機到下一個樁位。

2.3 粉噴樁施工允許偏差

粉噴樁施工允許偏差應符合表1的規定。

表1 粉噴樁施工允許偏差

3 質量控制

粉噴樁屬于隱蔽工程,其施工質量直接影響軟弱地基上路基的穩定性,決定路基工后沉降量的大小。為保證粉噴樁的施工質量,在施工中我們采用了如下控制措施:1)施工所用的水泥必須有出廠合格證和品質試驗報告;對每批進場的水泥要經過抽樣檢查3 d強度,合格后才能使用;水泥要做好防潮措施。2)施工機具設備的粉體發送器必須配置粉料計量裝置和打印設備,施工前全部經過新鄉市計量局鑒定校核,并貼上封條,防止施工隊私自調整;嚴禁在無粉料噴入計量裝置的粉體發送器的情況下投入使用。每次開鉆前,現場施工人員必須檢查鉆機的計量器和打印機的完好性、準確性。隨時檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項技術參數,對不符合設計要求的樁體及時采取補救措施。3)粉噴樁施工前應畫好施工樁位圖,對每一個樁進行編號,然后根據樁位圖進行施工現場定位并掛上明顯的編號牌(或辨認標志),防止施工時漏樁。4)機身調平以鉆桿是否垂直為依據,操作時以鉆錘吊線進行控制。主機塔架上標每米的刻度線(要求有反光標志),以便通過目測掌握鉆入深度、復攪深度、復攪速度。5)水泥粉入罐時必須過篩,以保證入罐水泥粉體最大粒徑不超過0.5 cm,無紙屑、木屑及石塊等雜物,以防噴粉時堵管。儲灰罐容量應不小于一根樁的用灰量加50 kg,當儲灰量不足時,不得對下一根開鉆施工。6)噴粉開始時應將電子稱顯示屏置零,使噴粉過程在電子計量顯示下進行。噴粉時,記錄人員應隨時觀察電子稱的變化顯示,記錄水泥的瞬時噴入量,以保證各段(通常以1 m為一個單位)噴粉的均勻性,且提升至設計高度時,正好將設計的水泥用量噴完并記錄水泥的累計噴入量。噴粉盡量一次噴足,嚴禁在尚未噴粉的情況下進行鉆桿提升作業。噴粉提升時為便于控制成樁質量,一般不得使用4擋提升。7)在施工過程中如出現機械故障或停電造成斷粉現象,應及時復打,復打重疊段一般應大于1 m。若發現噴粉量不足時,應整樁復打,復打的噴粉量應不小于設計用量。8)施工人員要按照工藝性試樁的參數控制攪拌時的提升、下沉速度,以保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌。復拌深度為5 m,復攪下鉆、提鉆速度同第一次。9)噴粉提升到設計標高時,關閉送料閥,打開送氣閥,原位慢速轉動2 min,以保證樁底噴灰均勻密實,避免樁底漏噴。10)鉆頭直徑的磨損不得大于1 cm,超過1 cm的必須換鉆頭。

4 安全措施

1)嚴格執行安全操作規程,安全員負責安全教育和檢查,有權制止不合要求的施工操作。2)機械設備運行時,特別是在制樁過程中,崗上人員必須堅守崗位,夜間作業應充分照明,登高作業要系安全帶。3)建立機械設備的定期檢查、保養制度。4)及時排除空氣儲氣罐內的積水,注意控制粉塵的彌漫和擴散。

5 結語

粉噴樁是一項比較難以控制的施工工藝,我標段在粉噴樁施工中,嚴格按照規范及設計要求去施工,嚴格質量控制,取得了優異的成績。通過對粉噴樁28 d低應變及鉆芯取樣檢測,樁體合格率100%,優良率達到95%。通過在試驗點3-T50處采用靜荷載試驗,檢驗復合地基承載力和單樁承載力,通過檢測各項指標均達到設計要求。通過施工,積累了粉噴樁施工的寶貴經驗,為今后同類工程在類似地質條件下的施工提供了技術參考。

[1] 葉書麟,韓 杰,葉觀寶.地基處理與托換技術[M].北京:中國建筑工業出版社,1994.

[2] 牛志榮,李 宏,穆建春,等.復合地基處理及其工程實例[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.

[3] 薛殿基.粉噴樁設計與施工[M].鄭州:河南科學技術出版社,1997.

[4] 池永壽.高壓噴注水泥土樁基的設計與計算[M].北京:中國鐵道出版社,1994.

[5] 龔曉南.復合地基理論及工程應用[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[6] 馬小鋒.淺談軟土地基處理方法[J].山西建筑,2008,34(1):121-122.