粉體噴射攪拌樁施工技術(shù)的應(yīng)用

謝晶珍

1 工程概況

某排澇工程是為民辦實(shí)事的省重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目，其中排澇泵站工程屬中后期項(xiàng)目;主要特點(diǎn)是工期緊、任務(wù)緊迫、地質(zhì)條件差;為了確保按期竣工，我們針對(duì)該工程的地質(zhì)條件提出了采用粉體噴射攪拌加固地基。

2 原理

粉體攪拌是以石灰、水泥等粉體固化材料，通過(guò)專用的粉體攪拌機(jī)械，用壓縮空氣將粉體送到軟弱地層中。憑借鉆頭葉片，在原位進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，形成土和摻和料的混合物。使其產(chǎn)生一系列的物理—化學(xué)反應(yīng)，從而形成柱狀加固體，提高土的穩(wěn)定性能和力學(xué)性能。一般在摻入15%水泥的情況下，90 d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)20 MPa。

粉體攪拌法加固深為10 m～30 m，拌入石灰粉后軟土物理性能發(fā)生變化，加灰量取10%～15%，液性指數(shù)IL隨含灰量而呈接近線性遞減，使土質(zhì)從原來(lái)流態(tài)狀態(tài)進(jìn)入半固態(tài)或固態(tài)。

當(dāng)IL=0.4時(shí)，制備后土體的含水量為50%，石灰含量為0%～15%，IL→0及小于0。

當(dāng)IL=1.1時(shí)，制備后土體的含水量為70%，石灰含量為0%～15%，IL→0.2。

當(dāng)IL=1.4時(shí)，制備后土體的含水量為90%，石灰含量為0%～15%，IL≈0.7。

加灰后壓縮系數(shù)ar、側(cè)限變形模量Eo、無(wú)側(cè)壓抗壓強(qiáng)度gu、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(c，￠)、含水量(W)等指標(biāo)均發(fā)生變化(見(jiàn)表1)，使地基承載力提高。加固后在現(xiàn)場(chǎng)樁體上截取100 mm×100 mm× 100 mm立方體作為室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

表1 粉體攪拌法加灰量(10%～15%)各項(xiàng)指標(biāo)變化表

3 施工工藝

3.1 工藝要求

1)粉體攪拌效果通常用土體中任一點(diǎn)經(jīng)鉆頭攪拌次數(shù)來(lái)控制。

2)單位時(shí)間的粉體噴出量計(jì)算。

其中，rd為軟土密度，kg/s;aw為石灰摻入比，由室內(nèi)試驗(yàn)提供，%，含灰量視天然含水量而定，含水量高時(shí)，含灰量取10%～15%，含水量低時(shí)，可取6%～10%，aw為摻加石灰重量/被加固軟土重量;V為鉆頭直徑，m。

3)室內(nèi)試驗(yàn)：在現(xiàn)場(chǎng)取回土樣與加固料均勻攪拌后制備灰土試件，具體按下面原則選擇：a.當(dāng)含水量為天然地基土含水量，養(yǎng)護(hù)齡期為7 d，28 d和90 d(制備土樣裝入塑料袋密封后置入水中養(yǎng)護(hù))。b.當(dāng)含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10%～15%。c.當(dāng)含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6%～10%。然后按不同含水量和不同養(yǎng)護(hù)齡期，組合制備多組試件，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，選取最佳含水量作為設(shè)計(jì)摻灰量。

3.2 施工程序

1)定位：平整場(chǎng)地將攪拌機(jī)移動(dòng)樁位調(diào)平機(jī)位、位中。2)預(yù)攪鉆進(jìn)下沉：?jiǎn)?dòng)攪拌機(jī)電機(jī)，使鉆頭正向轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)勻速下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。3)噴粉攪拌提升，當(dāng)深層攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度時(shí)，開啟空壓機(jī)待氣粉混合物到達(dá)噴口時(shí)，按確定的提升速度開動(dòng)鉆機(jī)反鉆邊噴灰，邊提升攪拌機(jī)。4)重復(fù)攪拌：攪拌機(jī)噴灰反轉(zhuǎn)提升至原地面以下500 mm時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)。為使軟土和固化劑攪拌均勻，再次將攪拌機(jī)鉆進(jìn)下沉，直至設(shè)計(jì)深度，再將攪拌機(jī)按規(guī)定速度反轉(zhuǎn)提升出地面。5)移位、準(zhǔn)備打下一根樁。

3.3 施工注意事項(xiàng)

1)場(chǎng)地必須平整，清除地表地下的一切障礙。當(dāng)表土過(guò)軟時(shí)應(yīng)采取施工機(jī)械失穩(wěn)措施。2)每根樁開鉆后必須連續(xù)施工，嚴(yán)格控制噴灰及停灰時(shí)間，不得間斷，嚴(yán)禁在尚未噴灰的情況下進(jìn)行提升作業(yè)，以確保粉體樁的長(zhǎng)度。3)如有故障等原因而中斷噴粉應(yīng)記錄中斷深度，必須進(jìn)行復(fù)打，重打重疊段不小于1.0 m。4)對(duì)使用過(guò)的鉆頭直徑，須隨時(shí)檢查，磨損量不得大于1 cm。

表2 粉體樁施工質(zhì)量允許偏差表

4 加固質(zhì)量效果的檢驗(yàn)

1)在已完成的樁中抽取2%的樁進(jìn)行成樁檢驗(yàn)，可采用芯鉆探或開挖樁體上部0.6 m，1 m，1.5 m處截取原狀土樣，直接測(cè)定樁的強(qiáng)度，也可觀察樁體直徑均勻程序和成樁情況。2)一般90 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)20 MPa。3)處理后的復(fù)合地基承載力比天然地基提高1.5倍～2倍。4)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

5 結(jié)語(yǔ)

1)采用粉體噴射攪拌樁加固軟土地基的效果比其他方法更為明顯可靠。a.沉降均勻、邊坡與路中沉降差減少。b.沉降量小。c.強(qiáng)度高，如粉噴樁的樁長(zhǎng)5.0 m、樁徑50 cm、樁距1.3 m，水泥用量10%計(jì)，其28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于720 kPa，復(fù)合地基承載力在90 kPa左右，而真空預(yù)壓的為80 kPa，堆載預(yù)壓的在50 kPa～80 kPa之間。2)施工工期真空預(yù)壓的要140 d，堆載預(yù)壓需6個(gè)月～12個(gè)月。而粉樁一般在100 d左右，沉降量基本穩(wěn)定，從而加快了進(jìn)度。3)當(dāng)用于加固橋梁接坡軟土地基時(shí)，基本消除了橋頭跳車現(xiàn)象。

［1］ 李華松.粉噴樁處理軟弱地基施工技術(shù)研究［J］.山西建筑，2010，36(9)：109-110.