粉噴樁處理軟基設計方法及施工要點

摘要：近年來，在橋墩、高速公路、基坑支護及工業、民用建筑等方面，施工粉噴樁均取得了明顯的技術效果，本文主要介紹粉噴樁在公路軟基處理過程設計與運用。

關鍵詞：粉噴樁 軟基設計 施工要點

0 引言

軟土是淤泥和淤泥質土的總稱。主要是由天然含水量大，壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。

目前軟基的主要處理方法有以下幾種：①塑料排水板；②攪拌樁（粉噴樁與深攪樁）；③土工合成材料加筋；④等（超）載預壓等。相比之下，由于粉噴樁具有施工周期及預壓期短、工后沉降小等特點，在高速公路軟基處理中得到廣泛應用。

1 粉噴樁的設計方法及其注意事項

1.1 粉噴樁的定義

粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁。深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法，它是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的攪拌機械就地將軟土和固化劑(漿液狀和粉體狀)強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理一化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的優質地基。粉噴樁就是采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理的方法。

粉噴樁最適合于加固各種成因的飽和軟粘土，目前國內常用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高的粘性土。

1.2 設計要求

①粉噴樁的設計樁徑為50cm，樁邊距1.0m，在平面上呈梅花形布置（詳見附件），不采用正方形布置。粉噴樁樁頂鋪設50cm厚砂礫石墊層，樁頂不需伸入墊層內。持力層深度除根據地質資料外，還應根據鉆進時電流表的讀數值來確定，當鉆桿鉆進時電流表讀數明顯上升，說明已進入持力層，樁長須穿透軟土層并深入持力層內50cm。粉噴樁處理后的單樁承載力須大于250KN，地基承載力不小于250KN。對于一般路基段，經計算如工后沉降量大于45cm，則宜采用粉噴樁處理軟基，樁間距應根據經粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm，則采用土工合成材料加筋配合等載預壓進行處理。

用粉噴樁處理路段路堤的預壓高度為路槽設計高加預壓期沉降量，即預壓期末（一般為60d）路槽頂面應沉到設計高，鋪筑路面前無需移去預壓土方量，僅需整理路槽即可。

②基準期及容許工后沉降。柔性路面設計使用年限為15年，按目前通常的做法，基準期亦為15年，即從開放交通之日起至路面大修日止，所發生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm，涵洞及箱型通道處取20cm，其它人工構造物與路堤毗連處取10cm。

2 粉噴樁施工預案

2.1 材料要求

噴粉使用的粉體固化劑為425號普通水泥，要求新鮮無結塊，入罐時應經篩網過濾，最大粒度不超過5mm，不得含有紙屑、塑料布、石子等雜質；石灰用磨細生石灰，最大粒徑小于0.2mm，要求質地純凈無雜質，含氧化鈣和氧化鎂的總和應不少于85%，其中氧化鈣的含量不低于80%。

2.2 施工程序

①施工工藝流程：測量放線→樁機就位→鉆孔→插管

→噴粉→移動機具。

②測量放線：根據設計要求，定出孔位作出標記。

③施工機械設備：噴粉樁機及配套水泥罐、貯灰罐及噴粉系統、空氣壓縮機。噴粉樁機由液壓步履式底架、井架和導向加減壓機構、鉆機傳動系統、鉆具、液壓系統、噴粉系統、電氣系統等部分組成。

④施工工藝要點:

a施工前進行場地平整，樁位放線，組裝架立噴粉樁機。檢查主機各部的連接，液壓系統、電氣系統、噴粉系統各部分安裝試調情況及灰罐、管路的密封連接情況是否正常，做好必要的調整和緊固工作，排除異常情況后，進料口應加蓋密封。

b成樁時，先用噴粉樁機在樁位鉆孔，至設計要求深度后，將鉆頭以1.0-1.2m/min速度邊旋轉邊提升，同時通過粉噴系統將水泥（或石灰粉）通過鉆桿端噴嘴定時，定量向攪動的土體噴粉，使土體和水泥（或石灰）進行充分攪拌混合。

c樁體噴粉要求一氣呵成，不得中斷，每根樁裝一次灰并攪噴完。噴粉深度在鉆桿上標線控制，噴粉壓力控制在0.5-0.8MPa。

d單位樁長噴粉量是控制成樁質量的關鍵，噴粉量隨樁體強度而定，一般為45-50Kg/m，工程的噴粉量應一次大體調定。噴粉先里排后外排，可由一端向另端進行。

e當鉆頭提升到高于樁頂面約500mm，噴粉系統停止向孔內噴射水泥（或石灰粉）時，樁體即告完成。為保證質量，上部1.5-2.5m可復鉆孔噴粉一次。

f噴樁自然養護14天以上始可挖土，以免在水平力作用下造成斷樁。

2.3 施工注意事項

①每一根樁開鉆后必須連續施工，嚴格控制噴灰及停灰時間，不得間斷。嚴禁在尚未噴灰的情況下進行鉆桿提升作用，以確保粉噴樁質量和長度。

②如遇停電，機械故障等原因而噴粉中斷，應及時記錄中斷深度，待恢復正常后進行復打，復打重疊段不應小于1m。

③鉆桿下沉前，應用經緯儀檢查或垂線量測鉆桿的傾斜度，使傾斜度值不大于1.5%。

④深層攪拌機噴灰提升至原地面以下50cm時，應關閉空壓機，防止固化劑噴入大氣層。

⑤在樁徑變更時應對直徑進行復核，對使用過的鉆頭須隨時檢查，且磨損量不得大于1cm。

2.4 加固質量與檢測

噴粉樁工程質量檢查及地基強度檢測，目前按以下方式進行：

①樁成型的開挖觀測：對挖出的樁體進行直觀檢查，

檢查其樁位、樁徑是否應符合設計要求，檢查噴攪的均勻程度。

②資料檢查：即對施工記錄的檢查，以復檢樁端和停灰面標高、噴粉量是否符合設計要求，檢查施工時是否發現異常現象等。

③樁體強度檢測：

a樁體的靜力觸探（以養護齡期為14天）。

b樁身取樣進行室內立方強度試驗。

c應力波測試（為樁數的10-15%）。

d靜壓試驗：測定單樁或復合地基承載力。

3 技術經濟比較

復合地基由于其充分利用樁和樁間土共同作用的特有優勢，以及相對低廉的工程造價得到了越來越廣泛的應用。該工藝技術簡便，在地下水位較高的地區進行熱源廠建設中，在清除原有建筑物基礎后，人為造成的不良軟土地基加固可采用該技術，既經濟又合理。

大量工程實踐證明，水泥粉噴樁工藝具有施工快、建筑材料省、造價低、強度高等優點。

①施工周期短，每臺班可完成300-400m左右。

②加固體強度相當于漿液攪拌法的2倍。

③材料成本低，每延米僅10元左右，工程造價比漿液攪拌低1/3。

參考文獻：

[1]公路軟土地基路堤設計與施工技術規范JTJ017-96人民交通出版社

[2]建筑地基處理技術規范 JCJ 79-2002.