噴粉樁施工技術在水利工程地基處理中的應用

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摘要：粉噴樁是進行軟土地基處理的一種常用施工方法，文章結合汕頭市澄海區蓮陽橋閘重建工程實例，詳細介紹了粉噴樁施工工藝和技術控制要點，從而完善粉噴樁施工工藝，推廣粉噴樁在工程中的應用。

關鍵詞：粉噴樁；軟基處理；施工技術；質量控制

水泥噴粉樁屬深層攪拌樁，是通過特制的施工機械在地基深部就地將軟粘土和水泥強制攪拌，使軟粘土硬結成具有整體性、水穩性和足夠強度的水泥土。硬結后的水泥土在地基中形成水泥土樁，從而達到以提高地基強度和增大變形模量為目的。此方法具有無振動、無噪音、無環境污染、加固費用低廉和加固技術可靠等優點。適用于加固淤泥、淤泥質土、粘性土、粉質粘土、砂土、粉土等軟土地基，特別是加固含水量> 30% 或等于30% 的各類軟土地基尤為效果顯著，深度可達15 m。本文結合汕頭澄海蓮陽橋閘重建工程的粉噴樁施工實例，分析了粉噴樁在軟基處理中的應用。

1 工程概況

蓮陽橋閘位于韓江下游五個出海口之一的東溪下游，離出海口約12公里。行政區域屬汕頭市澄海區，是一宗御咸蓄淡，集防潮、灌溉、城市供水并兼有交通、水運、發電等效益一體的大型綜合水利樞紐工程。它與東里橋閘、外砂橋閘、下埔橋閘及梅溪橋閘以及連接的堤防一起，構筑成以防潮、灌溉、城市供水為主要效益的水利系統工程。

澄海蓮陽橋閘重建工程閘址選于老閘處拆除重建，工程屬I等大（1）型工程，永久性主要水工建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物按4級設計。工程洪水標準按50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核，水閘正常蓄水位3.05m。

2 地質情況

工程位于韓江沖積平原，屬? 等大（1）型工程，閘址選于老閘處拆除重建，韓江下游段三角洲呈瀉湖地貌，三角洲沖積平原第四系地層以河流相和海陸交互相為主，橋閘建基面高程為- 31 1m，屬第四系深厚沖積層，開挖深度1m～ 3m，第（2- 2）層中粗砂厚1m～ 2m，下部廣泛分布有第（3）層的淤泥、淤泥質軟土層，埋深約20m。第（2- 2）層中粗砂易產生閘基滲漏和繞閘滲漏現象，第（3）層淤泥、淤泥質軟土層具有含水量大、滲透性差、壓縮性高和強度低等特點。

3 噴粉樁施工技術在地基處理中的應用

3.1 噴粉樁施工前準備

（1）噴粉樁機類型選擇

根據工程地質勘察資料顯示，閘址處巖土主要為淤泥、淤泥質粉細砂層、淤泥層。通過現場工藝性試樁，國產PH-5型系列噴粉樁機完全滿足施工要求，因此該工程噴粉樁短樁施工可選用PH-5型鉆機施工，對長樁或樁長大于18m的區域宜選用PH-5B加強型鉆機施工。該類型樁機配有電子計錄儀，施工過程中可通過該儀器監控20cm的噴灰量、樁底深度、停灰面以及自動打印每根樁的每米的灰量、施工時間、復攪深度及停灰面等技術參數。

（2）挖、填噴粉樁施工平臺

噴粉樁施工區域一次性開挖至建基面以上50cm，開挖過程中必須將舊閘墩的塊石、舊閘底板的鋼筋砼塊及木樁等障礙物清除干凈。若開挖面為砂層且砂層覆蓋厚度不小于50cm，則此開挖面可作為噴粉樁施工平臺；若開挖面為淤泥層，則必須挖至建基面換填50cm以上的中、粗砂才能作為施工平臺。施工平臺必須密實且基本平整，最大高差不得大于50cm。

（3）噴粉樁施工后臺布置

噴粉樁施工后臺布置：后臺灰灌及水泥平臺布置在施工現場臨時道路附近，以便于水泥運輸；送灰管盡可能不要橫跨施工道路。

具體布置情況如下：閘室及消力池噴粉樁施工時，后臺灰灌及水泥平臺集中布置在上游施工道路上靠下游側。左岸擋墻噴粉樁施工后臺布置在左岸舊堤防上。電站、后期圍堰及右岸擋墻噴粉樁施工后臺集中布置在右岸舊堤防上。

3.2 噴粉樁施工工藝

通過現場工藝性試樁的順利完成，結合外砂橋閘重建工程及東里橋閘重建工程噴粉樁施工中總結的成功經驗，本工程噴粉樁施工采用“一噴四攪”施工方法，施工工藝流程如圖1所示：

圖1 噴粉樁施工工藝

（1）樁機就位

樁位測量放樣完成，移動噴粉樁機，使鉆頭中心對準樁位，樁位對中偏差不大于2cm，用水平尺調平樁機，確保鉆桿的垂直度不大于1%。

（2）攪拌鉆進

樁機就位經檢查合格后，啟動傳動系統，先選用三擋或四擋快速送氣旋轉鉆進，遇到粘土或含砂量較高的硬塑淤泥層檔位變為二擋鉆進至設計樁底高程。攪拌鉆進嚴禁使用一擋鉆進，以免埋鉆桿。開鉆前應將鉆頭底部與地面接觸，同時將電子計錄儀讀數歸零。

（3）提升噴粉、攪拌

鉆至設計深度及經檢查管路通暢后，啟動送灰系統，先在孔底噴粉攪拌10～20s（根據送灰管路的長短確定時間），同時調整鉆機至反轉、提升狀態，當電子計錄儀顯示灰量達到40～60kg，開始選用80～120cm/min的提升速度邊攪拌邊噴粉至設計樁頂高程（停灰面）。

（4）復攪鉆進

提升噴粉、攪拌至設計樁頂高程（停灰面）時，停止提升，將傳動系統調至正轉，同時停止噴粉，選用二檔或三擋的速度由停灰面往下進行復攪至設計樁底。

（5）提升復攪、補噴

復攪鉆進至設計樁底高程時，將傳動系統調至反轉，以80～120cm/min的提升速度進行復攪。復攪過程中發現每20cm的灰量達不到11kg時，應啟動送灰系統進行補噴，以確保每米的含灰量不小于55.2kg；提升復攪、補噴至停灰面成樁。需要補噴的部位，補噴完后應往下攪拌鉆進0.5m、再繼續提升復攪。

3.3 噴粉樁施工質量控制及安全措施

3.3.1 施工質量控制

（1）噴粉樁施工前，必須提交一份根據施工詳圖規定放樣的測量成果報送給監理部，經監理工程師審批簽字確認后方可施工。

（2）噴粉樁使用的水泥品種及摻灰量必須符合設計要求，進場水泥應按試驗規定提前送檢，合格后方可使用，每根樁施工只能使用一種品牌的水泥，不允許混用。嚴禁使用受潮、結塊、變質的水泥。

（3）噴粉樁機就位應平整、穩固，確保施工中不發生傾斜、移動；樁機鉆桿垂直偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于100mm，樁徑偏差不得大于20mm，樁長不得小于設計樁度。

（4）在噴粉成樁過程中，如因送灰管路堵塞或機械故障等原因而停止噴粉，第二次噴粉接樁時，搭接長度不得小于50cm。

（5）噴攪達到樁頂設計標高時，宜停止提升，繼續攪拌、噴灰數秒，以保證樁頭均勻密實，停灰面為設計樁頂高程。

（6）噴粉時，送灰工應注意電子記錄儀的顯示，隨時調整氣壓，以保證送灰量均勻、準確；噴粉樁施工過程中，機臺操作人員應與送灰工密切配合，以確保噴灰量符合設計要求。

（7）在施工過程中，若遇卡鉆、噴粉不暢或堵塞、樁體疏松、夾層斷樁、空心樁、樁體強度不均等情況時，應暫停施工，立即通知監理工程師，并與監理工程師共同研究、確定可行的處理方案后方可繼續施工。

（8）應定時檢查噴粉樁的成樁直徑及攪拌均勻程度。對使用的鉆頭應定期檢查，其直徑磨耗量不得大于20mm。噴粉樁施工時應對樁長、摻灰量、復攪長度、提升速度等關鍵指標嚴加控制，以確保滿足設計及規范要求。噴粉樁機及其匹配的易損機具應有充足備用量，噴粉樁機配備的鉆桿長度、塔架必須滿足能施工樁長為3m～23m的噴粉樁。