淺談粉噴樁施工技術在奧體中心立交土建工程中的應用

洪江生

摘要：隨著建筑規(guī)模的逐漸增大，建筑施工受到越來越多的因素影響，水泥粉噴樁施工技術主要應用于各類軟土地基的施工項目，充分保障了項目整體的施工質(zhì)量。按照設計方案，為了提高復合地基的承載系數(shù)，奧體中心立交土建工程就采用該工藝進行地基加固，取得了良好的效果，并且印證了它是一種經(jīng)濟、可靠的地基加固技術。本文就筆者在該工程中有關水泥粉噴樁施工技術的應用經(jīng)驗.闡述水泥粉噴樁施工技術的概念.并對水泥粉噴樁施工技術的優(yōu)點和重點進行深入探究.以期為水泥粉噴樁技術的廣泛應用起到一定作用。

關鍵詞：水泥粉噴樁；橋梁；成樁原理

一、工程概況

大觀路與車陂路系統(tǒng)改造工程——奧體立交土建工程地處廣州市大觀路上，是進出奧體中心的重要通道，同時也是2010廣州亞運會配套重點項目。該項目工程主要包含高架匝道、下沉式道路及下穿隧道?，F(xiàn)有道路路基的復合承載力達不到設計要求，按設計方案，需采用水泥粉噴樁施工技術來提高基礎持力層的承載力。

二、粉噴樁施工技術的含義

水泥粉噴樁施工技術是對基礎持力層軟弱地基所使用的一種加固技術。該技術主要將粉體水泥當做固化劑，在利用空氣壓縮原理的專業(yè)機械作用下，將水泥粉體呈霧狀形式噴到地基土中，與軟土在原處進行強制拌和，通過水泥吸水與周邊軟土進行物理化學作用，最終達到整體性高、水穩(wěn)性強和高強度的水泥土樁主體；而放在天然地基土里當做外加的能夠提升地基性能的建筑材料，變成復合地基；樁體材料無論在強度還是變形模量上，都比原地基土的指標高，特別是在剛性基礎的影響下，樁體和樁周土協(xié)作工作復合變形協(xié)調(diào)原理，地基的強度和變形產(chǎn)生復合作用的結(jié)果。

三、水泥粉噴樁承載力公式

承載力計算：fsp，k=mRkd/Ap+B（1-m）fs，k

式中：fsp，k代表復合地基承載力特征值（kpa）；Rkd代表豎向單樁承載力特征值（KN）；Ap代表樁的截面積（m²）；β代表樁間土承載力折減系數(shù)；fs，k代表處理后樁間土承載力特征值（kpa），通常根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗值，沒有參考時，可依據(jù)天然地基承載力特征值。

代入數(shù)值：m=0.1 Rkd=77.85 KN Ap=0.2m²

B=0.95fs，k=100kpa

這里面RKd可按以下的二式核算，并取這里面比較小的數(shù)值：

Rkld=ηfcu，kApRk2d=Up∑qsl+αApqp

式中：η表示樁身強度折減系數(shù)，分為干濕取法；fcu，k指攪拌樁樁身水泥土比例比同室內(nèi)加固土試驗塊（邊長是70.7mm的立方體或者是邊長為50mm的立方體），在標準養(yǎng)護條件下90d齡期的立方體抗壓強度平均值（kpa）；Up代表樁的周長（m）；qp表示樁端地基土沒有修正的承載力特征值（kpa），可依據(jù)目前國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007的相關規(guī)定確定的執(zhí)行；α為樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，其中承載力高時則取低值；qsi代表樁周第1層土的側(cè)阻力特征值。對淤泥可取4～7kpa；對淤泥質(zhì)土可取6～12kpa；對軟塑狀態(tài)的粘性土可取10～15kpa；對可塑形態(tài)的粘性土可取12～18kpa：li代表表示樁長界限內(nèi)第i層土的厚度（m）；

代入數(shù)值：1=0.33fcu，k=120。KpaUp=3.14m

α=0.6 Ap=0.2m2 qp=1 50kpa

土層1：qsl=12.5kpa ll=2m

土層2：qs2=7.5kpal1=4m

土層3：qs3=22.5kpal3=1 m

則Rkld=77.85 KN Rk2d=261.24 KN fsp，k=125.17kpa

根據(jù)上述計算可以看出，在樁長大于7米的時候，復合地基的承載能力設計值跟樁土面積置換率有著密切關聯(lián)。當施工時遇到軟土層較深的基礎時，左右復合地基承載能力設計值的要素并非樁長，但結(jié)合樁在整體穩(wěn)定中體現(xiàn)的影響，樁端一定要在最危險滑弧面下面2米。因此這次設計水泥土攪拌樁樁端一定要穿透④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，進入下一層良好持力層不能低于2倍樁徑。

四、水泥粉噴樁技術施工要求

（1）對原材料的要求。本項目施工中采用材料為32.5級普通硅酸鹽水泥。本項目所有購買的水泥都要通過抽查檢驗，要達到規(guī)范的要求。另外水泥儲存要在防雨、防潮等需求的地方，杜絕使用已經(jīng)過期、失效的原材料。

（2）按照地基土不一樣的特性，其設計原則也應該采取不同的施工方法、數(shù)目。

（3）粉噴樁的長度、直徑和間距要嚴格按照設計要求進行。

五、水泥粉噴樁的施工技術與質(zhì)量控制

（一）施工準備

（1）施工人員的布置，施工場地要有施工項目的負責人、安全人員、設備操作人員、投料人員、記錄人員等。

（2）施工前技術資料的準備：粉噴樁設計樁位圖，施工現(xiàn)場的工程地質(zhì)報告，原地面高程數(shù)據(jù)表，加固深度和停灰面高程還有測量信息等。

（3）三軸攪拌機在工作前，一定要把現(xiàn)場清理平整，除去施工地表的堅硬物品，并做好回填素土的夯實工作，以路基承重荷載能達到50噸吊車和步履式重型樁為標準。

（4）施工機具的具體準備。粉噴樁設備要具備粉噴樁鉆機械、粉噴機、空壓機與貯灰罐。進行機械組裝和試運轉(zhuǎn)。

（5）在進行粉噴樁施13-藝設計時，需要綜合設計要求的配合比和實測的各類施工數(shù)據(jù)，進行試樁決定。試樁7～9根，利用試樁獲得施工數(shù)據(jù)。采用水泥均要求達到施工標準，使用前要檢查合格證明，并抽檢合格后方可使用。

（6）施工前要先完成樁擠密的實驗，樁數(shù)7～9根，當發(fā)現(xiàn)存在異常時，要對樁距、水泥量等數(shù)據(jù)進行有效的處理。endprint

（二）試樁

粉噴樁在進入正式施工前還要先完成樁擠密的試驗。粉噴樁施工前要對加固土進行室內(nèi)試驗，嚴格按照設計標準的無側(cè)限抗壓強度，根據(jù)二十八天齡期的試驗結(jié)果報告得出合適的摻入比，28天齡期抗壓強度為1100KPa到1300KPa。以確定：1）要穿過軟土層的實際深度；2）要清楚各種軟土的阻力，從而得到施工時的鉆進速度。

施工要求：當軟土的含水量比較高時，要降低機具的提升速度，加大風量才能確保成樁的質(zhì)量；當遇到基地是砂層，尤其是粗砂層時，機具的提升速度應比淤泥層快，但是風量要比淤泥層小，如此才能確保成樁的質(zhì)量。

（三）施工過程中質(zhì)量控制措施

工程施工過程中的粉噴樁工程具有地下隱蔽性，在整個施工過程中都要加強其質(zhì)量的控制效果。其中施工人員的技術旁站工作是質(zhì)量控制的重點，目的是對三個核心施工環(huán)節(jié)和兩個目標（水泥的日用量、日進度）進行有效把控。

（1）樁長要盡可能打入到持力層準確把控粉噴樁打至持力層以上，宜穿過軟土層到達高強度的持力層，并且在施工過程中，當進入到持力層大概50CM后，持力層和樁底設計標高常常出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，導致很多施工企業(yè)把樁長根據(jù)樁底設計標高為基準的問題產(chǎn)生。如何分辨是否進入持力層的方法，可采用由專業(yè)鉆機下鉆到最深處時的速度與電流表的度數(shù)來進行判斷。

（2）在粉噴樁的質(zhì)量上做到有效把控，需要嚴格控制粉體計量。其中與水泥摻量大小和噴粉均勻度的控制有著最為密切的聯(lián)系，故做好計量粉體成為控制粉噴樁質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。現(xiàn)在大部分使用的是鉆機深度與電子稱重法互相配合的計量方法，這種方法可以從記錄數(shù)據(jù)上折射出鉆機的具體內(nèi)容。在粉體計量控制中要加大對以下兩部分的重視力度：

①準確把握鉆頭的速度是保證噴粉均勻的有效措施。在施工過程中，一般是由施工人員來操控水泥的噴入量，往往會出現(xiàn)一些施工人員為了達到每米噴粉量的具體要求，而拼湊數(shù)字，導致噴粉出現(xiàn)不勻的現(xiàn)象，影響使用效果。

②在噴灰開始至鉆頭產(chǎn)生灰需要有段時間，在鉆機鉆到樁底后，要預留一段時間再提鉆，其中預留時間要根據(jù)管道尺寸來決定。在噴灰過程中，通常水泥在管道內(nèi)的運輸速度大概為1米/秒，例如：管道長度為40m，如若鉆到樁底后馬上提鉆，其樁底實際少灰將達到1m左右，進而攪拌使樁底原有的軟土層遭到破壞，增加沉降量。

（3）復攪控制水泥與土攪拌均勻度與粉噴樁體強度好壞有著至關重要的作用。通常情況下呈脈沖形狀的粉體是鉆頭噴出的，不進行一定程度的復攪，便會在樁內(nèi)出現(xiàn)層狀粉體，形成層中層的現(xiàn)象，這樣即便加入再多的水泥也都無法加強其穩(wěn)定性。復攪的主要作用是通過攪拌使粉體將土、水有效結(jié)合，使樁體更好呈現(xiàn)。在施工過程中要控制好鉆機和攪拌葉旋轉(zhuǎn)的速度，將全樁進行充分復攪。從而保證其質(zhì)量達到最佳。

六、結(jié)束語

在該項目工程中的所有水泥粉噴樁，經(jīng)檢測全部合格，均能滿足設計要求。水泥粉噴樁技術的成本比較便宜，且施工的時間短，施工方法簡單，綜合的效益也比較明顯，是一種很有效的地基加固技術。施工單位要對水泥粉噴樁施工技術進行深入研究，將其優(yōu)點充分發(fā)揮，提高水泥粉噴樁技術在工程中的廣泛應用，如此才能獲取更好的經(jīng)濟效益和社會效益，促進我國建筑行業(yè)的發(fā)展。endprint