淺談粉噴樁軟基處理施工工藝應用

李虎軍

摘要：結合道路路基范圍處于沿江地帶或者湖波水系較密集、地下水豐富的地帶粉噴樁處理實例，對軟基加固的機理、施工工藝流程及效果檢測加以探討。

關鍵詞：粉噴樁;軟基處理;軟弱地基;施工工藝

一、粉噴樁軟基處理施工工藝現狀及應用范圍

在建設工程中，軟土地基危害很大。水泥粉噴樁施工工藝在我國的建設工程施工過程的應用越來越廣泛。在沿江地帶或者湖泊水系較密集、地下水豐富的地帶，或者基礎處理深度達到5米以上、積水較重，抽水清除換填費用相較而言不經濟的情況，水泥粉噴樁施工工藝都得到了很好的運用。

二、粉噴樁軟基處理的工作機理。

水泥粉噴樁軟基處理施工工藝是利用水泥作為固結材料，通過專門的深層攪拌噴射鉆機，憑借其回旋鉆頭葉片切割原土，并攪拌混合水泥和原位軟土并且吸收地下水，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發生水化反應，形成水化物。部分水化物形成能吸收大量自由水的水泥石，部分則與周圍有活性的軟土顆粒反應形成較大的土團粒，最終形成了樁身及一定范圍內的硬土層。隨著時間的推移，原土硬結形成具有一定強度和剛度、壓縮性和滲透性都較低的水泥土混合固體，從而達到了加固軟弱地基的效果。

三、粉噴樁軟基處理的工程實例。

萬豐路北起濱江北路，南至株洲大道北輔道，全長約3054米，是株洲市天元區新馬EBD重要的城市主干道，全線位于萬豐湖東北側，與濱江北路和新豐路構建成環萬豐湖公園的交通要道。萬豐路道路路基范圍內有一道老渠道，淤泥較深（最深地段達4-5米）;同時，前期施工完畢的萬豐湖水位維持在標高40.8左右，導致路幅范圍內地下水水位較高。萬豐路路基范圍長期處于低洼地帶，積水嚴重，無處排放。經過業主、監理、設計、地勘等單位現場查看分析，綜合經濟技術合理性，決定采用粉噴樁軟基處理工藝。

（一）粉噴樁軟基處理復合地基設計

該路段粉噴樁樁徑0.5米，正三角形布置， 相鄰樁在車行道間距1.2米、非機動車道及人行道范圍為1.4米，加固深度為穿過軟土層，入殘積粉質粘土0.5米為止，固化劑采用42.5級普通硅酸鹽水泥，噴灰量每延米不小于55Kg。水泥土7天無側限抗壓強度要求不小于1200Kpa，成樁28天后采用復合地基荷載試驗檢驗，要求≥150KPa。檢驗數量不小于樁總數的1%，且不少于3根。

（二）強度影響因素

影響樁身強度最顯著的因素為齡期、水泥噴灰量、土的含水量。

粉噴樁齡期對水泥的強度影響較大。水泥土的強度隨著齡期的增長而增長，其強度在7天內增長速率很快，在28天內的增長速率較快;28天以后，增長速率已經明顯下降;90天齡期后強度增長已經很小。故本設計中采用7天齡期的無側限抗壓強度作為水泥土強度設計標準值。

水泥噴灰量對水泥土的強度影響也很大。施工前，應取所選用水泥和有代表性的軟土地基取樣，按照設計要求進行水泥土標準試驗。當實際噴灰量小于設計噴灰量時，水泥土固化反應弱，水泥土比原狀土強度增長微乎其微，加固效果不明顯;當水泥噴灰量大幅超過設計噴灰量時，水泥土強度增長隨著噴灰量的增幅減緩，費用與效果比不合理，導致成本大幅增加，產生原材料浪費，不經濟。本項目中采用水泥噴灰量每延米不小于55Kg。

加固土含水量也是對水泥土強度影響的較關鍵因素。規范規定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70%時不宜采用水泥粉噴樁工藝。含水量小于30%時，土壤中的水分不足以使粉體進行充分水化反應，當含水量大于70%，不能保證水泥土樁體達到設計強度。本項目由于地勢低洼，同時是老的溝渠，連通萬豐湖水系，軟土含水量經現場取樣確定約為37%，適合使用粉噴樁施工。

（三）施工工藝及注意要點

水泥粉噴樁的主要施工順序為：施工準備→鉆機就位→鉆進→提升粉噴攪拌→設計標高后復鉆→提升復攪→升到設計標高后停機→下一樁循環施工。

施工前，要編制粉噴樁專項施工方案報公司總工、監理、業主審批，按照施工方案做好人員、機械和材料的準備。項目技術負責人在施工前需要組織做好技術人員和機械操作人員的技術交底工作。由于該路基范圍低洼積水嚴重，在路基范圍內填土至萬豐湖常水位以上0.7米（標高41.5）后進行場地平整工作。做好工藝試樁工作，選取仙月環路與萬豐路交叉口往小里程樁號約200米處，此段路基范圍內恰好有淤泥較深的老溝渠，同時積水較高，具有代表性。通過試樁，對機械性能、工作壓力、鉆機下鉆和提升速度、單位長度噴灰量、復攪工藝等因素對樁身強度和質量評定，通過檢測確定技術參數，作為正式施工的依據。

填土平整場地完畢后，進行測量放樣，調整鉆桿對準樁位。設備就位后必須平整，確保施工過程中不發生傾斜和移動。機架和鉆桿的垂直度偏差不應大于1%，施工過程中采用吊垂觀測鉆桿的垂直度，如發現偏差過大，必須及時調整。在預拌下沉過程中，鉆進時始終保持連續送氣，以保證噴灰口不被堵塞，鉆桿內不進水，保證下一道工序送灰時順利通暢。鉆進至設計深度后，將攪拌頭反向旋轉，同時噴粉提升攪拌，嚴格控制攪拌速度，邊粉噴邊攪拌邊提升，將水泥充分與粘土拌合均勻，提升速度控制在0.5m/min左右，粉噴壓力控制在0.5～0.8MPa，保證按每米不少于55Kg水泥要求速度提升，鉆頭提升至設計停灰面時停止噴粉。之后，再次下鉆至樁頂下2/3樁長（設計要求）的范圍內，慢速提升攪拌至樁頂。重復攪拌下沉、攪拌提升速度控制在0.5～0.8m/min，當攪拌頭端接近樁頂位置時，慢速原地攪拌2～3min。復拌是保證成樁均勻和提高樁體強度的有效措施。通過不斷重復上述步驟進行下一根樁的施工直至施工完畢。

（四）地基處理效果檢測

根據設計要求成樁7天后在有代表性部位取水泥土芯樣進行7天無側限抗壓強度試驗，28天后采用復合地基荷載試驗檢驗承載力。本項目采用復合地基靜載試驗，壓板尺寸按面積置換率確定。壓板中心必須與試驗面中心重合，壓板下須用10mm厚的粗砂墊平。試驗荷載按等量12級施加，加載方式采用堆載法。

經檢測，萬豐路粉噴樁水泥土7天無側限抗壓強度和復合地基承載力均滿足設計和規范要求。

四、粉噴樁施工技術結語。

隨著現代城市化步伐的加快，粉噴樁施工工藝在遇到地下水系豐富，雜填土高度超過5米的情況經濟技術處理效果較佳，在市政道路、壩閘軟基處理已經得到了廣泛應用。我們相信，隨著人類對高新技術的不對追求以及經濟的不斷發展，粉噴樁施工技術將會更加完善，得到更多突破性的發展。

參考文獻：

[1]《公路軟土基路堤設計與施工技術規范，JTJ017-96》，

[2]朱梅生《軟土地基》中國鐵道工業出版社，1998

[3]趙媛媛《粉噴樁處理軟基施工工藝和質量控制方法研究》，2010