橋梁加固中粉噴樁施工技術應用分析

黃偉平

（廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510400）

1 粉噴樁施工技術概述

基礎持力層粉噴樁軟弱地基加固技術又稱粉體噴射攪拌法，其主要以粉體材料水泥為固化劑，通過攪拌設備和壓縮空氣將水泥粉體噴入地基土中，將地基深處的軟土和固化劑強制攪拌，并充分利用其之間的水解、水化反應增強軟弱土體的穩(wěn)定性及地基結構強度和整體性，進而形成優(yōu)質(zhì)地基。該加固技術適用于地下水埋深淺，地基土天然含水率在30～70%之間，地下水pH值>4的素填土、黏性土、粉土、黃土及松散砂土等地基[1]。粉噴樁加固技術因具有較強的性能優(yōu)勢而在軟弱地基加固及基坑支護等方面得到廣泛應用。

粉噴樁加固技術能有效提升地基結構的水穩(wěn)性和承載力，減少總沉降量，并能承受較大的加速荷載和抗變形應力；粉噴裝置為密封設計，不會對環(huán)境造成污染，在施工過程中也不會產(chǎn)生振動和噪聲，環(huán)境效益十分顯著；施工機械設備簡單，連續(xù)鉆進施工工效高，機械費用低，便于降低施工總成本。

2 工程概況

某與國道連接的北干渠橋梁跨徑10m，橋面凈寬25.5m，上部結構為預應力空心板形式，下部結構為鉆孔灌注樁柔性橋臺形式，各橋臺設置3根樁徑100cm、樁長25m的單排摩擦樁。該橋梁工程場地為黃河沖積平原地貌單元，第四系沉積土揭露地層，上部為粉質(zhì)黏土夾雜粉細砂，地下水不具腐蝕性，且場地為Ⅱ類中軟場地土，施工條件良好。

3 粉噴樁施工工藝

3.1 設備及材料配套

該橋梁加固粉噴樁設計樁徑Φ50cm，所使用粉體水泥強度等級為32.5MPa，水泥設計摻加量為60kg·m-1，粉噴樁樁身5m以內(nèi)抗壓強度至少為2000kPa，中部5～12m抗壓強度至少為1500kPa，下部12m以下范圍內(nèi)抗壓強度至少為1200kPa；閘室地基處理后的承載力至少為130kPa。根據(jù)設計要求及施工條件，現(xiàn)場配置3臺GPP-5型粉噴樁機，1臺經(jīng)緯儀和1臺水準儀，5臺電焊機。

3.2 施工方法

（1）定位放線：選定參照物后采用經(jīng)緯儀進行定向，并用鋼尺量距，用水準儀測定相對高程和軸線，根據(jù)樁位布置進行細部放線，按照設計要求，定位樁樁位誤差不得超出±20mm，并通過石灰和竹簽進行雙重標記。

（2）鉆機就位：鉆機就位并調(diào)平后將其垂直度控制在1.5%以內(nèi)，將鉆頭錐頭與竹簽對準，檢測鉆機狀態(tài)后嚴格按照《建筑地基處理技術規(guī)范》及設計要求開始鉆孔施工，首先選擇三檔/四檔快速鉆進，如遇硬塑淤泥質(zhì)地層，應調(diào)整至二檔后繼續(xù)鉆進，直至設計樁底高程，為避免鉆桿埋沒，不能采用一檔鉆進[2]。攪拌鉆進過程中將鉆速控制在0.8～1.48m·min-1范圍內(nèi)，如需提升鉆速，不能超出0.4～0.8m·min-1的范圍，水泥粉體固化劑噴入地基土中與地基土的攪拌速度應控制在28～35r·min-1，壓縮空氣風壓為0.25～0.45MPa，風速為2.0m3·min-1，噴射水泥粉體固化劑的速度為30～56kg·min-1。

（3）提升粉噴并攪拌：在設計鉆深范圍內(nèi)全面檢查噴灰管路的通暢性，無誤后開啟送灰系統(tǒng)，并根據(jù)送灰管路實際長度進行攪拌時間的控制，孔底噴灰攪拌時間通常為20～30s，再將傳動系統(tǒng)調(diào)整為反轉(zhuǎn)狀態(tài)，使其按照80～120cm·min-1的提升速度攪拌直至達到設計樁頂高程后繼續(xù)攪拌20～30s。

（4）復攪鉆進及補噴：待提升粉噴攪拌至設計樁頂高程后停止提升，并將傳動系統(tǒng)調(diào)整至正轉(zhuǎn)狀態(tài)后停止噴粉，從設計樁頂高程自上而下按照二檔/三檔的速度復攪鉆進至設計樁底，同時將傳動系統(tǒng)調(diào)整為反轉(zhuǎn)狀態(tài)，按照80～120cm·min-1的速度復攪，并檢測灰量，如果灰量低于60kg·m-1，則必須重新啟動送灰系統(tǒng)補噴，以保證灰量至少達到60kg·m-1。補噴結束后應繼續(xù)向下攪拌鉆進1m，提升復攪補噴，直至?；颐娉蓸?。

4 施工效果試驗檢測

4.1 復合地基載荷試驗檢測

本橋梁工程粉噴樁施工共用時14d，完成粉噴樁施工工程量845根，實際施工進尺為8065.5m，待粉噴樁復合地基達到設計齡期后隨機抽取3根樁體和45根樁身按照《建筑樁基技術規(guī)范》等所規(guī)定的載荷試驗檢測依據(jù)和加載方式分別進行靜載試驗和動測檢測。檢測設備主要為量程0～300kN的30t千斤頂，4個靈敏度0.01kN、量程0～50MPa的百分表，1個靈敏度1.5級、量程0～100MPa的壓力表。

按照粉噴樁復合地基實際承載力的2倍確定現(xiàn)場試驗最大加載量，并分成8級，第一級加載量為45kPa，此后按照5min的間隔逐級遞增45kPa，直至最大載荷量。單樁復合地基靜載試驗承壓板為78cm×78cm（長×寬）的方塊，將10cm厚的中粗砂找平層鋪設在承壓板底，開挖出5m×5m的試樁坑底并開挖至基底標高，通過手動油壓千斤頂加載，搭設工字鋼加載平臺，設置12根底深2.5m的Φ300m地錨以提供反力。

由壓力表測量橋梁粉噴樁所承受的荷載，并根據(jù)千斤頂標定曲線進行換算。在承壓板四邊對稱架設百分表測量試樁沉降，百分表均通過磁性表座固定在工字鋼基準梁上，基準梁所在的基準樁中心距離承壓板中心4.0m，基準樁中心距離地錨邊1.0m。待全部檢測點加載至預期最大試驗荷載時終止加載，所抽查得單樁復合地基承載力均在180kPa以上，符合設計要求。

4.2 基樁底應變反射波檢測

按照《基樁低應變動力檢測規(guī)程》所規(guī)定的瞬態(tài)激振時域頻域分析法進行粉噴樁完整性檢測，即將速度傳感器安裝在樁頂以獲取瞬態(tài)激振響應信號，依據(jù)振動理論并結合應力波在粉噴樁樁體內(nèi)的運動規(guī)律，通過電腦實時監(jiān)控系統(tǒng)進行實測信號時域波性與頻域頻譜分析，充分了解樁體內(nèi)波阻抗變動特征，判斷樁體均質(zhì)性，并發(fā)現(xiàn)潛在缺陷的位置、尺寸與類型。基樁底應變反射波檢測設備主要有EG-10傳感器速度計、SY-3加速度計、黃油耦合劑、手錘等，根據(jù)完整程度進行判斷：樁身水泥土結構完整，樁底應變反射合理，波速在合理范圍內(nèi)，且在樁底反射波抵達前無同相反射信號出現(xiàn)的為Ⅰ類樁；樁身水泥土結構存在輕微缺陷，樁底應變和波速基本合理的為Ⅱ類樁。在本次試驗的50根粉噴樁中Ⅰ類樁和Ⅱ類樁分別為45根和5根，符合樁身動測及基樁底應變反射波檢測試驗合格要求。

5 結論

本橋梁加固中粉噴樁施工工藝及施工效果試驗檢測結果表明，粉噴樁施工工藝較為復雜，為保證施工質(zhì)量，必須嚴格按照設計要求進行，并加強過程控制和工后質(zhì)量檢測。本橋梁工程投入使用后，通過對其使用狀況的跟蹤調(diào)查表明，其地基沉降與設計要求相符，粉噴樁加固技術的運用較為成功，此外，該技術還能有效降低工程造價，提升施工過程的機械化程度，降低勞動強度，減少噪聲及振動等對周圍環(huán)境的不利影響。