淺析粉噴樁施工工藝及質量控制

1、工程概況

    新建滬蘇浙高速橫扇互通至230省道連接線工程，起點230省道，終點橫扇太湖漁灣，全長約2.67公里。通過對施工沿線的現場調查和《工程勘察報告》顯示：K0+012.65~K0+600段填土較高，且處于河塘段落，根據地質勘查揭示，塘底浮淤下有淤泥質粉質粘土層，厚度約為2.5m；K0+760~K1+500段填土較高，且處于河塘段落，根據地質勘查揭示，塘底浮淤下有淤泥質粉質粘土層，厚度約為2.5m；沿線橋頭兩側約50m范圍內素填土下粉土層較薄，其下為厚度平均3m左右的淤泥質土層。為降低路基工后沉降，提高道路路基承載力及穩定性，降低橋頭路基工后沉降，根據設計要求采用粉噴樁處理。

2、軟基特點及危害、粉噴樁定義

    2.1 軟基特點

    軟土是有天然含水量大、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，主要有淤泥、淤泥質土及泥炭。軟土的抗剪強度低，填土后受壓，可能產生側向滑動或較大的沉降，從而導致路基的破壞。在較多的荷載作用下，地基易發生整體剪切、局部剪切或刺入破壞、造成路面沉降和路基失穩。

    2.2 粉噴樁定義

    粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式,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。

    在軟基上修筑路基，為了保證路基的水穩性、整體穩定性、地基變形量控制，采用粉噴樁施工方案必須采取一系列措施，應從粉噴樁的設計，配合比試驗（材料要求及水泥摻量的確定），粉噴樁的試樁，粉噴樁的施工工藝，粉噴樁施工過程質量控制與管理等方面考慮。

3、粉噴樁施工方案實施

    3.1粉噴樁的設計

    Ⅰ、（適用于起點~K0+600段）粉噴樁設計樁頂高程2.5m，樁徑0.5m，樁距為1.2m，樁長5.0m，在平面上呈正三形布置(布置區域邊線與構造物基礎輪廓線平行)，并處理至路基反壓護道邊。

    Ⅱ、（適用于K0+760~K1+500及橋頭段）粉噴樁設計樁頂高程1.8~2.0m，樁徑0.5m，樁距為1.5m，樁長5.0~5.5m，在平面上呈正三形布置(布置區域邊線與構造物基礎輪廓線平行)，并處理至人行道坡腳邊。

    樁身設計無側限抗壓強度為：R7=0.5Mpa，R28=0.75Mpa，R90=1.0Mpa。為了保證粉噴攪拌樁的質量，施工時要求粉噴樁必須進行全程復攪。

    3.2配合比試驗（材料要求及水泥摻量的確定）

    粉噴樁的水泥摻量由室內配合比試驗確定。根據土樣天然含水量、孔隙比的不同，水泥摻入量應相應變化。施工前進行水泥土的配合比試驗。配合比試驗的目的是確定合理的摻灰量。配合比試驗的內容包括：

    a.地基土試驗

    在現場三個不同地點鉆取軟土原狀土樣，進行物理及力學試驗。

    b.水泥試驗加固料

    水泥采用吳江三獅生產的P.0 42.5硅酸鹽水泥，所購置的水泥必須在有效期內使用，嚴禁使用受潮、結塊、變質的劣質水泥。同時分批對所用水泥進行檢測以控制水泥的質量。

    c.水泥土試驗

    水泥土強度質量標準：R7d≥0.5Mpa，R28d≥0.75Mpa，R90d≥1.0Mpa

    水泥土的配比已委托蘇州交通工程試驗檢測中心有限公司進行配合比驗證，目前50kg/m的水泥土7天強度為0.69Mpa（具體見試驗報告）。

    3.3粉噴樁的試樁

    一切準備工作結束后，提出書面開工申請，并請監理人員到場進行試樁，確定成樁的各項技術參數。

    a、確定鉆進速度、提升速度、提升時的管道壓力及噴灰時管道壓力等技術參數。

    b、水泥攪拌的均勻程度，掌握下鉆及提升的困難程度，確定合適的技術處理措施。成樁試驗的樁數為每種配合比各6根樁。

    試樁結束后及時整理各種技術參數，并形成正式的試樁報告，報請監理組審批。接到監理組下發的開工通知后即可掛牌進行施工。

    3.4粉噴樁的施工工藝

     (1)定位：按設計圖紙（樁位平面布置圖），現場用鋼尺定出粉噴樁樁位，并用竹簽插入土層作標記，誤差不大于5cm，機具移至樁位處并使鉆頭正對竹簽，復核機架的垂直度。

    (2) 鉆機就位使鉆桿垂直，鉆頭對準樁位，然后檢查導向桿的垂直，并將噴氣口(水泥干粉噴射口)清理干凈。啟動空壓機送氣，氣壓一般為0．30 MPa～0．35 MPa，鉆機正轉并垂直鉆進，鉆進速度一般采用0．5 m／min～0．8 m／min，直鉆至要求深度。當攪拌頭到達設計樁底標高時，根據土質情況和要求的噴灰量，加大空氣壓力，同時開啟貯料筒的閥門，使水泥于粉隨壓縮空氣，通過攪拌翼下部的孔口，噴入土中，此時應邊噴邊攪拌邊提鉆桿。樁徑為50㎝，要求噴入灰量不小于50 kg／m，噴灰時的空氣壓力一般為0．4 MPa。當鉆頭提升至樁頂標高時，停止噴粉，但仍需攪拌。

    (3) 復攪：當鉆頭提至地面標高時，再按上述鉆進的方法下鉆，此時只攪拌不噴粉，復攪轉速采用30 r／min～50 r／min，邊攪拌，邊提升，邊壓實。

    (4) 當鉆頭提升至地面下30～50cm時停止送灰，關閉送灰機。此時鉆機迅速換檔，重復攪拌，直至電流表達到70A以上停止復攪。

    (5)復攪結束后，關閉空壓機，消散所有管道壓力，鉆機主電機停機。

    (6)開啟液壓步履，鉆機移位到下一個樁位按以上步驟繼續施工。

4、質量控制及施工注意事項

    （1）粉噴樁施工在清除地表雜草、淤泥后進行，樁尖要求穿過淤泥層，進入持力層50㎝以上，施工時采用二次攪拌工藝以保證均勻性。

    （2）粉噴樁水泥用量暫定為50㎏/m，應采取嚴格控制措施,以確保28天無側限抗壓強度滿足設計要求。

    (3)為保證水泥攪拌樁的垂直度，應注意起吊的設備的平整度和導向架的垂直度，每機必須懸掛錘球且垂線長度不小于4米，并每樁測垂直度，且垂直度偏差不得大于1.0%。樁位偏差不得大于5cm。

    (4)嚴格控制鉆孔下鉆深度、確保噴粉量達到設計確定的實際施工水泥用量，下鉆深度的控制可在機架上用紅油漆按每格一定的下鉆深度進行標注,樁長不得小于設計樁長或經監理工程師現場確認的施工樁長，單樁水泥用量不得少于設計水泥用量，水泥粉噴樁每延米水泥用量誤差不得超過5%，并應有專人記錄每根樁的水泥用量。

    (5)粉噴樁機每次下鉆或提升的時間必須有專人記錄，時間誤差不得大于5秒，提升前要有等待送粉到達樁底的時間，防止出現提升卻未噴粉的情況，具體時間隨機械類型與送粉管長度而變化，應根據試樁確定。

    (6)應在全樁長范圍內重復攪拌一次，以增加水泥土均勻性。復攪宜一次完成。

    (7)供粉必須連續，拌和必須均勻，如發生意外影響樁身質量時，應在3小時內采取補噴措施，補噴重疊以不小于1.0m為宜，否則應重新打設，新樁距報廢樁的凈距離不能大于樁距的15%，宜緊貼成重疊1/3樁徑，并填報在事故記錄中備查，所有接樁及補樁都必須報現場監理批準并做好記錄。

    (8)對輸粉管要經常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長度以30～60m為宜，對使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于10mm，但也不宜采用直徑過大的鉆頭(以不大于設計樁徑30mm為宜，以免影響樁身成型質量)。

    （9）每根樁開鉆后必須連續施工(包括復攪)，嚴格控制噴灰時間和停灰時間，不得間斷。嚴禁在未噴灰的情況下提升鉆桿。

    4.6特殊情況保障措施

    當施工中遇到停電、機械故障等原因而中斷噴粉時應在3h內，采取重鉆補噴、復攪等措施，補噴的重疊長度應不小于1.0 m，并在施工原始記錄里填報備查。

5、結束語

    (1)粉噴樁施工過程中，通過施工前“試樁”工藝確定相關參數及工藝，加強對粉噴樁施工藝監控，從而達到對粉噴樁施工質量的有效控制。
    (2)與其他軟基處理方法相比，粉噴樁強度形成快，地基沉降小，能減少預壓時間，加快后續施工的進度。
    (3) 粉噴樁的施工質量是關系到道路建設成敗的重要因素。粉噴樁屬于隱蔽工程，如施工質量不好，一旦被路堤等構筑物所覆蓋，便構成隱患且不好檢查及補救。因此，緊抓施工環節，嚴格施工過程的管理非常重要，只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質量。

6、參考文獻

（1）中華人民共和國鐵道部部頒《粉體噴攪法加固軟弱土層技術規范》（TB10113-96）北京：人民交通出版社.

（2）JTJ 017-96《公路軟土地基路基設計與施工技術規范》（m）北京：人民交通出版社.

（3）滬蘇浙高速橫扇互通至230省道連接線工程SG2010-01(HSLJ) 《投標設計文件》.

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)