淺談粉噴樁在加固軟基中的施工應用
淺談粉噴樁在加固軟基中的施工應用
于旭之
填方路基在軟土地基施工期間的穩(wěn)定性和建成后的剩余沉降、差異沉降已成為公路設計和施工中的一個關鍵技術問題。因在天然狀態(tài)下，地基中的軟土含水量高，密度低，壓縮性高，固結慢，強度低。德衡高速公路樁號2K+300—2K+480施工時通過一魚塘，此此段為軟土基，土的含水量34％。作為高速公路的地基，由于考慮較短工期內完成，所以就必須對軟基進行處理，根據(jù)軟土性質確定處理方案，擬采用粉噴樁進行加固處理。
1、粉噴樁處理的特點與加固機理
1、1粉噴樁處理軟基的特點
粉噴樁是深層攪拌法加固地基方法是通過特制攪拌機械將軟土和水泥強制攪拌，利用水泥和軟土之間產生一系列物理—化學反應，使軟土硬結成具有整體性、穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質地基。
1、2粉噴樁處理軟基的加固機理
1、2、1水泥的水化反映、碳酸化作用
普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成。在水泥拌入軟土中后，很快與軟土中的水化反應，生成氫氧化鈣、水化硅酸鹽鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等化合物。水泥與水化物中的氫氧化鈣，與空氣中的二氧化碳反應生成不溶于水的碳酸鈣，提高軟土的強度。
1、2、2土顆粒與水泥水化物的作用
（1） 凝硬作用
水泥與水發(fā)生反應析出大量的鈣離子，這些鈣離子與粘土中的礦物質（如二氧化硅、三氧化二鋁）進行化學反應，逐漸生成不溶于水的結晶化合物。
（2） 離子交換作用
軟土中含有多種礦物質，并有游離鈉離子Na+和鉀離子K+，它們能和水泥水化生成的鈣離子Ga++進行當量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的團粒，使土體強度提高。
1、2、3樁體作用
粉噴樁是具有一定粘結強度的混合料，其剛度較其他散體材料的樁體大，因而其應力分擔比也更大。在荷載作用下樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小，因此基礎傳給復合地基的附加應力隨地基的變形將更多地逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，起到了樁體作用。經加固后地基土的含水量、空隙比、壓縮系數(shù)均有所減少，壓縮摸量有所增加，加固后樁間土已擠密。
2、粉噴樁設計及布置
2、1粉噴樁的設計
2、1、1樁徑
粉噴樁的樁徑按粉噴鉆機確定，采用粉噴鉆機的鉆孔直徑0.5m。
2、1、2固化劑配比
土質通過試驗，要求噴粉樁中水泥土無側限抗壓強度3.18Mpa，采用固化劑為普通硅酸鹽水泥32.5#，摻入量為50kg/m。
2、1、3樁長
根據(jù)地質條件、施工因素、及確定的水泥摻入量和試驗無側限抗壓強度，計算出單樁承載力。根據(jù)總荷載和總樁數(shù)及選定單樁承載力算出樁長。通過計算加固采用樁長為10m。
2、2樁的布置
施工的粉噴樁呈梅花狀按三角形布設，樁間距離為1.5m×1.5m。具體見布置圖。
3、粉噴樁的施工
3、1材料
水泥采用普通硅酸鹽水泥32.5#，對水泥使用前做了有關強度、安定性試驗。在粉噴進行大量施工前，進行了成樁試驗，并取得技術參數(shù)，為后來大量樁的施工提供依據(jù)。
3、2施工機械
粉噴樁施工質量與施工機械有很大的關系。本次采用Gpp-16型粉體攪拌機。
3、3施工工藝
3、4施工要點
粉噴樁施工時根據(jù)成樁試驗確定的技術參數(shù)進行，操作人員隨時記錄壓力、粉噴量、鉆進速度、提升速度等有關參數(shù)的變化。施工時滿足下列要求：
（1） 嚴格控制噴粉標高和停粉標高，不得中斷噴粉，確保樁體長度；嚴禁在尚未噴粉的情況下進行鉆桿提升作業(yè)；
（2） 樁身根據(jù)設計要求在地面以下1/2~1/3樁長并不小于5m的范圍內必須進行重復攪拌，使固化料與地基土均勻拌和；在施工中發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時，應整樁復打，復打的噴粉量、應不小于設計用量。
（3） 施工機具設備的粉體發(fā)送器配置了粉料計量裝置，也記錄水泥的瞬時噴入量。貯灰罐容量也不小于一根樁的用灰量加50kg；
（4） 控制重復攪拌時的提升和下沉速度，來保證加固深度范圍內每一深度均得到充分攪拌；
（5） 粉噴樁施工允許偏差應符合下面規(guī)定
4、2施工質量控制
主要是檢測噴粉及攪拌的均勻性，確保實際樁長、樁端上層是否與設計要求相等，對總樁數(shù)的0.2%進行了抽芯檢驗，樁心進行了無側限抗壓強度試驗，進行樁身強度及均勻性評價。
4、2、1樁身強度評價
對所取樁芯的試驗結果：樁身強度3.3Mpa，強度最大為5.02Mpa，強度最小為3.2 Mpa，可以判定本段粉噴樁強度滿足設計要求。
4、2、2樁身均勻性
從現(xiàn)場抽芯的情況可見樁芯完整，連續(xù)性好，斷口明顯，攪拌均勻。
4、2、3靜荷載試驗
靜荷載試驗是檢查復合地基整體加固效果的有效方法，既可檢查設計對該地層的適用性，又可檢查設計的正確性及施工對設計的實現(xiàn)情況。本路段共進行了2組單樁荷載和4組雙樁復合地基載荷試驗。6組載荷試驗確定的復合地基承載力均大于設計值110Kpa。
5總結
（1） 在已建德衡路路段的魚塘軟弱地基再處理中，采用粉噴樁法能有效地解決工后沉降量大、沉降速率收斂速度慢等問題。
（2） 檢測結果表明軟基處理效果都能達到設計要求，因此該方法用于道路的軟基處理是可行的。
（3） 粉噴樁法在設計和施工中應結合現(xiàn)場情況，合理布設孔位，安排打設次序，嚴格控制粉噴樁的施工質量，保證樁的完整性和均勻性。
