摘 要：本文闡述了在黃延高速公路建設(shè)中，采用粉噴樁加固軟土地基的成功實(shí)踐，充分論證了粉噴樁施工機(jī)動靈活、污染小，是一種經(jīng)濟(jì)、快速的軟基加固方法。

關(guān)鍵詞; 粉噴樁;軟土地基加固;概況;施工要點(diǎn);技術(shù)操作

Abstract: This article elaborates the successful practice of using dry jet mixing pile strengthening soft soil foundation in the Huang Yan freeway construction, it fully demonstrates the powder spraying pile construction is flexible, little pollution, and it is an economic, fast soft base reinforcement method.

Key words; powder spray pile; soft soil foundation reinforcement; profiles; construction key points; technical operation

中圖分類號：TU447 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

1.工程概況

黃延高速公路起自黃陵縣康崖底(K167+748.947)，與已建成的銅川至黃陵一級公路相接，終于延安市西北的河莊坪(K311+059.284)，與在建的延安至安塞高速公路相接，全長143.205公里。

沿線地貌屬典型的黃土臺塬、黃土梁峁、黃土溝壑區(qū)，地勢北高南低，由西北向東南傾斜。

由于路線所經(jīng)地區(qū)的土質(zhì)多為黃土、濕陷性黃土、老黃土，并且地形變化大，沖溝發(fā)育，所以需要加固處理的軟弱地基非常普遍。

這些路段的軟土主要有以下特性：軟土層厚5～9米，含水量為17～19%，液限27.5%，塑限10.1%，孔隙比平均值為1.056，壓縮系數(shù)(a1-2)平均值為1.022MPa-1。

2.粉噴樁施工要點(diǎn)

粉噴樁施工是采用粉噴樁專用機(jī)械設(shè)備，其打深能力不少于18m，成樁直徑50cm，通過帶三葉片的渦輪鉆頭將水泥粉和軟土進(jìn)行強(qiáng)制拌和，從而達(dá)到提高地基承載力的目的。

2.1施工設(shè)備

粉噴樁施工需用的主要機(jī)具設(shè)備見下表。

序號	名稱	規(guī)格、型號	單位	數(shù)量
1	粉噴樁樁機(jī)	PH-SA型或其他型號	臺	1
2	噴粉機(jī)	1.3m3	臺	1
3	空壓機(jī)	16m3/min	臺	1
4	翻斗車	lt	臺	2

2.2摻灰量的確定　粉噴樁加固材料選用32.5級普通硅酸鹽袋裝水泥及現(xiàn)場采集要加固的土樣送至試驗(yàn)室，按擬定的配合比和操作程序制作試塊，試塊成形后1-2d拆模，稱重后送入養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行各齡期養(yǎng)護(hù)，達(dá)到規(guī)定齡期后，稱重，做無側(cè)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，選定最優(yōu)灰比。通過室內(nèi)10kg/m 、15kg/m、20kg/m三種灰劑量的配比和試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨著水泥摻量的增加，試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯增加 且不同摻灰量的水泥隨著齡期的增長，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯增加 在保證質(zhì)量、節(jié)約成本的前提下，選用15kg/m的摻灰量。

2.3試樁

通過試樁來確定攪拌次數(shù)、噴灰量、下鉆的速度、提升速度及水泥泵中水泥粉壓力等參數(shù)。試驗(yàn)段試樁共10根，且待試樁成功后方可進(jìn)行大規(guī)模的粉噴樁施工，試樁后芯樣的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為樁身的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。

2.4工藝流程及要求

2.4.1清除地表

首先清除地表0.3m厚種植土及其他雜物，用土回填至原地面，其頂面作成三角形(路基中心兩側(cè)做成流水坡)，兩側(cè)與原地面平，中心高0.2m，其寬度不小于路提寬度，并碾壓密實(shí)至K≥0.86，地基系數(shù)K30≥70Mpa/m。

2.4.2機(jī)具定位

根據(jù)粉噴樁布置范圍及行列間距在現(xiàn)場用小木樁準(zhǔn)確定出每根粉噴樁的位置。然后使樁機(jī)對位，調(diào)平機(jī)身，保證樁的垂直度。

2.4.3啟動主電機(jī)下鉆

等鉆頭接近地面啟動自動記錄儀，空壓機(jī)送氣并繼續(xù)鉆進(jìn)。

2.4.4鉆頭反鉆

當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)深度時(shí)，停止鉆進(jìn)，鉆頭反鉆，但不提升。

2.4.5噴送水泥

打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥門，噴送水泥。水泥到樁底后，提升攪拌鉆頭噴送水泥不停，為控制成樁質(zhì)量，一般不得使用三檔提升。

2.4.6原位轉(zhuǎn)動

提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，關(guān)閉送料閥，停止噴粉。打開送氣閥，空壓機(jī)不要停機(jī)，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動二分鐘，以保證樁頭均勻密實(shí)。

2.4.7二次攪拌

攪拌鉆頭再鉆至設(shè)計(jì)樁底深度時(shí)，進(jìn)行第二次攪拌。

2.4.8填寫施工記錄

當(dāng)攪拌鉆頭提出地面，停止主電機(jī)、空壓機(jī)，填寫施工記錄。

2.4.9移動鉆機(jī)

移動鉆機(jī)到下一個(gè)樁位，開始下一循環(huán)。

2.5關(guān)鍵控制技術(shù)和操作要點(diǎn)

粉噴樁的關(guān)鍵技術(shù)是控制噴粉，即將粉體成樁固化劑用壓縮空氣輸送到鉆頭并射到土層中去。噴粉直接關(guān)系著成樁的質(zhì)量。噴粉一般在噴氣后進(jìn)行，其操作程序是：開通噴粉球閥和蝶閥、關(guān)閉噴氣閥，按下無級變速器電機(jī)啟動按鈕，使旋轉(zhuǎn)供料器運(yùn)支噴射管，噴入土層。以上操作要求迅速連貫，一氣呵成

2.5.1操作要點(diǎn)：

① 鉆桿垂直

② 氣壓控制

③ 鉆頭滯留

④ 連續(xù)作業(yè)

⑤樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面標(biāo)高接近時(shí)，地面以下1m范圍內(nèi)噴粉、攪拌、提升宜用慢速，當(dāng)噴粉即將出地面時(shí)，宜停止提升，攪拌數(shù)秒鐘，以保證樁頭均勻密實(shí)。

⑥噴粉開始時(shí)，應(yīng)將電子秤顯示屏置零，使噴粉過程在電子計(jì)量顯示下進(jìn)行。噴粉攪拌時(shí)，記錄人員應(yīng)隨時(shí)觀察電子稱的變化顯示，以保證各段(通常以1m為一個(gè)單位)噴粉均勻。

⑦粉體固化劑入罐時(shí)必須過篩，以保證入罐固化劑粒徑最大不超過0.5cm，沒有紙屑、石塊等雜物。

3.施工質(zhì)量控制

3.1施工放樣控制

在粉噴樁施工前，根據(jù)路基寬度和設(shè)計(jì)參數(shù)在施工平面畫布樁圖。依布樁圖放出施工區(qū)域大樣，在每區(qū)域按設(shè)計(jì)樁距進(jìn)行樁位放樣。橋臺位置布樁時(shí)，要保證灌注樁和粉噴樁有一定的間距，以確保灌注樁施工不出現(xiàn)坍孔。

3.2現(xiàn)場控制

項(xiàng)目部派專人負(fù)責(zé)粉噴樁的施工，要求粉噴樁施工進(jìn)行24小時(shí)全過程旁站，且所有施工人員(包括技術(shù)員、施工員、機(jī)長)要求掛牌上崗，施工設(shè)備要求進(jìn)行編號，主機(jī)塔架上標(biāo)每m的刻度線(要求有反光標(biāo)志)，以便掌握鉆入深度、復(fù)攪深度、復(fù)攪速度。

3.3檢查機(jī)具

現(xiàn)場施工人員開鉆前檢查鉆機(jī)的計(jì)量器和打印機(jī)的完好性、準(zhǔn)確性，對不符合設(shè)計(jì)要求的樁體及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

3.4現(xiàn)場施工控制

3.4.1控制鉆機(jī)速度 鉆機(jī)以慢速啟動鉆進(jìn)，正常后換中速鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭接近設(shè)計(jì)深度時(shí)挽回慢速鉆進(jìn)，鉆頭在原位轉(zhuǎn)動1min。為保證鉆桿中送粉通道的干燥，從鉆進(jìn)開始到噴粉期間應(yīng)連續(xù)輸送壓縮空氣。

3.4.2提升噴粉攪拌 在確認(rèn)水泥粉噴至孔底后，以1.08m/min的速度反轉(zhuǎn)提升，在提升的同時(shí)連續(xù)噴粉。當(dāng)提升到設(shè)計(jì)�；覙�(biāo)高后，應(yīng)慢速在原地?cái)嚢?—2min。

3.4.3重復(fù)攪拌 為保證樁體中水泥粉更均勻，須再次將鉆頭下鉆到設(shè)計(jì)深度，提升復(fù)攪時(shí)，速度仍控制在1.08m/min。

3.4.4現(xiàn)場施工應(yīng)注意事項(xiàng)

每根樁完成后，及時(shí)檢查電腦小票中的各種技術(shù)參數(shù)。如出現(xiàn)樁體中噴粉量不足時(shí)，應(yīng)及時(shí)整樁復(fù)打，復(fù)打的噴灰量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)噴灰量。如出現(xiàn)機(jī)械故障噴粉中斷時(shí)，必須復(fù)打，復(fù)打重疊應(yīng)超過1m。

嚴(yán)格控制噴粉提升時(shí)的速度和復(fù)攪速度，嚴(yán)禁尚未噴粉的情況下提升鉆桿作業(yè)。

貯灰罐容量應(yīng)超過一根樁的灰量加50kg，當(dāng)貯灰量不足時(shí)，不得對下一根樁進(jìn)行施工。

鉆頭經(jīng)過一段時(shí)間施工后，應(yīng)卸下來檢查其尺寸，保證打出的樁體的尺寸能滿足規(guī)范要求，否則將予以更換。

粉噴樁固化劑是水泥粉。為防止噴粉時(shí)堵管，不僅要保證水泥不受潮，還應(yīng)該在儲灰罐進(jìn)口處設(shè)濾網(wǎng)，防止結(jié)塊的水泥或雜物進(jìn)入儲灰罐。

對成樁7天的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率進(jìn)行外觀檢測和轉(zhuǎn)芯取樣等項(xiàng)檢測。28天齡期的粉噴樁按5%頻率鉆芯取樣檢測。對單樁和復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)將采用靜荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)復(fù)合地基承載力或單樁承載力。靜荷載試驗(yàn)每施工面不小于3點(diǎn)，取三點(diǎn)的代表值確定其是否滿設(shè)計(jì)要求。

4.經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1施工速度快，縮短了施工周期，一晝夜最快可制直徑0.5m、長10m的樁50根，采用本工法的工期是真空預(yù)壓法工期的1/4。

4.2節(jié)約工程投資。在設(shè)計(jì)復(fù)合地基承載力為150kPa、粉噴量為45kg的情況下，每成樁1m的造價(jià)約37～45元，僅為真空預(yù)壓法的85%。

4.3勞動強(qiáng)度低，施工安全、操作簡便，可廣泛推廣使用。

4.5質(zhì)量好。水泥和土形成的水泥土的整體性和穩(wěn)定性好。

5.結(jié)語

在黃延高速公路建設(shè)中，全線共進(jìn)行粉噴樁加固軟土地基18889m、計(jì)78段，從目前監(jiān)控情況看，路基沉降量小，均在允許范圍之內(nèi)，說明采用粉噴樁加固黃土地區(qū)軟弱地基是成功的。粉噴樁施工機(jī)動靈活、污染小，可根據(jù)作業(yè)場地增減鉆機(jī)數(shù)量，是一種經(jīng)濟(jì)、快速的軟基加固方法。

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