軟基處理粉噴樁施工控制.doc

軟基處理粉噴樁施工控制汪榮勤（江西公路橋梁工程局 南昌 330000）摘 要：針對(duì)軟土地基高填方路填土沉降難以控制，通過馬蕪高速公路粉噴樁處理軟土地基的成功實(shí)踐，旨在介紹粉噴樁的施工過程中取得的經(jīng)驗(yàn)和各種檢測(cè)手段。關(guān)鍵詞：道路工程；軟基處理；粉噴樁；控制39 / 40 前言馬蕪高速公路路基工程K36+050-K38+652段屬長江下游地帶。該段軟土成因復(fù)雜，構(gòu)成多元土結(jié)構(gòu)，空間分布差異大，層位復(fù)雜。軟土的厚度變化大，性質(zhì)差異大。根據(jù)沿線地基勘探表明，分為三個(gè)地質(zhì)層：I層軟塑狀低液限粘土，分布連續(xù)，深度02.3m。II層以流塑狀淤泥低液限粘土為主，局部為淤泥質(zhì)低液限性粉土，間夾低液限粉土質(zhì)砂、低限粘土，深度為2.37m左右。III層以軟硬塑狀低液限粘土為主，間夾中密狀低液限粉土質(zhì)砂，壓縮性低，深度為714m左右。通過計(jì)算分析，在小型構(gòu)造物及橋臺(tái)處進(jìn)行深層地基處理，設(shè)計(jì)上采用粉體噴射攪拌樁（干法）處理軟基，通過粉噴樁的間距來控制結(jié)構(gòu)物的工后沉降。1 施工原理1.1原地基結(jié)構(gòu)原地基的結(jié)構(gòu)表明：天然含水量、天然孔隙比的偏大，使得天然土的承載力偏低。通過粉噴樁處理以提高地基的整體承載力。樁體中的水泥土表明：水泥土強(qiáng)度與水泥水化物中的水化硅酸等水化物（CSH）的生量成正相關(guān)關(guān)系，CSH在水泥土中的作用是膠結(jié)作用，從而達(dá)到減少原天然土孔隙比的效果，同時(shí)水泥土含水量比摻灰前天然土的含水量要降低4%8%1.2粉噴樁施工粉噴樁施工是通過帶三葉片的渦輪鉆頭將水泥粉和粘土進(jìn)行強(qiáng)制拌和，從而達(dá)到提高地基承載力的目的。2 施工工藝采用粉噴樁專用機(jī)械設(shè)備，打深能力不少于18m，成樁直徑50cm，施工工藝：樁位放樣鉆機(jī)就位檢驗(yàn)樁機(jī)整平機(jī)體高壓氣打開噴粉孔鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度反轉(zhuǎn)提鉆并噴水泥粉至原地面以下30cm停止噴粉重復(fù)攪拌反轉(zhuǎn)提升至地表成樁結(jié)束施工下一根樁。3 設(shè)計(jì)參數(shù)3.1強(qiáng)度參數(shù)28天齡期取芯強(qiáng)度R28大于0.8Mpa、90天齡期取芯強(qiáng)度R90大于1.2Mpa、90天做靜荷載試驗(yàn)，單樁承載力大于140Kpa，復(fù)合地基承載力大于120Kpa。3.2沉降控制標(biāo)準(zhǔn)一般路堤工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為0.2m；涵洞通道結(jié)構(gòu)物處工后沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.2 m；橋臺(tái)橋頭段工后沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.1m。3.3按規(guī)范執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格按軟基處理施工規(guī)范執(zhí)行（見表1）表1項(xiàng)次項(xiàng)目單位允許偏差檢查方法和頻率1樁距Cm10檢查2%2樁徑Mm不少于設(shè)計(jì)檢查2%3樁長Cm不少于設(shè)計(jì)查施工記錄4豎直度%不少于設(shè)計(jì)查施工記錄5單樁噴粉量%不少于設(shè)計(jì)查施工記錄6強(qiáng)度Mpa不少于設(shè)計(jì)抽查0.5%4 施工前的準(zhǔn)備4.1原材料粉噴樁加固材料選用業(yè)主指定的32.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥，項(xiàng)目部對(duì)水泥的采購、貯存及使用統(tǒng)一管理。水泥進(jìn)入工地后存放在水泥棚中，為了避免水泥在棚中受潮，在地面上擱置木板支架作支墊。水泥入庫、出庫后嚴(yán)格登記水泥臺(tái)帳，以便在施工時(shí)能及時(shí)核對(duì)每天完成的噴粉樁數(shù)量和水泥用量是否相符。每批水泥進(jìn)場(chǎng)后，項(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)室及時(shí)按頻率抽檢，檢測(cè)水泥各種物理性能，必要時(shí)送總監(jiān)辦抽檢。4.2摻灰量配比確定4.2.1土樣物理性質(zhì)實(shí)驗(yàn) 試樁前，項(xiàng)目部試驗(yàn)室將分別選取有代表性位置進(jìn)行鉆孔取不同層面的天然土樣。對(duì)取出的土樣進(jìn)行物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)（見表2）：表2 各項(xiàng)指標(biāo)土類別深度天然含水量天然孔隙比壓縮模量(Mpa)壓縮系數(shù)(Mpa-1)第一層02.3m36.4%1.0313.470.59第二層2.37m37.6%1.0523.130.63第三層714m55.5%1.6151.891.382無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Kpa180016001400120010008006004002000 7 14 28 60 90齡期/天45kg/m 50kg/m 55kg/m4.2.2摻灰量的確定 通過室內(nèi)45kg/m 、50kg/m、55kg/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（見圖2）；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（見圖3）。項(xiàng)目部在保證質(zhì)量、節(jié)約成本的前提下，選用50kg/m的摻灰量。摻灰量 kg/m無側(cè)限抗壓強(qiáng)度Kpa180016001400120010008006004002000100080060040020000 10 20 30 40 50 60 707天齡期 28天齡期60天齡期90天齡期圖1、圖24.2.3通過室內(nèi)配合比進(jìn)行試樁 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)。本標(biāo)段試樁共10根，且必須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。4.3檢測(cè)機(jī)具施工之前應(yīng)先檢測(cè)粉噴樁鉆機(jī)上的計(jì)量器和打印設(shè)備的完好性、準(zhǔn)確性。電腦計(jì)量器必須送往市以上的計(jì)量單位標(biāo)定、校核，貼標(biāo)簽進(jìn)行密封后方可施工。4.4場(chǎng)地整平本標(biāo)段粉噴樁均處于溝塘處，為了保證施工設(shè)備在施工現(xiàn)場(chǎng)能順利施工，整平場(chǎng)地十分重要，對(duì)原有的溝塘進(jìn)行必要回填、整平。4.5配備相應(yīng)的標(biāo)志牌如施工技術(shù)參數(shù)標(biāo)志牌，施工責(zé)任牌等。粉噴樁在施工過程中，項(xiàng)目部技術(shù)人員采用24小時(shí)全過程輪班旁站，業(yè)主和總監(jiān)辦24小時(shí)隨時(shí)檢查，按標(biāo)志牌的內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核對(duì)。5 施工控制5.1施工放樣在粉噴樁施工前，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(tái)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。5.2現(xiàn)場(chǎng)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(hào)，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。5.3為保證施工完樁體的豎直度能滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求，在主機(jī)塔架上掛一重錘，通過鉆機(jī)支腿的升降來調(diào)整主機(jī)塔架的豎直度，從而確保鉆桿和樁體的豎直度。5.4檢查機(jī)具現(xiàn)場(chǎng)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。隨時(shí)檢查施工完每根樁打印出的電腦小票的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的樁體及時(shí)采取補(bǔ)救措施。5.5現(xiàn)場(chǎng)施工控制5.5.1控制鉆機(jī)速度 鉆機(jī)以慢速啟動(dòng)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(dòng)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。5.5.2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。5.5.3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。5.6現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)注意事項(xiàng)5.6.1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。5.6.2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)。5.6.3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(duì)下一根樁進(jìn)行施工。5.6.4施工過程中復(fù)攪時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)卡鉆頭現(xiàn)象，因?yàn)榻?jīng)噴過粉的粘土與鉆頭的磨擦阻力增大，從而出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。可以采用復(fù)攪時(shí)沿鉆桿加水減少磨擦阻力，以滿足整樁復(fù)攪的需要。5.6.5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。5.6.6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(chǔ)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(chǔ)灰罐。5.7現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、施工人員的職責(zé)：現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員，施工人員嚴(yán)把噴粉量、提升速度及風(fēng)壓三個(gè)參數(shù)關(guān)、以確保粉噴樁的成樁質(zhì)量。并做好現(xiàn)場(chǎng)記錄，及時(shí)整理資料并核對(duì)電腦小票中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并確保樁距和數(shù)量均滿足設(shè)計(jì)要求。6 完成樁體的質(zhì)量檢驗(yàn)6.1對(duì)成樁7天的粉噴樁檢測(cè)對(duì)成樁7天的粉噴樁，隨機(jī)按規(guī)定頻率進(jìn)行以下幾項(xiàng)檢測(cè)：6.1.1外觀檢測(cè) 破去樁頭0.30.5 m表層水泥土，進(jìn)行外觀檢測(cè)，檢測(cè)外觀是否圓順、水泥土是否密實(shí)、攪拌是否均勻。6.1.2用N10輕便觸探儀進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè) 觸探部位距樁頭標(biāo)高以下10 cm、150cm、270cm開始觸探，每10 cm觸探擊數(shù)應(yīng)大于30擊，連續(xù)觸探30cm，累計(jì)不少于100cm，對(duì)達(dá)不到觸探擊數(shù)要求的粉噴樁，待28天齡期進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)。6.2 28天齡期的粉噴樁按5%頻率鉆芯取樣檢測(cè)6.2.1通過鉆取的芯樣檢測(cè)樁體噴粉和攪拌是否均勻、樁體有沒有斷粉現(xiàn)象，樁長是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。6.2.2對(duì)芯樣進(jìn)行加工、磨制成等高試件做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，盡可能在芯樣上、中、下三個(gè)部位各磨制一組，一組三個(gè)試件，根據(jù)三個(gè)試件的代表值評(píng)定樁體強(qiáng)度。6.3單樁和復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)通過28天鉆芯取樣檢測(cè)評(píng)定不合格的施工面，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。7 現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)及結(jié)果分析7.1經(jīng)檢測(cè)部門做28天的取芯檢測(cè)芯樣光潔、連續(xù)、無斷樁現(xiàn)象，樁長均能滿足設(shè)計(jì)要求，芯樣磨制出的試件做抗壓試驗(yàn)均能滿足設(shè)計(jì)要求（見表3）現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)表(單位:kpa) 表3齡期樁號(hào)7天14天28天K36+176橋臺(tái)490,470,440630,650,6601320,1280,1340K36+652通道460,420,430630,620,6501280,1260,1220K36+760箱涵410,430,460610,600,6401240,1270,1310蕪?fù)土⒔粯驑蚺_(tái)470,510,490630,710,6801350,1290,1310青弋江特大橋橋臺(tái)500,480,470670,700,6601320,1340,1290備注觸探儀檢測(cè)觸探儀檢測(cè)芯樣抗壓試驗(yàn)7.2路基施工完后，經(jīng)6個(gè)月時(shí)間的加載預(yù)壓K 36+050 100 150 200 250 300 350 400 450 500理論計(jì)算沉降量實(shí)際沉降量500cm400cm300cm200cm100cm-10cm-20cmk36+050k36+500路基沉降曲線示意圖安徽省質(zhì)檢部門對(duì)路基橋涵作最后的沉降觀察：實(shí)際的工后沉降量均少于原理論計(jì)算的沉降量，從而達(dá)到減少工后沉降的目的（圖3和表4）圖3現(xiàn)場(chǎng)沉降橋檢測(cè)數(shù)據(jù)表（單位：cm） 表4 樁號(hào)數(shù)據(jù)理論計(jì)算沉降量實(shí)測(cè)沉降量3個(gè)月6個(gè)月12個(gè)月K36+176橋臺(tái)103,2,34,5,49,8,7K36+652204,5,