水泥粉噴樁地基處理施工應(yīng)用及質(zhì)量控制

水泥粉噴樁地基處理施工應(yīng)用及質(zhì)量控制【摘要】粉噴樁地基處理施工方法以其特有的適用條件及優(yōu)點在地基處理中應(yīng)用越來越廣泛，本文結(jié)合陜西電力銀河集團東大街115號住宅區(qū)粉噴樁地基處理的實踐應(yīng)用就設(shè)計和施工中應(yīng)著重控制的幾個方面作一初步探討和總結(jié)?！娟P(guān)鍵詞】粉噴樁施工原理質(zhì)量控制概述：陜西電力銀河集團115號住宅區(qū)位于西安市東大街，地上為3棟六層框架，地下為整體地下車庫，筏板基礎(chǔ)。該場地基坑底東邊距石油勘探儀器廠家屬樓3米，西邊距立豐地產(chǎn)3米，場地狹小，場地地層依次為人工填土層（層厚4.8—9.4米），黃土層（層厚2.4—7米），古土壤層（層厚3—3.8米），黃土層（層厚4.6—5.6米）。其地下水埋深位于地表下7.4—7.9米。基坑自地表向下挖深6.5米，鑒于場地狹小且不允許有震動，地下水位較淺等原因，地基處理方案經(jīng)分析比較最終定為水泥粉噴樁地基處理，設(shè)計承載力200KN。設(shè)計粉噴樁樁徑∮500，樁深6.5米，樁底深入古土壤1米。地基處理施工完成后進行了單樁復(fù)合地基載荷試驗，單樁極限荷載滿足400KN/m2，取安全系數(shù)K=2，則容許承載力為200KN/m2，滿足設(shè)計要求。水泥粉體噴射攪拌樁是粉體噴射攪拌樁的一種，又都屬于深層攪拌樁（其相互關(guān)系見圖1）。水泥粉體噴射攪拌樁（簡稱水泥粉噴樁）是將水泥粉等用壓縮氣體輸送到軟土地基中，然后通過攪拌與軟土均勻拌和，粉料與軟土發(fā)生物理化學反應(yīng)，形成堅硬、連續(xù)、水穩(wěn)性好的樁體。水泥噴射攪拌樁水泥噴射攪拌樁粉體噴射攪拌樁粉體噴射攪拌樁石灰粉噴射攪拌樁石灰粉噴射攪拌樁深層攪拌樁深層攪拌樁水泥漿深層攪拌樁水泥漿深層攪拌樁圖1水泥粉噴樁施工方法是將部分原位土體攪拌形成水泥土樁，故其對環(huán)境和周圍土體破壞作用甚微，施工操作簡便，噪音低，無振動，無污染，對環(huán)境無不良影響，且這種方法造價低，質(zhì)量可靠，施工期短。適用于在人口密集的城區(qū)使用，是飽和黃土軟弱地基處理的一種有效手段。這種攪拌技術(shù)早在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后就出現(xiàn)在美國，50——60年代日本引入這項技術(shù)用于加固高含水量軟弱地基。我國于70年代末對這項技術(shù)進行了開發(fā)和應(yīng)用于工程實踐，曾先后在武漢、江蘇、浙江、福建、天津、上海、廣東、新疆等地應(yīng)用，效果良好。在西安市老城區(qū)及其四周、南郊和東郊地下水位較淺，這種樁型普遍適用。水泥粉噴樁成樁機理軟土與水泥采用機械攪拌加固的基本原理，是基于水泥土的物理化學反應(yīng)過程。在水泥加固土中，水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)——土的圍繞下進行，所以硬化速度緩慢且作用復(fù)雜，水泥中的水硬性膠凝材料如CaO.SiO2、Al2O3、Fe2O3等與土中的水反應(yīng)生成鋁酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸四鈣等水化物，這些水化物凝結(jié)后硬化，從而提高水泥混合土的整體強度，并沿攪拌深度形成圓柱體堅固的水泥土樁體。棄躁粉噴樁施工常螺用機械昌粉噴攪拌機械但一般由攪拌主馳機、粉體固化前材料供給機、降空壓機、攪拌攪頭和動力部分伏組成。犯攪拌主機常用緣的有鐵道部武嶄漢工程機械研宇究所生產(chǎn)遮的歪PH-披5晝型、上海探礦沖機械廠生產(chǎn)逐的娘GPF-仁5租型等噴粉樁機括。辮常用的粉體固客化供給機為國牙產(chǎn)躲Y指P稍—擺1驅(qū)型粉體噴射機漸，其最大送粉幸壓祥力固0.5Mp超a煉；最大送粉量并100kg同/mi言n昌。這里特別值圈得提出的是對墻加固料的計量躁經(jīng)過以往離的露“舍體積諸法功”經(jīng)計量和采抄用災(zāi)“牢電子鞋稱沈”蹲計量，進而發(fā)尺展到今天采用絕的計算機計量餓系統(tǒng)，這套系駱統(tǒng)主要由檢測廈管、變送器、斃微型計算機、帽顯示器及打印翅記錄儀等五部倉分組成。通過將這套系統(tǒng)，使錯樁體每米的送蒙粉量一目了然扒，使施工質(zhì)量萬得到了有效控膠制。皆水泥粉噴樁的肚施工辭粉噴樁施工工怠藝流程（見誕圖堅2閱）為：空壓機送氣調(diào)平空壓機送氣調(diào)平鉆進放線、定位鉆孔對位演孫鉆進放線、定位鉆孔對位送風機送灰送風機送灰?；摇⑼鈬娀?、攪拌、提升?；摇⑼鈬娀?、攪拌、提升轉(zhuǎn)入下一個循環(huán)設(shè)計樁頂成樁設(shè)計孔深錯螞炎轉(zhuǎn)入下一個循環(huán)設(shè)計樁頂成樁設(shè)計孔深復(fù)攪1/3樁長復(fù)攪1/3樁長殲圖們2描鳳粉噴樁施工流路程圖質(zhì)其施工順序為馳將攪拌鉆頭對偷準樁位后，啟各動鉆機邊正向秀旋轉(zhuǎn)邊鉆進，雷至設(shè)計標高時拼停止鉆進，然湯后使攪拌鉆頭影反向旋轉(zhuǎn)，同普時啟動粉體發(fā)范送器送粉，一局邊緩慢提升，唇不斷噴射水泥鵲粉與土體拌和圣均勻，直至樁功頂設(shè)計標高為趙止。在整個下臉鉆與上拔的過涉程中空壓機沿棟鉆桿中心同時非送散風息(艙鉆桿為空呢心霜)誦。一般來說，躬成一根射7席米完的樁需少要薦2學0獨分鐘左右。湖糖暴五叢.借質(zhì)量控制要點元粉噴樁的施工否方法簡單但我攔們必須非常重把視這種樁的過刷程質(zhì)量控制，過理解這種樁的翁成樁機理與控現(xiàn)制要點，否則捉，就可能出現(xiàn)施不合格的工程捆質(zhì)量。我們從睡設(shè)計、施工兩倘方面進行分析夫：壯(貫一掩)歪首先我們對規(guī)雀范中復(fù)合地基吸承載力進行分然析，指出設(shè)計涂中應(yīng)注意的幾鞏個問題：湯復(fù)合地基承載豬力規(guī)范要求按描下式進行計算剛f庭s帳p撐，輝k鴿=m*R田d梯k熄/A敲P旅+無β尺（坡1-蝕m緒）朝f也s蹈，修k父犧梁票羅痕放（誠1辟）脆f耽s首p允，劑k蘆—濾—課復(fù)合地基承載林力標準值謙（許Kp擋a速）；嫩m通枝—違—吼面積置換率跌；見m=n*A年p迫/A旺聰嫩稈銳誰（拿2磨）噴其憶中柳柿n蘆—墊—誠樁根數(shù)；雞賢臺A躺—賓—外加固總面積笑（瓜m墊2各）。舌R懷d撫k跌—起—紙單樁豎向承載恐力標準值藏（認K相N償）；艷單樁豎向承載柏力可按下面兩由式計算，取其今中較小值；蝴R倘d嗓k選=撕η墊f顆c講u第，利k茄A緞p舞槳暖捎姿眾到號閱（標3姻）關(guān)R舅d階k成=q寸a少U擔p巡L+a*Ap語*q勻p準帖芝涼塔男賓害（存4窩）菌f鞋c鑄u保，熔k控—糊—軌與粉噴樁樁身蚊加固土配比相李同的室內(nèi)加固冬土試塊的無側(cè)復(fù)限抗壓強度平穿均值醫(yī)（厚Kp浩a肯）。興鉆經(jīng)η鐮良—鍋—赴樁身強度折減傻系數(shù)，鄙取獅0.3銅5忘—拒0.絞5逃。材銷角脈淚q課a窯—式—隸樁周土的摩擦劇力；叫U彎p累—鈴—販樁的周長誼（扭m迷）吹L仙屢—醉—申樁長算（胳m奉）。債q腿p侵梢—陷—直樁端天然地基件土承載力標準轟值花（藏Kp焰a影）；客a喪糖—饞—成樁端天然地基姿土的承載力折魚減系數(shù)含。畝截A物P冰—朽—喉樁的截面積易（幅m匯2釀）；撓f堤s沒，皆k建—犯—綢樁間土的承載哈力標準值。稱β—搭—票樁間土承載力寄折減系數(shù)；當閃樁尖為軟弱土喉層時可勤取庭0.樸5叉—棍1.妖0喬；當樁尖為硬比土層時可祖取督0.闖1脫—見0.躍4寇。感β芒與樁端土的軟騾硬和樁身強度法有關(guān)，民用建來筑允許有較大反的相對沉降，短如樁端為軟土濫時，各樁和樁傍間土均能發(fā)揮討各自作用，取懇大值。當沉降耀要求嚴格時騰，制β以取小值。舟綜合憲（侍1光）朵—杠—諸（傅4礦）式可以看出孝，鞋f險s潑p陰，猛k暫與延m陸、吼R巖d呀k涂、死f助s飄，命k勒、嘆q傻a菜、鹿L枝、彎q捎p核給成正比，提高練粉噴樁復(fù)合地犁基承載力，應(yīng)妻從提高樁面積滿置換率、樁周國土的摩擦力、潮樁長、樁端天躺然地基土承載漫力標準值等四只個方面入手。警有條件時，設(shè)柳計前應(yīng)進行試藏樁，確定該地嚷層情況下的單男樁承載力及復(fù)說合地基承載力某。僻粉噴樁一般按延三角和正方形朋整片布置，置曾換率根據(jù)試驗站及計算確定，姨規(guī)范要求置換僅率不宜低益于蹲11.6盤%綱（樁間距喝1.窗4幣米占）。一般設(shè)計社取置換率參數(shù)摧為詠10攤%梨—庫20吹%共。遵樁周土的摩擦辜力與各地層的崇土質(zhì)密切相關(guān)餡，水泥一般適辱用于淤泥質(zhì)土樸、粘性土、粉校土、素填土、剝雜填土、飽和瓜黃土、中粗砂瓦、沙礫等地基話加固。選用這禮種加固方案前狹，應(yīng)提取詳細枝的工程地質(zhì)勘譽察資料，重點懲注意土的含水駕量、粘粒含量陳、持力層的工辱程性質(zhì)。當?shù)夭突鐾列蘌鐘H致值小睬于銳4運或天然含水量柳大刷于丙70輪%亭時不宜采用粉脹噴樁加固?；蚍蹏姌兜拈L度通在滿足強度計誓算要求的同時硬，尚應(yīng)滿足變矩形計算要求。撫增加樁長對變址形是有利的，夾粉噴樁穿透軟迎弱土層到達強鴉度高的持力層擊，則沉降量很英小，但對穩(wěn)定邁性來說，樁長喇應(yīng)由危險滑弧飾的位置決定。甲原則上樁長應(yīng)魯穿透軟弱土層肉到達下臥強度距較高之土層。簡但考慮樁間土貞的復(fù)合地基作扮用，粉噴樁樁叮底不應(yīng)進入硬盟土層過深，否謀則經(jīng)濟上不合凝算且偏于不安責全；同時在置外換率相同的條應(yīng)件下，樁長增榮加，樁身軸向饞應(yīng)力呈衰減變炭化，深部地基夕所提供的摩擦擾阻力和端承力吹不能充分發(fā)揮胡，因此粉噴樁陪設(shè)計一般不宜矮過長。受機械啊設(shè)備的限制，脾加固深度大于級1慰5束米雷時噴粉量難以愉保證，故加固鑰深度一般不大沉于胞1陽5醬米溝。灣（二）在施工師過程中，從以社下幾個方面對盛質(zhì)量進行控制瘡：垂直度毅規(guī)范要求粉噴卸樁垂直度允許寧偏愁差此1齊%典，施工中采用誕十字交叉方法堵控制左,南垂直于鉆機方勸向用吊線錘方殊法控制；平行孔與鉆機方向采繭用水平尺控制對（用這種方法押控制后我們用闊經(jīng)緯儀對其進也行了校驗，逼7膛米庸鉆桿誤差不大紛于諷2cm鳥，可以滿足設(shè)秩計要求）。噴粉量捷固結(jié)料噴粉量饑可以從電腦顯緊示儀器上顯示糞出來，電腦顯喚示儀上顯示每良10cm皆的噴粉量，但燥固結(jié)料噴灑的久均勻程度與人潑工操作有很大汗關(guān)系，應(yīng)確保息每米水泥量噴置灑均勻，從而淚保證成樁質(zhì)量篇均勻。深度蜻繡擔粉噴樁成樁深號度從電腦記錄吳儀及深度記錄攝儀均可顯示，堤但這里應(yīng)強調(diào)場指出的是記錄古儀記錄深度是撓以鉆桿開始轉(zhuǎn)懸動的一瞬間開存始的，施工中約鉆頭距地面有邪一定的距離，彼從而使記錄儀才顯示的不是實堤際樁長，而是禽實際樁長加上失鉆頭與地面距貢離之和。施工盼中為了消除這浸種誤差，一種棍方法是采取鉆遣頭挨地以后，馬先將記錄儀復(fù)拼位至以地面為簡零點開始記錄秩；另一種方法擔是測出地面與猜鉆頭之間距離升，加在成樁深用度記錄中，使糧深度記錄加長縱，從而保證樁每長。含水量纖止粥粉噴樁適用條諷件為含水量不悅小曬于兔30繩%它的地層，一般絲情況下地表附張近含水量較低冊，這時就應(yīng)該糞在成樁過程中巾加水。施工中將采用的加水方舊法一般是用水爆管沿鉆桿外壁茅加水。一般施花工人員在復(fù)攪染下鉆時才加水行，認為其他時沖候由于有空壓警機送風，使水暑從地下溢出而旅加不進去水，否我們認為這時薦雖有水溢出，勺但畢竟是少量糠的，還是應(yīng)該曾全過程加水。復(fù)攪深度佩坑帳規(guī)范規(guī)定粉噴束樁成樁后上板部菌1/再3章深度（且不小扯于爺3潮米區(qū)）應(yīng)予以重新蟲攪拌，這樣做樣有利于提高上呼部樁體水泥土潔的均勻程度，版避免形舊成花“剖千層康餅寫”綁，從而提高樁漫身承載力。拔鉆速度票規(guī)范規(guī)定鉆桿舌上拔速度書為賺5貧0墳——暑80cm業(yè)/min嘴,第一般來說，太望快了水泥噴灑層不勻，樁身質(zhì)衰量不能保證；型太慢了鉆頭對肆土體的切削力具又減小，達不晃到攪拌的目的扛。施工中常采邀用嚴3餐檔上拔（一般黎提速蕉為草6莫0肆——俯75cm芬/mi彩n賠）。輕便觸探試驗封粉噴樁成談樁脅3離天后，樁頭已語難以用鐵锨鏟下動，這時可用住輕便觸探方法最測試樁頭和淺服層樁身強度。燙輕便觸探一般輕在成閘樁經(jīng)3煩天道后寬7哪天前進行，一題般暈以濫3竄0惹擊的下沉量不奪超過乎10cm訪為合格，觸探蓋點應(yīng)選計在污1/病4墻樁徑處。同時橡，我們這時應(yīng)聞測量樁體直徑柳，看其是否滿蠢足設(shè)計要求。榨這里應(yīng)強調(diào)指敲出的是應(yīng)經(jīng)常減對鉆頭直徑進槍行檢查，磨損掠后及時進行修額補。辯水泥土室內(nèi)試摸驗謠對水泥的摻入音比，規(guī)范要求啟應(yīng)訂為丑10班%含—饑15厲%擺。在滿足規(guī)范減和設(shè)計要求的物基礎(chǔ)上，現(xiàn)場跑施工前應(yīng)采集青施工地點土層汽中的最差土樣硬及施工所用水宋泥送試驗室作廳室內(nèi)配合比試斗驗檢測開其廈7且天的水泥土無善側(cè)限抗壓強度軟，確定每米水奴泥用量。野六姻.盡鳳常見故障及處鍛理方法峰粉噴樁施工過卸程中常會出現(xiàn)弊部分機械故障贏，影響了成樁述效率，其出現(xiàn)輕故障常有：1.堵管督其原因之一在色于提鉆速度太侄慢，噴灰孔阻彼力太大而堵塞爹；原因之二在斤于水泥太濕，獲顆粒之間摩擦浪力座大；還有就是面鉆桿進水泥處雖卡脖，送風受閃阻而堵塞。憶心嗽預(yù)防措施：施沃工時拔鉆用合眾適檔位；下雨捕時，水泥要有規(guī)保護措施，天逼晴后及時晾曬策。鞋拍樣解決故障措施眨：鉆桿頂部拆蓄開捅開鉆桿；燕鉆頭清凈后用樓鐵絲捅開灰孔豆；卸掉鉆頭清雞理鉆桿孔。罩2置.招卡鉆桿采定要鉆桿上拔時，凱鉆桿周圍的補誕心軸將鉆桿卡孟死而不能上拔錯，其原因在于掠鉆桿磨損嚴重污，與補心軸間部隙太大；或補心心軸磨損嚴重秒，使鉆桿棱角陰卡在補心軸中芒。細灌雀預(yù)防措施：及兆時檢查鉆桿及漠補心軸，磨損周時及時修理或博換掉。產(chǎn)解決故障措施奇：拆開補心軸斬，將鉆桿從補晝心軸間拔開。丟退七唇.濱疤需要說明的問燙題遣在粉噴樁作輕吃便觸探試驗時瑞，規(guī)范指出觸挨探點應(yīng)挪在錯1/航4朝樁徑處，這是屆因為樁中心鉆陣頭噴不到水泥瞇且無法攪拌，界所以強度極低姻，甚至我們有炕時說這種樁鄙是微“腦空心莊樁麗”饑。這就要求我逆?zhèn)円环矫嬉岛莸桶毋@速度；猾另一方面，對速含水量較低的接土層要全施工隨過程加水，以核促進樁體中心年強度的提高。暈對樁體水泥摻站量也不必拘泥脹于沿樁長均勻珠摻加，按荷載決隨深度增加而