粉噴樁處理軟基設(shè)計方法及施工質(zhì)量管理

1、粉噴樁處理軟基設(shè)計方法及施工質(zhì)量管理秦長國徐宏【鹽城市高速公路建設(shè)指揮部鹽城224000】【江蘇省交通科學(xué)研究院南京210017】摘要：本文針對目前我省高速公路建設(shè)中大量采用粉噴樁處理軟土地基的工程實踐，從設(shè)計方法與施工質(zhì)量管理兩個方面詳細(xì)闡述了保證粉噴樁工程質(zhì)量的有效措施，以提高我省粉噴樁處理軟土地基的設(shè)計與施工水平。關(guān)鍵詞：高速公路軟基處理粉噴樁設(shè)計施工由于我省地處沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū)，從已建和在建的1000多km高速公路來看，其70%80%以上的路基均穿越軟土地區(qū)。而軟基處理得好壞，直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的營運(yùn)質(zhì)量及工程的經(jīng)濟(jì)性。目前軟基的主要處理方法有以下幾種：塑料

2、排水板；攪拌樁（粉噴樁與深攪樁）；土工合成材料加筋；等（超）載預(yù)壓等。相比之下，由于粉噴樁具有施工周期及預(yù)壓期短、工后沉降小等特點，在我省高速公路軟基處理中得到廣泛應(yīng)用，例如已建成通車的滬寧高速公路江蘇段，粉噴樁處理軟基工程量達(dá)幾百萬延米，正在建設(shè)的江蘇“九五”高速公路也使用了一千多萬延米的粉噴樁，且大部分已施工完畢。1粉噴樁的設(shè)計方法及其注意事項1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)1.1.1 基準(zhǔn)期及容許工后沉降柔性路面設(shè)計使用年限為15年，按目前通常的做法，基準(zhǔn)期亦為15年，即從開放交通之日起至路面大修日止，所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm,涵洞及箱型通道處取20cm,其它人工構(gòu)造物與

3、路堤毗連處取10cmo1.1.2 穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)以K<1.2控制。1.1.3 加載速率加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性，設(shè)計采用兩種平均速率：粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d,其余取10cm/d。施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測的結(jié)果予以調(diào)整。1.1.4 預(yù)壓期粉噴樁處理的路段預(yù)壓期一般采用60d,且一般不需上預(yù)壓土，預(yù)留沉降量靜置即可。1.2 粉噴樁的設(shè)計粉噴樁的樁徑一般為50cm,設(shè)計的樁長宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cmo樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān)，最小樁距宜為1.11.2m,樁位在平面上呈正三角形（梅花形）或矩形布置。為改善路堤底面的

4、受力條件，粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右石灰土墊層（摻灰量以8%為宜）。經(jīng)計算，如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm,則其地基宜采用粉噴樁處理，樁間距宜采用1.11.2mo對于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理。經(jīng)計算，如樁基橋臺位置工后沉降量大于30cm,則對其臺前及臺后地基用粉噴樁處理，再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺后路基填筑。對于沉降量小于30cm而大于10cm的位置，臺前不用粉噴樁處理而直接做樁基，臺后則采用土工合成材料加筋配合等載或超載預(yù)壓進(jìn)行處理。橋臺處粉噴樁距宜采用1.11.2 m,處理長度不小于5倍橋臺高度，設(shè)置1/4

5、1/3長度的過渡段，并以采用樁距逐漸增大的過渡方法為宜。對于一般路基段，經(jīng)計算如工后沉降量大于45cm,則宜采用粉噴樁處理軟基，樁間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm,則采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行處理。用粉噴樁處理路段路堤的預(yù)壓高度為路槽設(shè)計高加預(yù)壓期沉降量，即預(yù)壓期末（一般為60d）路槽頂面應(yīng)沉到設(shè)計高，鋪筑路面前無需移去預(yù)壓土方量，僅需整理路槽即可。1.3 施工觀測1.3.1 沉降觀測1.3.1.1 觀測點位的布設(shè)觀測點布設(shè)在路堤中心（以距離中心線50cm左右為宜）及兩側(cè)路肩，一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測斷面，預(yù)壓施工高

6、度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測斷面，跨度小于30m時僅在一端設(shè)置，觀測斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞（包括箱形通道）處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測點，觀測點位于涵背一側(cè)，離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等（超）載預(yù)壓段接頭處，應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測點，以觀測不同處理方案的沉降差異，距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處，應(yīng)分別布置一組沉降觀測點。1.3.1.2 觀測頻率路堤施工期：每填兩層觀測一次，路堤填高超過極限高度之后，每3d觀測一次，直至穩(wěn)

7、定再轉(zhuǎn)入正常觀測。預(yù)壓期：第一個月每7d觀測一次，第二個月至第三個月每15d觀測一次，從第四個月起每一個月觀測一次，直到鋪筑路面前。路面結(jié)構(gòu)層施工期：一般分為底基層、基層和面層，各層次的沉降觀測每填筑一層至少應(yīng)觀測一次。路面施工結(jié)束后，每月觀測一次，至交工驗收。1.3.1.3 水準(zhǔn)點的設(shè)置水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在不受垂直和水平方向變形影響的堅固的地基或永久建筑物上，宜選擇在老路有灌注樁的橋梁上，多年老房子的地坪上或巖石山體等處，其位置應(yīng)盡量滿足觀測時不轉(zhuǎn)點的要求，每三個月用路線測設(shè)中設(shè)置的水準(zhǔn)點作為基準(zhǔn)點，對設(shè)置的臨時水準(zhǔn)點校核一次。橋梁工程結(jié)束時，為了減少沉降觀測由地面水準(zhǔn)點傳遞到路面的高差影響，可將地

8、面水準(zhǔn)點轉(zhuǎn)測到有灌注樁的橋頭耳墻角上。1.3.2 側(cè)向位移（穩(wěn)定）觀測1.3.2.1 側(cè)向位移點及其基樁的布設(shè)側(cè)向位移點布設(shè)在路堤兩側(cè)的坡腳處，基樁必須布設(shè)在坡腳外路堤沉降影響范圍以外，一般情況下應(yīng)布設(shè)在離坡腳20m以外。觀測斷面僅在預(yù)壓施工高度超過5m的路段上設(shè)置，縱向間距為50m。1.3.2.2觀測及其頻率側(cè)向位移樁和基樁設(shè)置好以后，采用鋼尺量測位移樁與基樁之間的距離，量測鋼尺的拉力為5kg,有條件時也可用紅外測距儀量測。觀測工作在路堤填高超過極限高度時開始，其頻率為每天觀測一次，直至路堤達(dá)到設(shè)計的施工標(biāo)高。1.4 不穩(wěn)定狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)路堤在填筑過程中，若中心日沉降量達(dá)到1.5cm/d,或

9、日側(cè)向位移量達(dá)到0.5cm/d時，標(biāo)志著不穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)，應(yīng)立即停止加載。1.5 路面鋪筑前沉降穩(wěn)定的判斷當(dāng)連續(xù)三個月觀測的沉降量平均不超過5mm時，可以卸載并開始路面鋪筑工作。2粉噴樁的施工質(zhì)量管理及其注意事項2.1 施工單位選擇（1）對所有粉噴樁施工單位，各施工標(biāo)段承包人要先審查其施工資質(zhì)、信譽(yù)和業(yè)績；各承包人將經(jīng)初步篩選合格的施工單位，形成書面推薦報告，經(jīng)駐地監(jiān)理審核后，上報業(yè)主，由業(yè)主批準(zhǔn)后方可進(jìn)場。（2）粉噴樁施工設(shè)備嚴(yán)禁使用非定型產(chǎn)品或自行改裝設(shè)備；進(jìn)場設(shè)備必須配備性能良好、能顯示鉆桿鉆進(jìn)時電流變化的電流表、顯示管道壓力的壓力表和計量水泥噴入量的電子秤或流量計。2.2 室內(nèi)配比試驗粉

10、噴樁處理軟基的效果如何，很大程度上取決于配比的選擇是否適合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件。各施工標(biāo)段承包人和監(jiān)理單位在施工前都必須根據(jù)設(shè)計文件提供的地質(zhì)資料，選取典型地段鉆探取樣，按有關(guān)規(guī)范要求做室內(nèi)配比試驗。（1）粉噴樁加固料宜采用425#普通硅酸鹽水泥，水泥用量按土的天然含水量不同而變化。參考值如下：W土050%,水泥用量50kg/m;50%<W土070%時，水泥用量為55kg/m;W土>70%時，水泥用量為6065kg/m。(2)加固處理土的強(qiáng)度，應(yīng)以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度衡量，試件養(yǎng)護(hù)齡期為7d、28d、90d。要求R28>0.8MPa,R90>1.2MPao2.3 現(xiàn)場工藝性試樁為

11、了確定各種操作技術(shù)參數(shù)，粉噴樁施工前施工單位必須考慮到不同的地質(zhì)情況，根據(jù)室內(nèi)配比進(jìn)行工藝性試樁，試樁應(yīng)達(dá)到下列要求：(1)滿足設(shè)計水泥噴入量的各種技術(shù)參數(shù)。鉆進(jìn)速度：參考值V01.5m/min；平均提升速度：參考值Vp<0.8m/min;攪拌速度：參考值R-30r/min;鉆進(jìn)、復(fù)攪與提升時管道壓力：0.1MPawP00.2MPa;噴灰時管道壓力：0.25MPa<P<0.40MPa。(2)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(shù)處理措施。成樁試驗的樁數(shù)不宜少于5根。2.4 現(xiàn)場施工管理粉噴樁屬地下隱蔽工程，其質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程，并應(yīng)堅持全方位全

12、過程的施工監(jiān)理。各施工標(biāo)段承包人必須對粉噴樁質(zhì)量、進(jìn)度負(fù)責(zé)，每臺鉆機(jī)必須有專人操作。2.4.1 材料供應(yīng)粉噴樁所用水泥不得分包，建議全部由承包人負(fù)責(zé)統(tǒng)一提供，并按規(guī)定經(jīng)監(jiān)理驗收合格后方可使用。2.4.2 施工工藝進(jìn)行粉噴樁施工的場地，事先應(yīng)預(yù)平整，清除樁位處地面、地下的一切障礙物，如石塊、樹根等，并進(jìn)行清表處理。場地低洼時，應(yīng)先填粘性土，溝塘處需打設(shè)粉噴樁，應(yīng)優(yōu)先考慮抽水、清淤及整平等。粉噴樁主要施工工藝為：粉體噴射攪拌機(jī)械就位-預(yù)攪下沉-噴粉攪拌提升至離地面0.3m處-重復(fù)攪拌下沉-重復(fù)攪拌提升直至離地面0.3m-關(guān)閉攪拌機(jī)械。2.4.3 加強(qiáng)施工質(zhì)量管理要根據(jù)工藝試樁確定的各種操作技術(shù)參數(shù)

13、制定施工要點，供現(xiàn)場操作人遵守。嚴(yán)格控制鉆孔下鉆深度、噴粉高程及停灰面，確保粉噴樁長度和噴粉量達(dá)到規(guī)定要求。深度誤差不得大于5cm,水泥損耗量平均不得大于1kg/mo粉噴樁要穿透軟弱土層到達(dá)強(qiáng)度相對較高的持力層，并深入硬土層50cm,持力層深度除根據(jù)地質(zhì)資料外，還應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)時電流表的讀數(shù)值來確定，當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時電流表的讀數(shù)明顯上升，說明已進(jìn)入硬土層，如能持續(xù)50cm以上則說明已進(jìn)入持力層。攪拌機(jī)每次下沉或提升的時間必須有專人記錄，時間誤差不得大于5s,提升前要有等待送粉到達(dá)樁底的時間，防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況，具體時間隨機(jī)械類型與送灰管長度而變化。在樁上部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次，并且復(fù)攪長

14、度不足5m的，按5m施工。特別需要指出的，對于軟土天然含水量大于70%的地段，要求復(fù)攪長度應(yīng)貫穿軟土層。鉆進(jìn)提升時管道壓力不宜過大，以防鉆孔淤泥向孔壁四周擠壓形成空洞。在成樁過程中，如發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時，應(yīng)在12h內(nèi)采取補(bǔ)噴措施，補(bǔ)噴重疊長度以不小于1.0m為宜。特別困難時以電流表讀數(shù)明顯變化為準(zhǔn)。否則應(yīng)重新打設(shè)，新樁距報廢樁的距離不能大于樁距的15%。對輸灰管要經(jīng)常檢查，不得泄漏及堵塞，管道長度以60m左右為宜，不得超過80mo對使用的鉆頭要定期檢查，其直徑磨耗量不得大于1cm,但也不宜采用直徑過大的鉆頭(以小于53cm為宜)。2.4.4 加強(qiáng)粉噴樁的現(xiàn)場監(jiān)理工作駐地監(jiān)理組應(yīng)制定監(jiān)理要求

15、供監(jiān)理和旁站人員遵守，必須全過程進(jìn)行旁站。駐地監(jiān)理要排出值班表，責(zé)任到人并落實到每臺班。當(dāng)班監(jiān)理人員應(yīng)認(rèn)真對施工記錄及材料貨單進(jìn)行檢驗并及時予以簽認(rèn)，對已完成的粉噴樁必須按規(guī)定及時進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。2.5 質(zhì)量檢驗及驗收2.5.1 質(zhì)量檢測施工過程中必須隨時檢查噴灰量、樁長、復(fù)攪長度以及是否進(jìn)入硬土層等，如施工中有異常情況，應(yīng)記錄其處理方法及措施。淺部開挖樁頭，其深度宜為50cm,目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑，檢查頻率宜為1%2%。粉噴樁施工質(zhì)量允許偏差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。2.5.2 驗收成樁28d后，在樁體上部（樁頂以下0.5m、1.0m、1.5m）應(yīng)截取三段樁體進(jìn)行現(xiàn)場樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，檢查頻率為1%。2%°。必要時由業(yè)主安排進(jìn)行全樁長取芯，以檢測粉噴樁的質(zhì)量。3結(jié)束語從