粉噴樁處理軟弱地基技術(shù)

粉噴樁處理軟弱地基施工技術(shù)馬必雄（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司長(zhǎng)封項(xiàng)目部）【摘要】結(jié)合長(zhǎng)封高速公路NO.4合同段軟基處理，淺談水泥粉噴樁處理軟土地基的施工技術(shù)?！娟P(guān)鍵詞】軟土地基粉噴樁施工技術(shù)0前言粉噴樁屬于加固地基方法的一種型式，也叫加固土樁。深層攪拌法是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法，它是利用水泥或石灰粉體等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，發(fā)生一系列物理一化學(xué)反應(yīng)而形成的柱狀固結(jié)體；它是攪拌樁的一種，能使軟弱土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。一般當(dāng)土層的天然含水量大于50%時(shí)就可采用粉噴樁處理。1工程概況濮開(kāi)高速長(zhǎng)垣至封丘段NO.4合同段（K29+688-K38+200）位于黃河沖積平原區(qū)，設(shè)計(jì)路寬28米，雙向6車道。地層以第四系全新統(tǒng)沖積層及上更新統(tǒng)為主，低液限粉土及低液限粘土夾粉細(xì)砂，局部夾軟弱土薄層、松散粉細(xì)砂及少量河道淤積土，工程性質(zhì)差。根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)考察，其中K29+688-K30+400段為溝塘區(qū)，沉積有新近沉積的淤泥質(zhì)土及松散中細(xì)砂，地下水位淺，上部砂土在動(dòng)荷載作用下可發(fā)生液化。為了提高路基的承載能力，保證路基的填筑質(zhì)量，減少路基的工后沉降量，對(duì)該軟弱路段采用粉體噴射攪拌樁（干法）進(jìn)行加固處理，樁體固化劑為32.5號(hào)水泥。粉噴樁樁徑50cm，平面布置為等邊三角形，邊長(zhǎng)為150cm，樁長(zhǎng)9m，噴灰量不低于50kg/m。2施工工藝2.1粉噴樁施工工藝流程采用粉噴樁專用機(jī)械設(shè)備及PH-A或B型粉噴樁機(jī)，打深能力不少于12m，成樁直徑50cm，施工工藝流程圖見(jiàn)圖1。圖1 粉噴樁施工工藝流程圖2.2施工工藝參數(shù)在大規(guī)模施工前，我們通過(guò)PH-A樁機(jī)進(jìn)行了工藝性試驗(yàn)樁施工，其目的在于提供滿足要求噴粉量的各種操作參數(shù)。通過(guò)采用小應(yīng)變及鉆芯取樣檢測(cè)各試驗(yàn)樁體質(zhì)量，分析檢測(cè)結(jié)果取得了如下施工參數(shù)：施工時(shí)下鉆速度控制在W—V檔（1.0一1.2m/min）；噴粉提升速度控制在111檔（0.8—1.0m/min），嚴(yán)禁用W檔提升；復(fù)攪速度控制在III檔。儲(chǔ)灰罐的送灰壓力控制在0.2—0.4MPa。復(fù)攪深度不小于5米。每米噴灰量控制在50—53kg，并保證瞬時(shí)噴灰的均勻性。2.3施工工序（1） 測(cè)量放樣：施工前先平整場(chǎng)地，根據(jù)設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行施工放樣，在樁位處用細(xì)竹樁設(shè)立標(biāo)記，以便進(jìn)行樁基對(duì)位。（2） 就位：對(duì)正樁位，調(diào)平樁機(jī)機(jī)身，保證鉆桿的垂直度；啟動(dòng)主電機(jī)下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時(shí)，啟動(dòng)空壓機(jī)送氣，繼續(xù)鉆進(jìn)。（3） 鉆進(jìn)：鉆機(jī)正轉(zhuǎn)給進(jìn)狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)空壓機(jī)噴射壓縮空氣（可防止鉆頭口堵塞并減少鉆進(jìn)阻力），鉆進(jìn)速度應(yīng)嚴(yán)格控制，使土體能完全破碎，以利于灰土拌和均勻，一般采用W—V鉆進(jìn)。鉆進(jìn)實(shí)際工作中鉆進(jìn)深度D由深度尺盤(pán)按D=H+氣+氣確定,其中H為設(shè)計(jì)加固深度，氣為攪拌鉆頭噴射口與地面平時(shí)行時(shí)深度尺盤(pán)的讀數(shù)，可事先調(diào)整為氣=0,a2為停灰面深度。鉆到設(shè)計(jì)孔深時(shí)，停止鉆進(jìn)，鉆頭反轉(zhuǎn)，但不提升。（4） 噴粉提升：當(dāng)確認(rèn)水泥粉料到達(dá)樁底后打開(kāi)送料閥門(mén)，關(guān)閉送氣閥門(mén)，反轉(zhuǎn)提升噴送水泥粉料，邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使水泥粉料和原位的軟土充分拌和。提升至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)停止供料。（5）復(fù)攪：根據(jù)設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)地面以下一定深度范圍需重復(fù)攪拌一次，攪拌頭下沉、再重復(fù)上下攪拌一次，形成樁體，復(fù)攪時(shí)停止噴水泥。復(fù)攪完畢后繼續(xù)提升鉆頭直至離開(kāi)地面，移動(dòng)鉆機(jī)到下一個(gè)樁位。2.4粉噴樁施工常見(jiàn)問(wèn)題（或故障）及排除方法粉噴樁施工過(guò)程中遇到問(wèn)題（或故障）應(yīng)及時(shí)排除，以保證施工順利進(jìn)行及工程質(zhì)量，對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題（或故障）的排除方法見(jiàn)下表（表1）。2.5粉噴樁施工允許偏差粉噴樁施工允許偏差應(yīng)符合下表（表2）規(guī)定：粉噴樁施工允許偏差 表2序號(hào)項(xiàng)目單位允許偏差或規(guī)定值檢查方法和頻率1樁距cm±10抽檢5%2樁徑mm>500抽檢5%3樁長(zhǎng)m>900查施工記4豎直度%1.5查施工記5單樁噴粉量kg>50查施工記6強(qiáng)度MPa>2抽檢5%3質(zhì)量控制粉噴樁屬于隱蔽工程，其施工質(zhì)量直接影響軟弱地基上路基的穩(wěn)定性，決定路基工后沉降量的大小。為保證粉噴樁的施工質(zhì)量，在施工中我們采用了如下控制措施：（1）施工所用的水泥必須有出廠合格證和品質(zhì)試驗(yàn)報(bào)告；對(duì)每批進(jìn)場(chǎng)的水泥要經(jīng)過(guò)抽樣檢查3天強(qiáng)度，合格后才能使用；水泥要做好防潮措施。（2）施工機(jī)具設(shè)備的粉體發(fā)送器必須配置粉料計(jì)量裝置和打印設(shè)備，施工前全部經(jīng)過(guò)新鄉(xiāng)市計(jì)量局鑒定校核，并貼上封條，防止施工隊(duì)私自調(diào)整；嚴(yán)禁在無(wú)粉料噴入計(jì)量裝置的粉體發(fā)送器的情況下投入使用。每次開(kāi)鉆前，現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須檢查鉆機(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。常見(jiàn)故障及排除方法故障產(chǎn)生原因排除與防治卡鉆通過(guò)含水量過(guò)低或板結(jié)堅(jiān)硬的土層，或局部遇到障礙物。應(yīng)停止鉆進(jìn)，查清原因，并采取下列措施：(1)實(shí)行慢速鉆進(jìn)；(2)提出鉆頭，改進(jìn)鉆頭；如位置較淺，可用其它方法疏松土層后再鉆；如提升鉆桿時(shí)卡鉆，則應(yīng)暫停噴粉，待正常后再?gòu)?fù)噴。噴粉不暢或堵塞輸氣管道連接部分密封不嚴(yán)，造成漏氣或氣源不足、氣壓降低；水泥吸潮結(jié)塊或噴口粘結(jié)變小；固化料中含有雜物或大顆粒；部分地層透氣性不良。檢查空壓機(jī)運(yùn)行情況，調(diào)整氣源壓力，處理輸氣管的密封不嚴(yán)，確保正常輸氣；改用合格水泥，提出鉆頭清理噴嘴；(3)清除固化料中的雜物和大顆粒，或改用于符合要求的固化料；(4)噴粉不暢時(shí)，操縱噴料閥門(mén)由關(guān)到開(kāi)，由開(kāi)到關(guān)，反復(fù)多次。樁體疏松土層含水量偏低，固化劑與原狀土的固結(jié)程度差；遇到松散雜填土層，造成粉體流失，使樁體達(dá)不到原有的含灰量；噴粉不足，使樁體達(dá)不到原有的含灰量。對(duì)局部上層含水量過(guò)低，在確保質(zhì)量前提下，可向土層適當(dāng)注水：對(duì)大面積干燥土層應(yīng)改用漿液攪拌法成樁；可二次鉆進(jìn)，復(fù)噴一次粉料；檢查輸灰管路，提高噴灰量。斷樁水泥潮濕結(jié)塊或其它異物堵塞管路，造成供灰中斷；管道漏氣或供氣不足，造成噴灰中斷；鉆頭噴粉孔磨損、堵塞，造成噴灰中斷；先提鉆后噴灰或提鉆速度過(guò)快，造成噴灰中斷；貯灰罐中灰已用完，噴粉中斷。水泥應(yīng)妥善保管，防止受潮，固化料用前要過(guò)篩，確保合乎要求的灰料入貯灰罐；經(jīng)常檢查管道，確保輸灰暢通；(3)噴灰計(jì)量要準(zhǔn)確，供氣風(fēng)壓要滿足要求：提升鉆桿前要先噴灰1?2min后均勻攪拌提升；鉆頭或輸灰管道堵塞，應(yīng)立即停鉆清理；對(duì)已斷灰樁應(yīng)將上部斷樁打除后，以水泥砂漿補(bǔ)樁或在鄰位補(bǔ)樁?？招臉锻寥篮窟^(guò)低，使得固化料噴出后不能被土顆粒吸附，造成噴灰遠(yuǎn)射，四周樁體強(qiáng)度高，中部為土芯，形成空心樁。當(dāng)土層含水量低于20%時(shí)，宜采用鉆孔時(shí)適當(dāng)注水或改用噴漿攪拌成樁工藝。樁體強(qiáng)度不均鉆桿提升速度不均，使得噴入土層的灰量忽多忽少；輸灰管道輕微堵塞，造成氣壓不穩(wěn)，灰流量時(shí)高時(shí)低，使得噴灰不均；遇局部松軟土層漏灰造成噴灰不均；遇粘土攪拌不開(kāi)，噴灰量難以控制；供氣壓力不穩(wěn)或貯灰罐與噴射管存在氣壓差。控制提鉆速度，確保均勻提升，均勻噴灰、均勻攪拌；經(jīng)常檢查計(jì)量稱，保證計(jì)量準(zhǔn)確；經(jīng)常檢查輸灰管路的噴灰量和供氣壓力、確保平穩(wěn)送灰；(4)遇松軟土層或粘土層應(yīng)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速，深正鉆桿的適應(yīng)性，使噴灰均勻；(5)調(diào)整空壓機(jī)的氣壓，確保氣壓穩(wěn)定。漏樁粉噴樁未編號(hào)，或施工中未按樁號(hào)逐根成樁；對(duì)所有樁位確定后未作用明顯的標(biāo)記，或樁位標(biāo)記被土掩埋；未設(shè)專職工人員標(biāo)記樁位和樁號(hào)。應(yīng)逐樁編號(hào)，成樁過(guò)程中應(yīng)逐排逐號(hào)前進(jìn)；樁位應(yīng)作明顯標(biāo)記，并注意施工中不得損環(huán)；應(yīng)設(shè)專職人員作施工記錄，認(rèn)真記錄施工樁號(hào)、樁長(zhǎng)、噴灰量等技術(shù)數(shù)據(jù)；對(duì)已漏樁應(yīng)予以及時(shí)補(bǔ)樁。（3） 粉噴樁施工前應(yīng)畫(huà)好施工樁位圖，對(duì)每一個(gè)樁進(jìn)行編號(hào)，然后根據(jù)樁位圖進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)定位并掛上明顯的編號(hào)牌（或辨認(rèn)標(biāo)志），防止施工時(shí)漏樁。（4） 機(jī)身調(diào)平以鉆桿是否垂直為依據(jù)，操作時(shí)以鉆錘吊線進(jìn)行控制。主機(jī)塔架上標(biāo)每m的刻度線（要求有反光標(biāo)志），以便通過(guò)目測(cè)掌握鉆入深度、復(fù)攪深度、復(fù)攪速度。（5） 水泥粉入罐時(shí)必須過(guò)篩，以保證入罐水泥粉體最大粒徑不超過(guò)0.5cm，無(wú)紙屑、木屑及石塊等雜物，以防噴粉時(shí)堵管。儲(chǔ)灰罐容量應(yīng)不小于一根樁的用灰量加50kg，當(dāng)儲(chǔ)灰量不足時(shí)，不得對(duì)下一根開(kāi)鉆施工。（6） 噴粉開(kāi)始時(shí)應(yīng)將電子稱顯示屏置零，使噴粉過(guò)程在電子計(jì)量顯示下進(jìn)行。噴粉時(shí)，記錄人員應(yīng)隨時(shí)觀察電子稱的變化顯示，記錄水泥的瞬時(shí)噴入量，以保證各段（通常以1米為一個(gè)單位）噴粉的均勻性，且提升至設(shè)計(jì)高度時(shí)，正好將設(shè)計(jì)的水泥用量噴完并記錄水泥的累計(jì)噴入量。噴粉盡量一次噴足，嚴(yán)禁在尚未噴粉的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。噴粉提升時(shí)為便于控制成樁質(zhì)量，一般不得使用W檔提升。（7） 在施工過(guò)程中如出現(xiàn)機(jī)械故障或停電造成斷粉現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)復(fù)打，復(fù)打重疊段一般應(yīng)大于1m。若發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時(shí)，應(yīng)整樁復(fù)打，復(fù)打的噴粉量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)用量。（8） 施工人員要按照工藝性試樁的參數(shù)控制攪拌時(shí)的提升、下沉速度，以保證加固深度范圍內(nèi)每一深度均得到充分?jǐn)嚢琛?fù)拌深度為5m，復(fù)攪下鉆、提鉆速度同第一次。（9） 噴粉提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，關(guān)閉送料閥，打開(kāi)送氣閥，原位慢速轉(zhuǎn)動(dòng)2min，以保證樁底噴灰均勻密實(shí)，避免樁底漏噴。（10） 鉆頭直徑的磨損不得大于1cm，超過(guò)1cm的必須換鉆頭。4機(jī)具設(shè)備及勞動(dòng)力組織機(jī)具設(shè)備粉噴樁施工需用的機(jī)具設(shè)備如下：序號(hào)名稱規(guī)格、型號(hào)單位數(shù)量1粉噴樁樁機(jī)PH-A或B型或其它型號(hào)臺(tái)12噴粉機(jī)1.3m3臺(tái)13空壓機(jī)16m3/min臺(tái)1勞動(dòng)力組織粉噴樁每班組的人員配置如下：序號(hào)工種人數(shù)工作內(nèi)容1班長(zhǎng)1負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)各工序操作，控制加固質(zhì)量，排除施工中的各種障礙，兼質(zhì)量檢查。2操作員2按設(shè)計(jì)施工工藝正確操縱鉆頭的鉆進(jìn)和提升，檢查維修機(jī)械，負(fù)責(zé)使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)，兼施工記錄3上料工4將加固料送入罐內(nèi)，保證施工連續(xù)。4發(fā)電工1負(fù)責(zé)機(jī)器設(shè)備的安裝和安全使用。5安全措施1、 嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，安全員負(fù)責(zé)安全教育和檢查，有權(quán)制止不合要求的施工操作。2、 機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)，特別是在制樁過(guò)程中，崗上人員必須堅(jiān)守崗位，夜間作業(yè)應(yīng)充分照明，登高作業(yè)要系安全帶。3、 建立機(jī)械設(shè)備的定期檢查、保養(yǎng)制度。4、 及時(shí)排除空氣儲(chǔ)氣罐內(nèi)的積水，注意控制粉