粉噴樁在高速公路地基處理中的應(yīng)用

1、2006年第11期(總第153期)黑龍江交通科技HEILONGJIANGJIAOTONGKEJINo.11,2006(SumNo.153)粉噴樁在高速公路地基處理中的應(yīng)用封明聰(河北省交通規(guī)劃設(shè)計院)摘要:結(jié)合宣大高速公路軟基處理工程探討了粉噴樁處理公路軟土地基的設(shè)計、施工工藝、質(zhì)量控制與檢測方法,介紹了噴粉樁在高速公路中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:公路軟土地基;粉噴樁;設(shè)計;施工工藝;質(zhì)量控制;檢測方法中圖分類號:U416.1文獻標(biāo)識碼:C文章編號:1008-3383(2006)11-0061-031前言粉體噴射攪拌樁(簡稱粉噴樁)是目前國內(nèi)軟土地基處理中正在推廣的一種新技術(shù),是解決軟土地基沉降與穩(wěn)定的

2、一種有效方法。粉噴樁是采用專用機械將粉狀固化材料(生石灰粉、干水泥、干NCS固化劑等)噴入軟土地基中,并將軟土與固化劑強制攪拌,利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng),使軟土結(jié)成具有一定強度的水泥樁體而形成復(fù)合地基的一種軟土加固方法。粉噴樁于20世紀(jì)70出、推廣和應(yīng)用,我國于。能承受較大的加荷速率、可大大縮短施工期等優(yōu)點,目前在高速公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛,下面結(jié)合工程實際對粉噴樁在高速公路上的應(yīng)用進行探討。用,425#普通硅酸鹽水泥,每沿米樁體摻入60kg,摻入比約為18%。粉噴樁28d無側(cè)抗壓強度qu.=3.0Mpa,干密度>1.6gcm。3樁中心距1.10m,采用DZW-

3、型粉噴樁機施工。2.3,。,1.0m,平面呈梅50cm厚砂礫石墊層。樁、流塑層進入硬塑層不少于50cm為原則,通常為812m,用于粉噴樁的水泥(425#普通硅酸鹽水泥)為干粉。根據(jù)地基含水量的大小,采用水泥噴入量為4560kgm。含水量在40%以下時,水泥用量為45kgm;含水量在4060%之間,水泥用量為50kgm;含水量在6070%之間,水泥用量為55kgm;含水量>70%時,水泥用量為60kgm。設(shè)計要求水泥土20d無側(cè)限抗壓強度1.2MPa。粉噴樁處理后的單樁承載力須大于250KN。2粉噴樁的設(shè)計2.1地質(zhì)概況宣大公路地基處理段土由雜填土、耕土及第四系Q4沖洪積形成的亞粘土、粗砂

4、、淤泥、卵石、角礫等構(gòu)成,水位標(biāo)高582.50m584.20m。場地土自上而下分為四層:層亞粘土,飽和,軟塑狀,層厚1.30m2.20m,層定標(biāo)高584.40m586.30m;3粉噴樁的施工3.1施工前準(zhǔn)備(1)粉噴樁施工前應(yīng)準(zhǔn)備下列施工技術(shù)資料:施工場地的工程地質(zhì)報告,土工試驗報告,室內(nèi)配比試驗報告,粉噴樁設(shè)計樁位圖,原地面高程數(shù)據(jù)表,加固深度與停灰面高程以及測量資料等。(2)場地平整、清除障礙。如場地低洼,應(yīng)回填層粗砂,飽和,松散,層厚0.90m4.40m,層定標(biāo)高582.60m584.90m;層淤泥,飽和,軟塑狀,富含腐殖體,層厚1.20m3.360m,層定標(biāo)高578.50m582.70

5、m;層卵石、角礫,層厚1.40m粘性土;施工場地不能滿足機械行走要求時,應(yīng)鋪設(shè)砂土或碎石墊層。若地表過軟,則應(yīng)采取防止機械失穩(wěn)措施。(3)施工機具準(zhǔn)備,進行機械組裝和試運轉(zhuǎn)。(4)粉噴樁的施工工藝根據(jù)設(shè)計要求的配比和2.90m,層定標(biāo)高576.10m578.70m。2.2原設(shè)計采用粉噴樁復(fù)合地基。路基要求復(fù)合地基承載力fsp.k.200Kpa。粉噴樁設(shè)計時,考慮利用層卵石、角礫作樁端持力層,為充分發(fā)揮樁間土承載力,在樁頂部設(shè)1m厚的砂礫墊層。設(shè)計樁徑D=50cm,有效樁長7.0m9.0m,采用正方形布孔采實測的各項施工參數(shù)通過試樁來確定。試樁一般不少于5根,通過試樁來確定鉆進速度、提升速度、攪

6、拌速度、噴氣壓力、單位時間噴粉量等。(5)粉噴樁所用的水泥(425#普通硅酸鹽水泥)61總第153期黑龍江交通科技第11期應(yīng)符合設(shè)計要求,并有產(chǎn)品合格證,并經(jīng)室內(nèi)檢驗合格才能使用,嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊變質(zhì)的加固料。根據(jù)具體情況下管粉噴拔管檢測。輸送速度大約為1ms,如管道長40m,鉆至樁底后即噴粉提鉆,則樁底實際少灰長度接近1米,反而攪動破壞了樁底原狀軟土,使沉降量加大。(3)復(fù)攪控制3.2施工工藝流程(1)深層攪拌機械就位。(2)預(yù)攪下沉(至設(shè)計標(biāo)高)。(3)攪拌提升,同時噴干水泥粉至地面以下0.5m處(設(shè)計樁頂)。(4)在樁上部的5m長范圍內(nèi)重復(fù)攪拌一次(1312)樁長、樁上部強度要求較高。

7、(5)重復(fù)攪拌提升,直到離地面下0.5m,上部水泥與土攪拌均勻程度是關(guān)系到粉噴樁樁體強度的關(guān)鍵因素。大量的施工實踐已充分證明粉噴樁復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。鉆頭噴出的粉體往往呈脈沖狀,若不充分攪拌,粉體在樁中呈現(xiàn)層狀,形成一種“夾生”,這樣的樁即使水泥摻入量再多也沒有強度。復(fù)攪的作用在于通過充分的攪拌使粉體與土及水得到比較完全的接觸與作用,促使樁體的形成。為了確保攪拌的均勻性,施工時要嚴(yán)格掌握好鉆機提升速度、攪拌葉旋轉(zhuǎn)速度等,并應(yīng)盡量采用全樁復(fù)攪以保證質(zhì)量。當(dāng)樁長較長、土體天然含水量較高、粘性重時,應(yīng)采用“二噴二攪”的施工工藝,即:鉆進鉆至樁底后慢檔提升、噴灰、攪拌至?；颐驺@進、復(fù)攪復(fù)噴至樁

8、底、攪拌至?；颐嬉莆??！?)回填5%灰土(或水泥土)并壓實。(6)關(guān)閉攪拌機械移位至下一樁位。粉噴樁施工的場地事先應(yīng)予平整,清除地上及地下的一切障礙物。4粉噴樁質(zhì)量控制(1)樁長按進入持力層控制,控制鉆機下鉆深度、噴粉高程及停灰面,確保粉噴樁長度。粉噴樁宜盡量打至持力層上(一般控制為qc=800kpa),并且進入持力層50cm左右。在施工過,其直徑磨耗量不(5)當(dāng)鉆頭提升至地面以下0.5m時,噴粉機應(yīng)程中,樁底設(shè)計標(biāo)高往往與持力層并不一致,下尚留幾米軟土,不暢,故粉噴樁實際施。判別是否進入持力層的方法可由鉆機鉆到最深時的下鉆速度和電流表的讀數(shù)來判定,這兩個參數(shù)是在工藝試樁時由監(jiān)理確定,一般是下

9、鉆速度0.5mmin,電流值是額定電流值的125%以上。(2)粉體計量控制停止噴粉。(6)當(dāng)噴粉成樁過程中遇有故障而停止噴粉,在第二次噴粉接樁時,其噴粉重疊長度不得小于1m。(7)粉噴樁施工時,泵送水泥必須連續(xù),固化材料的用量以及泵送固化材料的時間應(yīng)有專人記錄,其用量誤差不得大于±1%。(8)為保證攪拌機的垂直度。應(yīng)檢查起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架對地面的垂直度,每工作班檢查不少于2次,使垂直度偏差不超過1%。(9)攪拌機噴粉提升的速度和次數(shù)必須符合預(yù)粉噴樁的質(zhì)量好壞與水泥摻入量的多少及噴粉的均勻性有直接的關(guān)系,因此,如何來計量粉體是控制的關(guān)鍵。目前一般較為常用的是電子稱重法與鉆機深度相

10、結(jié)合的計量裝置,它能在記錄上反映深度、相對應(yīng)每延米的噴粉量、總灰量等。粉體計量控制主要應(yīng)注意以下兩點:要保證噴粉的均勻性,關(guān)鍵是掌握好鉆頭的提升速度。對于直徑一定的粉噴樁來說,粉體發(fā)送器單位時間內(nèi)水泥的噴出量Q與攪拌軸提升速度可由下式來確定:3其中:D為鉆頭直徑m;R為軟土的容重(tm);S定的施工工藝要求,攪拌機每次下沉或提升的時間應(yīng)有專人記錄,深度應(yīng)達到設(shè)計要求,時間誤差不得大于5s,施工前應(yīng)丈量鉆桿長度,并標(biāo)上明顯標(biāo)志,以便掌握鉆入深度,復(fù)攪深度。施工中出現(xiàn)問題應(yīng)及時處理、做好記錄。(10)儲灰罐容量應(yīng)不小于一根樁的用灰量加50kg,如儲量不足時,不得對下一根樁開鉆施工。(11)粉噴樁必

11、須根據(jù)試驗確定的技術(shù)參數(shù)進行施工,操作人員應(yīng)如實記錄壓力、噴粉量、鉆進速度、提升速度、鉆入深度及每根樁的鉆進時間等,監(jiān)理人員應(yīng)隨時檢查記錄情況。為水泥摻入比;V為鉆頭提升速度(mmin)從開始噴灰到鉆頭處出灰有一定時間,鉆機鉆至樁底后,必須預(yù)噴停留一段時間,方可提鉆。停留時間由管道長度等確定噴灰時,水泥在管道內(nèi)的5粉噴樁質(zhì)量檢測5.1樁距、樁徑及鉆桿傾斜度的檢測在每處粉噴樁施工過程中,隨機按規(guī)定頻率用62第11期粉噴樁在高速公路地基處理中的應(yīng)用總第153期吊錘對鉆桿傾斜度進行現(xiàn)場檢測;對已成樁的粉噴樁,成樁7d內(nèi)淺部開挖樁頭,其深度宜為0.5m,目測檢查攪拌的均勻性,測量成樁直徑。檢查頻率為1

12、0%。隨機按規(guī)定頻率挖出樁頭,然后用卷尺對樁做無側(cè)限抗壓強度,應(yīng)盡可能在芯樣上、中、下三個部位各磨一組,一組三個試件,用三個試件的代表值評定強度。根據(jù)以上的檢測結(jié)果確定單樁的質(zhì)量等級。距、樁徑進行檢測。5.3單樁和復(fù)合地基承載力檢驗對某一場地施工質(zhì)量有疑問時,最終可以采用靜荷載試驗,檢查復(fù)合地基承載力或單樁承載力。靜荷載試驗沒場地不小于3點,取3點試驗的代表值,檢查其是否滿足設(shè)計要求。5.2樁體強度及樁長的檢測進行如下幾項檢測(1)破去樁頭0.30.5m表層水泥,進行外觀檢測,主要檢測其樁體外觀是否圓順,水泥土攪拌是否均勻;(2)用輕便觸探儀對開挖出來的樁頭進行強度5.4無損檢測主要在試驗路段

13、,用小應(yīng)變儀和地質(zhì)雷達對樁基完整性檢測,并與取芯對比,發(fā)現(xiàn)由于粉噴樁灰劑量小,被膠結(jié)的主體為軟土,強度值低,與混凝土樁基差別大、無損檢測靈敏度低,難以準(zhǔn)確判斷粉噴樁的施工質(zhì)量。因此主要依靠取芯檢測來評定樁體強度和完整性。檢測,在成樁7d內(nèi)采用輕便觸探儀檢查樁的質(zhì)量,觸探點應(yīng)在樁徑方向14處,抽檢頻率為2%。根據(jù)N10貫入10cm的錘擊次數(shù)或N10的連續(xù)貫入30cm的錘擊次數(shù)來判定樁頭強度是否合格。不合格的樁,在成樁28d后進行進行鉆芯取樣檢測。6結(jié)束語,且沉降已穩(wěn),我們得出:15m,屬摩擦樁,剛?cè)?、樁周土模量比、樁的長徑比,樁,柔性樁的承載力不再增加。但增加樁長,能有效減少沉降量。在復(fù)合地基上

14、加鋪砂礫墊層或碎石墊層,可保證樁土共同承擔(dān)荷載;采用粉噴樁處理高速公路軟地基是合理、有效的,值得大家參考。收稿日期:2006-06-07身無側(cè)限抗壓強度試驗,檢查頻率為2,每一工點不少2根。(1)檢測樁體粉噴是否均勻,樁體有無斷粉現(xiàn)象,樁長是否達到設(shè)計要求;(2)對粉噴樁的芯樣進行加工,磨制成等高試件(上接第60頁)的作用。高速公路建設(shè)管理部門在這方面做了大量的工作,從總體布局和單體結(jié)構(gòu)物的建筑風(fēng)格、色調(diào)都十分考究,收到了明顯的社會效果。目前我國對服務(wù)區(qū)的布置還有值得商榷之處。絕大部分服務(wù)區(qū)分布緊挨在公路兩側(cè),不僅樁號完全一致,且在總體布局及單體建筑上完全是一對雙胞胎。最典型的是一條高速公路一

15、邊是山,一邊是水,為了強調(diào)相同樁號和兩側(cè)相同布局而把一邊的水塘填了一半,其實這是不必要的。有條件的服務(wù)區(qū)應(yīng)適當(dāng)遠離公路,服務(wù)區(qū)的目的是為了給旅途勞累的司機和乘客提供一個小憩片刻的場所,應(yīng)保持安靜和整潔。一個服務(wù)區(qū)也不一定要絕對對稱布置,根據(jù)地形可以錯開,它的建筑風(fēng)格也應(yīng)結(jié)合地形去設(shè)計,不應(yīng)強求一致。公路的景觀設(shè)計,在觀念上應(yīng)跟上時代潮流,在理念上應(yīng)以自然為主,減少人工痕跡。要把握這一中心主題,景觀設(shè)計才能達到好的效果。收稿日期:2006-07-09一樹種,不僅高度要求相同,且肥瘦也要求一致。其實這也沒有必要,樹苗選擇上可以盡量利用本地適宜樹種,樹種可以多樣化,喬木、灌木、藤類都可以,只要能達到防眩效果,即使高矮不一,肥瘦不均,也可以達到高低起伏、錯落有致、天然合成的自然效果。4.