水泥粉噴樁處理軟基的質(zhì)量控制

1、水泥粉噴樁處理軟基的質(zhì)量控制摘要：水泥粉噴樁廣泛應(yīng)用于加固軟土地基，粉噴樁的質(zhì)量必須滿足軟土地基的加固要求，本文介紹了水泥粉噴樁施工及監(jiān)理的質(zhì)量控制措施，從而對(duì)類似工程的施工及監(jiān)理提供有益參考。關(guān)鍵詞：粉噴樁，軟基處理，質(zhì)量控制1、引言水泥粉噴樁是“水泥粉體噴射攪拌樁”的簡稱，就是用改制的螺旋鉆機(jī)將鉆頭鉆至設(shè)計(jì)的土層深度，用壓縮空氣將水泥粉經(jīng)鉆桿內(nèi)孔輸送至鉆頭上，邊噴粉邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的提升速度提升攪拌機(jī)，使水泥與軟土攪拌在一起，使之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成樁體的方法，用于提高地基土的承載力和穩(wěn)定性。粉噴樁于20世紀(jì)70年代首先由日本和瑞典分別提出、推廣和應(yīng)用，我國于20世紀(jì)80年代初引

2、入此項(xiàng)技術(shù)。由于粉噴樁具有能有效減少總沉量、承受較大的加荷速率、抗側(cè)向變能能力強(qiáng)、可大大縮短施工期等優(yōu)點(diǎn)，目前在軟基處理領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛。但由于其是地下隱蔽工程，影響質(zhì)量的因素較多，容易出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，因此必須加強(qiáng)粉噴樁的施工及監(jiān)理質(zhì)量控制。2、施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制2.1原材料的質(zhì)量控制粉噴樁水泥一般選用325或425的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥。施工中所用的水泥的品種和標(biāo)號(hào)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)購進(jìn)水泥，采用承包人自檢和監(jiān)理抽檢的方式進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)證，滿足規(guī)范的要求，必須具有廠家保質(zhì)單位和出廠試驗(yàn)報(bào)告并經(jīng)監(jiān)理工程師查驗(yàn)，并盡量不采用那些產(chǎn)量小、質(zhì)量不穩(wěn)定的小水泥廠生產(chǎn)的水泥。水泥入罐時(shí)應(yīng)經(jīng)篩網(wǎng)過

3、篩，最大粒徑不超過5mm，不得含有紙屑、塑料布、垃圾等雜物。監(jiān)理試驗(yàn)室也應(yīng)隨機(jī)分批對(duì)所使用的水泥材料進(jìn)行抽驗(yàn)，確保水泥材料質(zhì)量。另外水泥的堆放應(yīng)該符合標(biāo)準(zhǔn)、防潮的要求，嚴(yán)禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。2.2機(jī)具設(shè)備的性能控制深層攪拌機(jī)是施工的關(guān)鍵。粉噴樁機(jī)嚴(yán)禁使用非定型產(chǎn)品或自行改裝設(shè)備，進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備必須是性能良好的能顯示鉆桿鉆進(jìn)時(shí)電流變化的電流表、顯示管道壓力的壓力表和計(jì)量水泥噴入量的電子秤（或電腦計(jì)量裝置）。所有的電流表、壓力表和電子秤（或電腦計(jì)量裝置）等量器、衡器具必須經(jīng)過計(jì)量部門標(biāo)定，合格后方可用于工程施工。2.3測(cè)量放樣的控制為保證水泥粉噴樁加固軟土工程質(zhì)量，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求布點(diǎn)

4、定位。因此，應(yīng)將施工場(chǎng)地事先予以整平，清除障礙物。監(jiān)理工程師應(yīng)會(huì)同施工單位對(duì)工程導(dǎo)線點(diǎn)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，在滿足設(shè)計(jì)文件精度后，辦理現(xiàn)場(chǎng)交樁手續(xù)。施工單位根據(jù)控制點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)按方格網(wǎng)平差放樣，用鋼尺量距。按要求控制定位偏差，并填寫放樣報(bào)驗(yàn)單，提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。監(jiān)理工程師應(yīng)進(jìn)行復(fù)測(cè)檢查，確保放樣準(zhǔn)確。施工單位應(yīng)派專人做好工程控制樁、水準(zhǔn)點(diǎn)及放樣測(cè)量記錄并對(duì)施工所測(cè)放的軸線及樁位布置點(diǎn)加以妥善保護(hù)以便后用。2.4施工前進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)在施工前，取含水量較大的地點(diǎn)取樣進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，測(cè)定軟土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有機(jī)質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)含量、PH值和不同摻入量水泥土各齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以檢驗(yàn)

5、粉噴樁加固該種軟土的適用性和設(shè)計(jì)摻灰量下的樁身強(qiáng)度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在試驗(yàn)過程中，監(jiān)理人員應(yīng)進(jìn)行全過程旁站監(jiān)督或進(jìn)行平行試驗(yàn)，以保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。2.5施工前必須進(jìn)行工藝試樁水泥與土攪拌是否均勻是影響水泥粉噴樁加固效果的關(guān)鍵因素之一。因此在粉噴樁大面積施工前應(yīng)進(jìn)行施工工藝性試驗(yàn)。通過試驗(yàn)確定適合該場(chǎng)地的各種操作技術(shù)參數(shù)并以此掌握該場(chǎng)地條件下的成樁經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)水泥粉噴樁施工特點(diǎn)，工藝性試驗(yàn)應(yīng)達(dá)到以下目的。（1）提出滿足設(shè)計(jì)水泥噴入量的各種操作參數(shù)，如鉆機(jī)提升速度、攪拌葉片旋轉(zhuǎn)速度、管道壓力、灰罐壓力等；（2）檢驗(yàn)水泥的攪拌均勻程度及成樁直徑；（3）確定該地質(zhì)條件下，符合質(zhì)量要求的合理摻灰量；（

6、4）了解鉆進(jìn)及提升的阻力情況，并提出相應(yīng)的實(shí)施措施；（5）確定進(jìn)入持力層的判別方法。3、施工階段的質(zhì)量控制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(jiān)持全方位全過程的施工監(jiān)理。各施工標(biāo)段承包人必須對(duì)粉噴樁質(zhì)量、進(jìn)度負(fù)責(zé)，每臺(tái)鉆機(jī)必須有專人操作。在施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)旁站是監(jiān)理最主要的工作，旁站監(jiān)理應(yīng)熟悉施工工藝和各項(xiàng)施工參數(shù)，并對(duì)施工過程進(jìn)行全過程，全方位、全天候的旁站。粉噴樁主要施工工藝為：清理場(chǎng)地填筑排水坡測(cè)量定位粉體噴射攪拌機(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。（1）施工開始前，將原地面整平至粉體攪拌樁施工高程處

7、，清除樁位處地上、地下的一切障礙物，對(duì)于河塘及構(gòu)造物處的粉噴樁，應(yīng)先回填粘性土，碾壓至一定的壓實(shí)度并有一定的排水坡。（2）鉆機(jī)就位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)樁位及規(guī)范要求，用全站儀或經(jīng)緯儀定位，并用水平尺在鉆機(jī)桿或轉(zhuǎn)盤的兩正交方向檢驗(yàn)垂直度和水平度，樁位平面誤差不得超過5cm，鉆桿傾斜度要小于1.5%.監(jiān)理人員還應(yīng)檢查主機(jī)各部的連接、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)各部安裝調(diào)試情況及灰罐、管路的密封連接情況是否正常，做好必要的調(diào)整緊固工作，灰罐應(yīng)按設(shè)計(jì)投料量投一次料打一根樁，以確保成樁質(zhì)量，灰罐裝滿后，進(jìn)料口應(yīng)加蓋密封，排除異常情況后方可施工。（3）嚴(yán)格控制鉆孔下鉆深度、噴粉高程及?；颐?，確保粉噴樁長度和噴粉

8、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/m.粉噴樁要穿透軟弱土層到達(dá)強(qiáng)度相對(duì)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(shí)電流表的讀數(shù)值來確定，當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時(shí)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。旁站監(jiān)理人員應(yīng)注意觀察鉆桿上標(biāo)注的刻度，確保已鉆至設(shè)計(jì)樁長。（4）攪拌機(jī)每次下沉或提升的時(shí)間必須有專人記錄，時(shí)間誤差不得大于5s，提升前要有等待送粉到達(dá)樁底的時(shí)間，防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況，具體時(shí)間由工藝試樁得出。在樁上部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次，并且復(fù)攪長度不足5m的，按5m施工。特別需要指出的

9、，對(duì)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。（5）在成樁過程中，如發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時(shí)，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(shí)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(bào)廢樁的距離不能大于樁距的15%。（6）提鉆噴粉結(jié)束后，應(yīng)采取復(fù)攪措施，水泥與土攪拌均勻程度是關(guān)系到粉噴樁樁體強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。大量的施工實(shí)踐已充分證明，粉噴樁復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差很大。鉆頭噴出的粉體往往呈脈沖狀，若不充分?jǐn)嚢瑁垠w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(qiáng)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，

10、促使樁體的形成。第二次攪拌時(shí)不噴粉，復(fù)攪長度同樁長。復(fù)攪下鉆、提升的速度同第一次。旁站人員對(duì)復(fù)攪深度應(yīng)嚴(yán)加監(jiān)督以保證樁身長度。復(fù)攪完成后，用5%石灰土或水泥土回填樁頂以上50cm坑凹，鉆機(jī)移至另一樁位繼續(xù)施工。4、施工后檢測(cè)階段的質(zhì)量控制粉噴樁施工完成后，應(yīng)按規(guī)定頻率進(jìn)行外觀鑒定、取芯、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。檢測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)全過程旁站，對(duì)取芯、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)的樁，應(yīng)由監(jiān)理工程師指定。對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的問題，如未穿透軟土層、部分?jǐn)嗷?、噴灰不均勻、?qiáng)度不足等，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行加密、補(bǔ)樁等處理。4.1外觀鑒定在成樁7天內(nèi)，以2%的檢測(cè)頻率，將樁體開挖0.5m-1.0m，目測(cè)檢查樁

11、體成型情況。要求：（1）樁體圓勻，無縮頸和凹陷現(xiàn)象；（2）粉體攪拌均勻，凝結(jié)體不松散；（3）群樁樁頂齊平。4.2鉆探取芯法鉆孔取芯試驗(yàn)可以較全面的反應(yīng)樁身材料的密實(shí)度、樁身的連續(xù)性、樁身物理尺寸等完整樁身質(zhì)量的基本信息?？煽繙?zhǔn)確地評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量。鉆探取芯法要求提供檢測(cè)報(bào)告并保存全部巖芯。（1）粉噴樁鉆探取芯法的主要技術(shù)指標(biāo)取芯時(shí)間：28d；取芯位置：沿著樁1/4軸線垂直鉆進(jìn)；鉆頭類型：采用金剛石合金鉆頭，鉆頭直徑89mm一108mm；鉆進(jìn)方法：采用沖水循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；回次進(jìn)尺：每一回次控制在1m一1.5m；（2）鉆探取芯法應(yīng)描述的內(nèi)容樁號(hào)、成樁日期、檢測(cè)日期、檢測(cè)位置、設(shè)計(jì)噴灰量；巖芯顏色、噴粉均

12、勻程度、膠結(jié)程度、有無斷樁、縮頸、巖芯狀態(tài)（長柱狀、短柱狀、塑性體或散體碎塊）等巖芯采取率、標(biāo)貫擊數(shù)、巖芯目測(cè)堅(jiān)硬程度。4.3輕型動(dòng)探法在成樁7天以內(nèi)可采用輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)粉噴樁的強(qiáng)度。輕型動(dòng)探儀的指標(biāo)為錘重10噸、貫入桿直徑2.5cm、落距50cm.檢測(cè)時(shí)可用風(fēng)鉆配合，用風(fēng)鉆在1/4直徑處先打一個(gè)孔，然后用輕型動(dòng)探法檢測(cè)。利用輕便觸探儀檢測(cè)粉噴樁比較簡單。它一方面，能初測(cè)預(yù)估粉噴有效樁身強(qiáng)度，另一方面，又能通過現(xiàn)場(chǎng)天然地基及樁身強(qiáng)度對(duì)比，確定粉噴樁處理地基的效果。但該法探測(cè)深度最大不超過4m，這是該法的不足之處。另外，在地質(zhì)情況較好，如淤泥夾砂或填砂路處，粉噴樁樁頭的強(qiáng)度大，利用輕便觸探較困

13、難；而且從噴粉樁本身，觸探范圍有限（中心約有一個(gè)10cm左右的盲區(qū)）。如遇噴粉量不均勻，則強(qiáng)度強(qiáng)弱不一，反之，強(qiáng)度高會(huì)使觸探向弱方向偏移，導(dǎo)致人為判斷錯(cuò)誤。4.4無側(cè)限抗壓強(qiáng)度法在成樁28d后，在室內(nèi)無側(cè)限抗壓試驗(yàn)儀上，對(duì)原狀水泥土樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，并同時(shí)測(cè)定其變形指標(biāo)。另外，在現(xiàn)場(chǎng)也可采用壓樁法檢測(cè)粉噴樁的強(qiáng)度，壓樁法是把樁體挖開2m，在0.5m、1m、1.5m處分別切割三個(gè)試件，試件直徑50cm，高50cm，要求切制得比較完整，個(gè)別不完整的面要求用水泥漿補(bǔ)平，然后在現(xiàn)場(chǎng)用簡易的加壓設(shè)備將試件壓壞，測(cè)得樁體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定值尚需進(jìn)行校正。4.5載荷試驗(yàn)靜載試驗(yàn)是比較直觀，成果可靠的檢測(cè)方法，在被測(cè)試的地基安置一定規(guī)格的平板，在板上逐級(jí)施加靜力荷載，并測(cè)出各荷載作用下的沉降量，繪出荷載沉降關(guān)系曲線。