粉噴樁處理軟土地基的施工監理

王曉晶

(衡水衡通公路工程監理咨詢有限公司)

水泥粉噴樁是用于加固飽和軟粘土地基的一種方法,它是利用水泥作為固化劑,用壓縮空氣通過粉噴樁攪拌機將水泥粉噴入周圍待加固的軟土層,再通過攪拌葉片旋轉攪拌使水泥粉與土混合,通過水泥與土顆粒間一系列物理化學反應,經過一定時間,在設計深度范圍內形成具有一定整體性、水穩性和一定強度的水泥固化土,與原地基構成復合地基,從而提高地基承載力、降低地基壓縮性,達到加固軟弱地基的目的。

1 施工準備階段的監理

1.1 嚴把原材料質量關

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號應符合設計要求。對購進水泥,采用承包人自檢和監理抽檢的方式進行復核驗證,經監理工程師批準后方可使用。

1.2 機具設備性能應滿足施工需要

深層攪拌機是施工的關鍵。粉噴樁機嚴禁使用非定型產品或自行改裝設備,進場的設備必須是性能良好的能顯示鉆桿鉆進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(或電腦計量裝置)。所有的電流表、壓力表和電子秤(或電腦計量裝置)等量器、衡器具必須經過計量部門標定,合格后方可用于工程施工。

1.3 嚴把測量放樣關

粉噴樁施工前,監理工程師應會同施工單位對導線點、水準點進行復測,在滿足設計精度后,辦理現場交樁手續。施工單位根據控制點按方格網放樣、用鋼尺量距平面誤差不得超過 5 cm,并用竹簽或木樁標定,填寫放樣報驗單,提交監理工程師審核批準。

1.4 認真做好室內配合比

在施工前,取含水量較大的地點取樣進行室內配比試驗,測定軟土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有機質含量、PH值和不同摻入量水泥土各齡期的無側限抗壓強度,以檢驗粉噴樁加固該種軟土的適用性和設計摻灰量下的樁身強度能否達到設計要求。在試驗過程中,監理人員應進行全過程旁站監督或進行平行試驗,以保證試驗結果準確可靠。

1.5 試樁監理

施工工藝性試驗在監理工程師的監督下,由施工單位組織實施,并邀請設計單位、建設單位派員參加,工藝試驗結束后由施工單位提交書面工藝性試驗總結報告,上報監理工程師審查批準,作為今后水泥粉噴樁施工依據。無監理工程師書面指令,施工單位不得隨意更改施工工藝。

2 施工過程中的監理

在水泥粉噴樁施工過程中,現場旁站是監理最主要的工作,旁站監理應熟悉施工工藝和各項施工參數,并對施工過程進行全過程、全方位、全天候的旁站。

2.1 原地面平整

清除施工現場的障礙物及雜物。在低洼處、河塘溝渠中應先清除淤泥,再回填不含腐植質的土。在結構物處應清除至樁頂標高以上約 30 cm,使粉噴樁機有足夠的施工操作場地并符合設計的長度和寬度。

2.2 施工放樣

(1)在整平的地面上,放出結構物中樁及縱橫軸線,并在施工范圍外的適當地點將軸線用樁固定。

(2)根據樁距,按梅花形式布設在地面上,用小竹片定出樁位,邊樁出路基坡腳 0.5～1.0m。

2.3 鉆機就位

使鉆桿垂直,鉆頭對準樁位,然后檢查導向桿的垂直,并將噴氣口清理干凈。作好進尺標記,在機架的兩側,用油漆標明,一般每 50 cm一道,以米為單位,用數字表明,以便檢查鉆進深度。

2.4 預攪鉆進

開機氣壓一般為 0.35～0.40MPa,然后開動驅動裝置,同時啟動鉆頭,邊轉動,邊下鉆,鉆進速度一般采用 0.5～0.8m/min,直鉆至設計要求深度。

2.5 噴粉及提升

當鉆至設計標高時,根據土質情況和要求的噴灰量,加大空氣壓力,同時開啟粉體發送器的閥門,使水泥干粉隨壓縮空氣,通過鉆頭下部的孔口,噴入土中,此時應邊噴邊攪拌邊提鉆桿。在鉆頭提至離地面 50 cm時,停止噴粉。

粉體發送器單位時間內的粉體噴出量計算

式中:Γd為軟土的干容重;aω為水泥摻入比;v為鉆頭提升速度;D1為鉆頭直徑。

2.6 復攪

根據設計要求,樁身在地面以下 1/2～1/3樁長并不小與 5m的范圍內必須進行重復攪拌,使水泥與地基土均勻拌和。復攪轉速采用 30～50 r/m in。

2.7 提鉆、移機位

邊提鉆,邊攪拌,提鉆的速度一般為 0.50～0.6 m/min,至整平面后停攪,此時制樁完成。

制樁完成,檢查原始記錄,若未發現問題即可移動機架至下一個樁位,重復上述步驟。

2.8 成樁后,可采用以下方法對粉噴樁進行質量檢測

(1)開挖樁頭至停灰面以下 50 cm,目測檢查攪拌的均勻性,量測成樁直徑。

(2)成樁 7 d內可采用輕便觸探儀(N 10)進行檢測。

(3)成樁 28 d后應進行樁身無側限抗壓強度試驗,強度指標為 1.2MPa。抽檢頻率為 2%,但不小于 5根。

3 現場常見問題的防治與處理

粉噴樁工程屬地下隱蔽工程,施工中由于人為因素較大,需控制的參數較多,因此施工過程中常會發生問題。

3.1 設計范圍內未到達持力層

粉噴樁應穿透軟弱土層到達強度相對較高的硬土層或稱持力層,并深入硬土層 50 cm,持力層深度除根據地質資料外,應根據鉆桿進電流表的讀數變化來確定。當鉆桿進時電流表的讀數明顯上升,表明已進入持力層。如軟土層厚度與設計樁長不符時,應遵循以下原則。

(1)如達到設計樁長而仍未穿透軟弱土層時,應繼續鉆進,直至深入硬土層 50 cm為止;

(2)如未達到設計樁長,而電流表讀數已明顯增大的情況下,表明確已鉆至硬土層,此時應繼續鉆進深入硬土層至少 1m;

(3)凡是施工樁長與設計樁長不符時,應及時記錄,經監理工程師簽認后,報業主審批。如出現大面積樁長不符時,應立即停止施工,并同時通知監理工程師和業主,待重新確認后再行施工。

3.2 施工過程中的夾層斷樁問題

為防止夾層斷樁的產生,保證粉噴樁的施工質量,監理工程師應注意以下幾方面的控制:(1)注意控制噴粉與提鉆的速度和時間,宜先噴粉 1～2min后再提鉆攪拌;(2)計算出每根樁所需的水泥用量,確保灰罐內略有富余;(3)水泥存放應有防潮措施,噴粉時嚴格過篩;(4)粉噴樁機需配有電子計量裝置并注意觀察;嚴格檢查噴粉時的管道壓力。

對于已產生的夾層斷樁,應要求承包人在 12 h內采取補噴措施。補噴重疊長度應不小于 1.0m,特別困難時以電流讀數明顯變化時為準,否則應重新打樁,新樁距報廢樁距離不能大于設計樁距的 15%,所有接樁及補樁都必須報監理工程師認可,并填報在施工記錄中備案。

[1] 公路軟土地基路堤設計與施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京:人民交通出版社,2002.