水泥粉噴樁技術(shù)在某工程中的應(yīng)用

□段路路（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

□武守莼（臺前縣水利局）

□范必實（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

水泥粉噴樁技術(shù)在某工程中的應(yīng)用

□段路路（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

□武守莼（臺前縣水利局）

□范必實（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

水泥粉噴樁屬于水泥土攪拌樁中的干噴施工方法，水泥土攪拌樁適用于加固飽和粘性土和粉土等地基，它是利用水泥等材料作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，固化劑吸收周圍軟土中的水分，使軟土硬結(jié)成具有整體件、水穩(wěn)性和高強度的水泥加固土，形成豎向承載的復(fù)合地基，從而提高地基土強度和增大變模，根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，可分為干噴和濕噴。按照設(shè)計方案，濮陽市金堤河張莊提排站改擴建工程三個單體工程均采用干噴法進行地基加固，本文就水泥粉噴樁施工技術(shù)方案以及處理效果進行闡述。

水泥粉噴樁；張莊提排站；工藝性試樁；樁體施工；復(fù)合承載力

一、工程概況

濮陽市金堤河張莊提排站改擴建工程位于金堤河匯入黃河處，是金堤河洪澇水遭遇黃河頂托時的唯一排水出路，改擴建后提排流量將由原來的64 m3/s增大到104 m3/s，是河南省的大型提排泵站。主體工程有：分水涵閘、進水涵閘以及泵站工程，地基處理均采用粉噴樁技術(shù)。

二、工程地質(zhì)

在勘探深度范圍內(nèi)均為第四系全新統(tǒng)沖積地層。

分水涵閘基礎(chǔ)設(shè)計高程38.50 m，勘察結(jié)果表明，基礎(chǔ)所處土層為重粉質(zhì)壤土（alQ42）：黃、褐黃色，具微、薄層理。土質(zhì)不均，局部夾輕、中粉質(zhì)壤土,天然干密度范圍值1.17～1.59 g/cm3，平均值1.40 g/cm3；液性指數(shù)平均值1.03，呈軟塑～流塑狀；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值 0.13～0.41 MPa-1，平均值 0.23 MPa-1，具中等壓縮性；標(biāo)貫擊數(shù)范圍值2～4擊，平均3擊，為軟土。

進水涵閘基礎(chǔ)設(shè)計高程35.50 m，地下水位36.7 m，接近地表，建基面低于地下水位1.2 m左右，基礎(chǔ)所處土層為輕粉質(zhì)砂壤土（alQ42）：褐黃色，具微、薄層理，土質(zhì)不均，多夾薄層粉質(zhì)粘土；天然干密度范圍值1.48～1.62 g/cm3，平均值1.56 g/cm3。該層多位于地下水位以下，處于飽和狀態(tài)，呈軟塑～流塑狀，標(biāo)貫擊數(shù)范圍值2～4擊，平均3擊，為軟土。

泵站及廠房基礎(chǔ)設(shè)計高程31.45 m，地下水位4～5月間為39～40 m，接近地表，建基面低于地下水位8 m左右；勘察結(jié)果表明，建筑物基礎(chǔ)處兩層砂壤土層的交界上：①粘土（alQ42）：黃、紅黃色，具微薄層理。層厚1.30～3.50 m，層底高程29.88～31.89 m。天然干密度范圍值1.21～1.56 g/cm3，平均值1.44 g/cm3；液性指數(shù)范圍值-0.13～0.76，平均值0.29，多呈可塑～硬塑狀；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值0.15～0.53 MPa-1，平均值0.37 MPa-1。標(biāo)貫擊數(shù)范圍值4～9擊，平均值6擊，多為中硬土。②砂壤土（alQ41）：灰色為主，夾多層褐黃色，具薄、微薄層理，土質(zhì)均一，夾重粉質(zhì)壤土、中壤土及細砂薄層。層厚8.60～11.50 m，層底高程18.92～21.38 m。天然干密度范圍值1.43～1.62 g/cm3，平均值1.54 g/cm3；壓縮系數(shù)（a 1-2）范圍值0.07～0.17 MPa-1，平均值0.11 MPa-1。標(biāo)貫擊數(shù)范圍值1～13擊，平均值7擊，多為中硬土。

三、施工準(zhǔn)備階段

原材料準(zhǔn)備：施工單位使用的為32.5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)施工進度安排，備料充足，現(xiàn)場進行抽取試樣，并選取有代表性的土層土樣，委托第三方實驗室做原材復(fù)檢以及摻配試驗，設(shè)計要求復(fù)合承載力應(yīng)≮150 KPa，90 d無側(cè)限抗壓強度強度應(yīng)≮2.0 MPa，試驗配比為摻灰率15%，設(shè)計水泥粉噴樁直徑為500 mm，計算得出每立方米粉噴樁水泥用量303 kg。

開挖及樁位放樣：在對舊建筑物拆除后，采取相應(yīng)的降水措施，開挖至設(shè)計要求高程，根據(jù)要求對地基加固工程地段地質(zhì)條件進行復(fù)勘并編制復(fù)勘工程地質(zhì)剖面圖，復(fù)勘情況與招標(biāo)文件的地質(zhì)描述及土料物理力學(xué)性質(zhì)基本相符。其中，部分舊建筑物基礎(chǔ)低高程較設(shè)計樁頂高程略低，根據(jù)施工規(guī)范要求施工的樁頂面高于設(shè)計規(guī)定值0.3～0.5 m，為保證設(shè)計樁長質(zhì)量，對該部分進行回填，回填頂高程高于設(shè)計樁頂高程0.7 m。根據(jù)施工布置對各樁位進行測量、放樣以及統(tǒng)一編號，樁位均采用梅花形布置，根據(jù)各建筑物的情況，設(shè)計樁距為1.5～1.8 m不等，且在建筑物基礎(chǔ)范圍外加設(shè)一排樁。

施工設(shè)備要求：粉噴樁機采用PH-5 A型號，ф500螺旋式鉆頭，配 XK 0.6-0.10型空壓機（工作壓力 1.0 N/mm2，排量1.6 m3/min，電機功率13 kW）及貯灰罐（容量1.3 m3，設(shè)計壓力0.6 N/mm2,帶灰罐架、旋轉(zhuǎn)供料器、電子計量系統(tǒng)）各一臺，施工基面應(yīng)大致平整，使得樁機安裝就位平整和穩(wěn)固，利于樁機的行走和挪位，確保施工中不發(fā)生傾斜、移動。機架上劃定標(biāo)尺，并對鉆孔長度、始噴高度、止噴高度以不同顏色標(biāo)明，方便質(zhì)檢、監(jiān)理控制施工質(zhì)量，深度計表盤指針應(yīng)讀數(shù)靈敏、準(zhǔn)確。樁機側(cè)方和前方的偏斜指針（或垂球）應(yīng)擺動靈活，刻度值清晰可讀。粉噴樁機電子計量系統(tǒng)經(jīng)國家計量部門確認，能瞬間檢測并記錄出粉量。

施工場地的布置：粉噴樁機的定位位置與貯灰罐最遠處的距離不超過60 m，如若距離過大，會造成壓力不足，可能引起粉噴樁水泥摻入量不足，應(yīng)及時進行移位。水泥的堆放應(yīng)該符合防雨、防潮的要求，嚴禁使用過期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

四、試樁

按照施工單位編制并經(jīng)監(jiān)理審批的試樁方案，在地基加固工程地段周圍選擇相似地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，進行工藝性試樁，每個單體工程試樁4根，試樁目的在于驗證水泥的攪拌均勻程度及成樁質(zhì)量，了解下鉆及提升阻力情況，選定合適的鉆孔速度、攪拌速度以及提升速度等各種施工工藝參數(shù)，使得樁機在此工況下能夠正常運行，選擇合適的噴粉壓力，保證在噴粉時鉆頭的送灰孔不堵塞，最終確保通過整個提升噴粉和復(fù)噴過程，滿足摻灰率。

PH-5 A粉噴樁機共設(shè)有5檔，不同的檔位對應(yīng)不同的鉆進、提升和攪拌速度，詳見下表：

表1 不同檔位鉆進、提升、攪拌速度參數(shù)表

根據(jù)已復(fù)勘結(jié)果，有效樁長度范圍內(nèi)土層分布較為均勻，均為軟土，無其他硬物，因此選取4和5鉆進檔位，提升檔位選2～5檔共4個方案，噴灰管道壓力在0.25～0.4 MPa之間調(diào)整。經(jīng)過4種方案比選，最終選定鉆進速度根據(jù)鉆進阻力情況在4檔和5檔之間隨時調(diào)整，3檔提升，即：攪拌速度40 r/min，提升速度0.7 m/min，噴灰管道壓力0.35 MPa。

五、樁體施工

根據(jù)已確定施工工藝，按照下列工序進行樁體施工：鉆機就位→調(diào)平→開機鉆進到底（噴氣）→至設(shè)計深度→反轉(zhuǎn)提升（噴粉）→至樁頂以上50 m停止攪拌→噴粉→樁上部5 m復(fù)噴→反轉(zhuǎn)提升到頂（噴氣）→提桿至地面→移至下一樁位繼續(xù)施工。并及時讀取垂直率、制樁起止時間、提噴起止時間、止噴深度、稱重儀起止讀數(shù)等。

為避免送灰孔堵塞，鉆進樁孔后必須立即打開空壓機供氣。在鉆進至設(shè)計高程時，應(yīng)有一定的滯留時間，開動送灰機，以保證加固粉體到達樁底，嚴禁尚未噴粉即進行鉆機提升作業(yè)，如果粉噴樁機的定位位置與貯灰罐距離較遠，應(yīng)該適當(dāng)提前停止供氣開始送灰，邊下鉆邊噴灰。

成樁過程中操作人員應(yīng)隨時觀察水泥電子計量裝置的變化顯示，以確保粉噴均勻，每次提升時，確認送灰已到樁底方可提升，嚴禁造成“浮樁”現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)管道不通暢，同時灰罐壓力在增大，說明鉆頭的送灰孔已經(jīng)堵塞，必須進行現(xiàn)場處理。提升中機手和送灰人員要緊密配合，使噴灰均勻連續(xù)，灰量充足，堅決杜絕斷樁或縮徑的發(fā)生。

樁體噴粉要求一氣呵成，不得中斷，每根樁宜裝一次灰；施工中遇到斷灰、停電、堵鉆等噴灰間斷問題，應(yīng)及時記錄中斷高程，在問題解決后重新下鉆到該位置下1 m處，另行噴灰提升，防止出現(xiàn)斷樁、懸浮樁或夾泥現(xiàn)象。噴完發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時，整樁進行復(fù)打。

六、成樁保護及試驗檢驗

成樁后，要設(shè)專人對成樁區(qū)進行養(yǎng)護，地下水位以上的樁身應(yīng)及時澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不得少于7 d，養(yǎng)護期內(nèi)嚴禁通過重型機械，避免出現(xiàn)斷樁情況。成樁后3 d內(nèi)，可用輕型動力觸探（N 10）檢查每米樁身的均勻性，檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的1%，且不少于3根。7 d后，采用淺部開挖樁頭，目測檢查攪拌的均勻性，測量成樁直徑，檢查量為總樁量的5%。

成樁28 d后，挖除設(shè)計樁頂高程以上土層，要選擇合適的小型機械進行施工，預(yù)留20 cm應(yīng)采用人工挖除，選擇樁總數(shù)的0.5%～l%進行復(fù)合地基載荷試驗和單樁載荷試驗，且每項單體工程不應(yīng)少于3點。

試驗結(jié)果表明，滿足設(shè)計要求，復(fù)合承載力≮150 KPa。

2011-02-22