水泥噴樁處理軟土路基中的若干問題

梁海濤，沈 宏

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

隨著我國高等級公路的建設發展，水泥噴射攪拌樁作為一種軟土路基的加固方法已被廣泛應用。

1 加固軟土基的原理及工藝流程

水泥噴樁加固軟上路基的原理是:利用壓縮空氣攜帶著粉體固化材料，經過橡膠軟管輸送到鉆頭，借助葉片在旋轉提升時產生的空隙噴出，噴出的混合氣體在空隙中壓力急劇降低，促使固化材料精附在旋轉葉片切開空隙的土中，路基土固化材料通過水泥的水解和水化作用，離子交刎，硬化反應，碳化反應后，形成堅硬穩定的土體，從而達到加固軟土地基的目的。其施工工藝流程見圖。

施工工藝流程圖

2 復合路基的計算

路基被固化后，樁體上部近似為剛性結構，樁與樁間土共同隨以上部荷載。樁與土組成的地基俗稱為復合地基。

2.1 復合地基平均容許承載力的計算

Rsp=αc·pa+(1-αc)·R

式中:Rsp為復合地基的平均容許應力:pa為粉噴樁的容許承載力;R為天然為地基土的容許承載力;ac為灰土置換率，ac=N·A/F;N為粉噴樁的數量;A為粉噴樁的承載面積;F為地基底面積。

2.2 復合地基的樁土應力驗算

地表層有荷載時，樁的壓縮性比固圍地基的壓縮性小，在壓縮變形相一致的條件下，樁頂閣下應力集中現象:

式中:σp為應力集中系數:δ為應力減少系數，n為應力分擔比，n=δp/δs;δp為樁承擔的壓應力;αt為天然地基上承擔的壓應力。

3 施工準備

(1)機械設備深層攪拌機SJB-I型2×30 kW(SJB-II型2×40 kW)鋸括電器控制裝置(或其他類型的深層攪拌機);發電機組:P＞75 kW，集料斗:V＞400 L;空氣壓縮機:Q＞1 m3/min。

(2)工作人員每臺攪拌機配工作人員10名。(3)固化材料水泥等。

4 施工中的重要環節

(1)預攪下沉:啟動攪拌機，下鉆，使鉆頭邊旋轉邊鉆進，保持0.5 m/min下鉆，轉速30 r/min，根據圖紙設計要求鉆到樁底標高。下鉆的過程主要是攪松泥土，要求邊旋轉邊噴高壓氣，以免堵塞噴孔，同時有利于鉆進。根據經驗，下鉆到設計標高差1 m時，調整鉆速，保持0.3 m/min，讓送水泥前的土體松動。有利于噴水泥。

(2)提升噴水泥:鉆到深度后，使鉆頭反向旋轉，邊旋轉邊以0.5 m/min的速度提升，轉速30 r/min，開始噴水泥，保持送水泥空氣壓力為 0.4 MPa，氣流 20 L/s保證樁身50 kg/m的噴水泥量。

需要注意的事項:

(1)提升過程必須保持與送水泥一致，不許先提升后噴水泥。

(2)噴水泥過程中，若發現漏氣或堵管則應立即停止噴粉

(3)時刻觀測供粉數字變化，若發現明顯減少或停止，要立即記錄，以便于補水泥或復攪。

施工記錄:詳細記錄每次施工的樁號、水泥標號;預攪、噴粉、復攪的起止時間;鉆進攪拌、提升的速度和管道壓力;停灰、停鉆時間、噴粉深度、停灰標高。

5 施工中出現樁頭空洞的原因和處理

(1)設計的水泥噴樁樁長過短，達不到持力層，應將樁身加長。

(2)部分路段路基孔隙比過大，不宜設計成水泥噴粉樁。對于純軟土，天然含水量較大的膨脹土或含砂量低的軟土層宜采用。

(3)鉆進速度軟快，使得周圍與路基的摩阻力減少，在樁沒有達到持力層的情況下，易形成沉樁。對此，可適當放慢鉆進速度來解決。

(4)在施工過程中，為了防止堵賽鉆頭氣孔，人為地加大管道壓力，從而引起水泥噴樁擴孔，形成空洞，對此可降低管道壓力來解決。

(5)因機械設備本身的局限而形成空洞。應改換使用合適的機械設備。

(6)攪拌機偏位，樁傾斜:原因是鉆機平臺傾斜，導向架傾斜，需重新調整鉆機平臺，調整支撐桿，使鉆桿垂直。

(7)斷樁原因是水泥粉中有硬塊，堵塞壓力管道，檢查一灰罐，有結塊的水泥或紡織帶等。必須清除，重新提升鉆頭、清理噴身口。

(8)噴粉量不足:原因是提升速度過快或噴粉不均勻應檢查灰罐或空氣壓縮機。

［1］公路軟土地基路堤設計與施工規范(JIJ017-96)［S］.

［2］張榮善.散料輸送與貯存［M］.北京:化學工業出版社，1994.

［3］粉體噴攪法加固軟弱土層技術規范(TB10133-96)［S］.