粉噴樁施工質量控制技術及應用

韓建華

(中鐵十六工程局第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

水泥粉噴樁施工工藝相對成熟，而且對軟土路基處理效果明顯，本文通過對濟菏高速公路第十二合同段路基及橋涵軟土地基處理技術及工藝進行簡單梳理，重點明確了粉噴樁施工質量對路基失穩或過量沉陷，特別是橋頭路基處理非常重要，并對施工質量進行分析，提出了一整套軟基處理施工工藝，具有重大工程意義。

1 工程概況

濟菏高速公路第十二合同段位于濟寧市梁山縣境內，全長11.70 km。全線采用四車道高速公路標準建設，設計車速為120 km/h，路基寬28 m，橋涵設計荷載為汽車—超20級，掛車—120，軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁共計30萬延米。大羊至王官屯段屬丘陵區及黃泛沖積平原區。土質主要為粘土、亞粘土、亞砂土。全線范圍內軟土分布較廣，具有天然含水量較大、高壓縮性等特點，工程性質極差。

2 固化劑原材料

粉噴樁的固化劑采用水泥，水泥采用山東曲阜金魯城水泥廠(旋窯)生產的P.O32.5水泥，檢測結果符合規范要求。試驗結果見表1。

表1 固化劑原材料試驗指標一覽表

3 粉噴樁配合比設計

根據土的天然密度和天然含水量，按照每延米粉噴樁水泥用量為:45 kg，50 kg，55 kg，60 kg 分別成型了 R7 d，R28 d，R90 d 的無側限抗壓強度試件(φ50 mm，h50 mm)。根據試驗結果最終確定最佳水泥用量為:55 kg/延米。

4 工藝試樁

4.1 技術參數

粉噴樁施工前必須要根據設計文件提供的地質資料以及室內配合比試驗結果，選取典型地段并考慮不同的地質情況，驗證配合比，確定常規施工工藝指標及技術參數，各種技術參數如下:1)鉆進速度V=1.5 m/min;2)平均提升速度Vp=0.8 m/min;3)攪拌速度R≈30 r/min;4)復攪與提升時管道壓力0.1 MPa≤P≤0.2 MPa;5)噴灰時管道壓力0.25 MPa≤P≤0.4 MPa。同時要掌握下鉆和提升對于各種地質情況的難易程度;掌握輸漿量及水泥漿噴射時間段;掌握下鉆、提升、復攪提升速度等技術參數。

4.2 試驗結果及要求

按照55 kg/延米的水泥用量，進行了工藝試樁5根。R7 d后經現場鉆芯取樣試驗后，芯樣強度滿足設計要求。試驗結果見表2。

5 粉噴樁的施工與質量控制

5.1 施工工藝

粉噴樁施工工藝流程:樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴漿→至工作基準面以下0.3 m→重復攪拌下鉆并噴漿至設計深度→反循環提鉆至地表→成樁結束→施工下一根樁。

按照施工規范及設計要求，對施工工藝流程進行操作細化，具體施工工序要求如下:

1)鉆機就位:吊鉆機對準位后，使鉆桿垂直，傾斜度小于1%，樁位偏差小于5 cm。

2)鉆進:啟動鉆機，鉆頭邊旋轉邊鉆進(噴入壓縮空氣而不噴入粉體)、邊攪拌。

3)停鉆:當鉆進到達設計標高后停鉆。

4)提升:啟動鉆機，鉆頭是反向邊旋轉邊提升，同時通過粉體發送器將水泥噴入土中，使土體與粉體進行拌和。

5)停噴:當鉆頭升至距原地面50 cm時停止噴料。

6)復拌:重復攪拌至樁長1/3提升鉆頭，攪拌至第一次停噴的位置，成樁結束。

表2 粉噴樁芯樣R7 d抗壓強度表

5.2 質量控制

粉噴樁施工質量對于軟基處理非常重要，局部質量問題有可能導致路基不均勻下沉、開裂，甚至出現局部滑移等路基質量事故，因此在施工過程中就對粉噴樁隱蔽工程進行監控，找準工序重點，加強對施工工藝、水泥用量、樁長、施工速度的控制，并且要保存施工記錄。具體質量控制指標、檢查方法等見表3。

表3 粉噴樁施工質量檢查表

1)噴灰量控制:灰量摻入比一般應控制在15%～20%之間，即每延米的噴灰量應控制在50 kg～75 kg之間。在施工工藝上應該采用“一噴三攪”的方法成樁，至少要在樁身上部6 m范圍內重復攪拌。

2)粉噴樁的置換率控制:應根據地基強度、穩定性、沉降等來確定，取三者最大值。

3)加固深度控制:根據強度、穩定、沉降三者進行控制，軟土深度不同處理方法也有區別，軟土厚度不深的地層應盡量穿過軟弱土層;對于深度軟弱土層可通過調節置換率和加固樁長進行控制。

4)通過上述方法進行過程監控，可調整工后沉降，達到高速公路橋頭路段沉降漸變的要求，避免或消除橋頭“跳車”現象。

6 成樁檢查、驗收

按照5%的取芯頻率對本合同段軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁，成樁R28 d后的粉噴樁進行了鉆芯取樣，并在樁體的上、中、下部位三處取芯，加工成徑高比為1∶1的無側限抗壓強度試件，經試驗后，強度滿足設計要求，合格率為100%，現將K122+804箱涵基礎粉噴樁檢測結果列于表4。

表4 K122+804箱涵基礎粉噴樁檢測表

7 結語

濟菏高速公路第十二合同段軟土路基處理及橋頭路基粉噴樁共計27萬延米，按照5%的取芯頻率對粉噴樁進行了鉆芯取樣，并在樁體的上、中、下部位三處取芯，加工成徑高比為1∶1的無側限抗壓強度試件，經試驗后，強度滿足設計要求，合格率為100%。根據粉噴樁的成樁檢查驗收情況看，粉噴樁作為軟土地基處理的一種方法，沉降均勻、沉降小，解決了構筑物與路基連接處銜接問題，取得了預期的加固處理效果。但由于粉噴樁屬于隱蔽工程，質量控制應貫穿于施工的全過程，如何控制好粉噴樁的施工質量，是確保粉噴樁質量的關鍵，這就要求施工人員要增強責任心，嚴格規范操作，是粉噴樁質量的保證。隨著粉噴樁施工工藝的進一步完善，施工水平進一步的提高，粉噴樁機的性能進一步改進，粉噴樁作為軟土地基處理的一種行之有效的方法之一，必將在我國高等級公路的軟基處理施工過程中發揮其應有的作用，并得到廣泛應用。

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