淺談粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用

摘 要：軟基處理的是否成功直接影響整個工程建設(shè)的質(zhì)量，本文論述了粉噴樁在軟基處理過程中樁的支承方式、單樁承載力、土的含水量、置換率、摻入量、復(fù)攪轉(zhuǎn)速對樁強度的影響以及粉體計量并介紹了施工質(zhì)量檢測控制等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟基處理；粉噴樁；應(yīng)用

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01

粉噴樁是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械將軟土和水泥粉充分拌合均勻，經(jīng)過一段時間的物理化學作用而形成具有一定抗壓強度的土樁柱體，由土樁柱體和其間的軟土以及土工織物，砂礫墊層組成了復(fù)合地基。粉噴樁復(fù)合地基能提高地基土的承載力，適應(yīng)快速填筑施工，與排水固結(jié)法相比，可以允許有較高的填土速率。文章分析了噴樁在軟基處理中的作用機理及其特點，并重點介紹了粉噴樁法在實際應(yīng)用中尚有一些問題需要進一步探討。

一、粉噴樁復(fù)合加固技術(shù)

（一）實用范圍

對于排水性能差、壓縮性強、強度低的軟土一般可采用灰樁和地基組合為復(fù)合型地基，進行加固處理，由于樁體承受了大部分的荷載，因此地基承載力也得以提高，施工后的沉降將大大減小。水泥粉噴樁的適用范圍較廣，一般在粘性土、淤泥質(zhì)土、粉土、雜填土等天然含水量為35%～70%的軟土地基加固中應(yīng)用。其強度與軟基的天然含水量有關(guān)，當粉噴量一定時，天然含水量越低其強度越高。

（二）作用機理

水泥粉噴樁復(fù)合地基加固處理是利用水泥作為固化劑，并將其利用專門的機械拌入軟土中，與軟土中的水發(fā)生化學反應(yīng)。水泥水化時，有些硬化而成堅硬的水泥石骨架，有的與樁體周圍的粘土粒子產(chǎn)生一系列的化學物理作用，重新生成一種新的化合物，從而是軟土硬化，使之形成一個整體，增強了地基的水穩(wěn)性，進而與粉噴樁共同作用形成一種復(fù)合型地基。處理后的地基土體的壓縮性能大大減小，側(cè)向變形也有所減小，整個地基的強度明顯得以提高。

地基處理的效果與噴入軟土的水泥有很大關(guān)系，由于受到土質(zhì)及施工條件的影響，樁體強度的提高比例不完全與水泥產(chǎn)量比一致。水泥摻入量不宜過小，不然由于水泥與土體顆粒反應(yīng)較弱，固化程度低達不到理想的效果，一般水泥摻入比不得小于5%。

（三）主要特點

水泥粉噴樁復(fù)合地基加固處理具有適用范圍廣，施工成本較低、施工工藝較簡單等特點外，較其他軟基處理的方法還具有如下特點：（1）該法采用水泥做固化劑，充分吸收軟土中的水分來實現(xiàn)固化反應(yīng)，因此處理后的樁體承載力要比漿噴柱高，骨節(jié)效果也要好。（2）水泥粉噴樁與其周圍的土體共同作用形成復(fù)合地基，其地基承載力高、復(fù)合變形模量也高，加固土體的壓縮量非常低，僅為0.6%左右。（3）施工振動小、噪音低、對周圍建筑及環(huán)境影響不大。（4）土體加固后其密度基本不發(fā)生變化，因此不會由于地基加固土體重量增加而增大下臥層的附加沉降，可以很好地控制沉降量。

二、粉噴樁法在實際應(yīng)用中常見問題

（一）粉噴樁的支承式與懸浮式對沉降的影響

粉噴樁打穿軟土層進入較硬的持力層沉降很少；若未打穿軟土層，成為懸浮式時沉降就大。地基的過大沉降，說明樁尖下臥軟土層的沉降還相當大，而且持續(xù)時間較長，將不得不重新進行處理甚至報廢。目前高速公路不斷向沿海近海地區(qū)延伸，遇到的深厚軟土越來越多，而且是現(xiàn)有粉噴樁機所達深度遠遠不及的。

（二）復(fù)攪和轉(zhuǎn)速對樁強度的影響

大量的施工實踐已充分證明復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。復(fù)攪的作用在于通過充分的攪拌使粉體與粘土及水得到比較完全的接觸和作用，促使樁體的充分形成。同時，鉆頭噴出的粉體一般呈脈沖狀，若不充分進行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀，形成一種\"夾生\"，對樁的強度不利。如承受水平推力截止水作用的話，應(yīng)進行全程復(fù)攪，若作為路基加固只承受垂直向力作用，也可以只復(fù)攪上部1/3的樁體。

（三）樁土置換率及粉體摻入量對復(fù)合地基強度的影響

在實際設(shè)計運算時往往提供所要求達到的復(fù)合地基強度、擬定的粉噴樁強度及天然地基土的強度來求樁土的置換率，計算出樁數(shù)，然后布置樁位，再作有關(guān)的驗算。實踐證明若置換率過低，如小于10%往往達不到設(shè)計要求，甚至全功盡棄。某高速公路采用粉噴樁復(fù)合地基處理，置換率僅為6%～7%，當路堤填至設(shè)計標高后出現(xiàn)裂縫，不得不重新處理。這說明作為復(fù)合地基的樁土置換率必須大于一定值，否則起不到復(fù)合地基的作用，所以在規(guī)范中定為10%～20%，這是有道理的。

（四）粉體噴入的計量

樁的質(zhì)量與粉體摻入量的多少有直接關(guān)系，如何計量粉體便成為關(guān)鍵。從理論上講，氣體和固體雙相流的計量具有很大難度，但又非常重要，目前使用的灰罐體積測量法、電子秤稱重法、彈簧秤稱重法等均不是很理想的計量方法。最近某些單位通過對粉噴樁新型計量裝置的研制，提出了氣固雙相流稱量計量，它可以較大程度地克服現(xiàn)有計量裝置所產(chǎn)生誤差，同時也提出了改進目前電子秤稱重法的方案，從而使得粉噴樁施工工藝更趨完善，質(zhì)量更加可靠。

三、施工質(zhì)量檢測與控制措施

施工過程中及施工結(jié)束后，應(yīng)對施工質(zhì)量和處理后的最終結(jié)果進行檢驗：

（一）施工過程中應(yīng)由專人對樁長進行控制。通過觀察鉆頭下鉆時工作電流的強度來判斷是否達到持力層。

（二）灰劑量采用雙控。現(xiàn)場采集土混合料作滴定試驗檢測灰劑量；計算工作臺班內(nèi)實際完成工作量和實際使用的材料數(shù)量計算出實際的平均灰劑量。

（三）樁身強度和完整性檢測。施工過程中采集灰土混合料，制作試件作強度試驗；養(yǎng)護期滿后用取芯機在樁身內(nèi)取出芯樣作強度試驗，并通過觀察芯樣來確定是否有斷樁的現(xiàn)象；也可采用動測法（小應(yīng)變）通過觀察動測反射波來判斷是否有斷樁、蜂窩狀結(jié)構(gòu)及夾泥等攪拌不均勻現(xiàn)象。

（四）復(fù)合地基的承載力。復(fù)合地基施工完后應(yīng)根據(jù)設(shè)計計算的結(jié)果檢驗承載力，是否能滿足要求。可采用承載板法，也可以采用彎沉法。我們在砂礫墊層表面填筑20cm粘土并平整碾壓，按照路基的驗收標準檢驗其承載力，測量結(jié)果完全滿足路基的要求。

參考文獻：

[1]王鵬，宋磊.淺談粉噴樁處理軟基施工監(jiān)理的質(zhì)量控制措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（21）.

[2]林熾皇.粉噴樁處理軟弱地基施工技術(shù)分析[J].沿海企業(yè)與科技，2010（04）.

[3]王昌軍，騰少朋，桂美勝.新型干法水泥生產(chǎn)線粉塵治理方法探討[J].山東煤炭科技，2009（03）.