粉噴樁處理城市道路軟土路基的設計分析

張曉帆

摘 要：粉噴樁處理軟土路基對于城市道路施工質量以及施工安全有重要影響，處理效果良好。本文就粉噴樁處理城市道路軟土路基設計進行探究，首先闡述粉噴樁定義和工藝流程，其次結合實例對軟基粉噴樁處置設計進行分析，然后就該工程應用效果進行總結，旨在為類似工程軟基加固提供參考。

關鍵詞：粉噴樁施工;公路工程;軟基問題

0 引言

軟土地基是一種較為常見的地基類型，土壤含水量高、滲透性差以及抗剪性弱等是軟土地基的基本特點。但受氣候、水文等條件的影響，不同地區軟土狀況有所差別，因而需要施工人員根據不同地質情況采取有針對性的處理方式。粉噴樁技術因其具備提升土壤承載力的優勢，已經成為當前軟土地基施工技術中較為常見的一種技術。下文對此進行詳細分析。

1 粉噴樁工藝概述

所謂粉噴樁是指通過壓縮空氣向軟土地基中輸送一定量的石灰與水泥等粉狀加固料，與原地層中的額軟弱土混合、壓密，經加固料與軟弱土間的離子交換作用、凝聚作用、化學結合等一系列物理化學反應，使得軟弱土硬結成具有一定強度的柱狀加固土，可減輕或避免路基在施工中及工后的橫向不均勻沉降[1]。

粉噴樁施工工藝流程如下：首先，仔細勘察施工現場的實際情況，確保施工現場平整且表面不存在雜物;其次，準備所需材料，開展試樁工作，嚴格把控各種原材料比例，通過對施工參數進行多輪測定提高數據測量的合理性;再次，檢查各機械設備，維護或更換存在問題的設備，確保后續施工的有效開展;然后，打穿土層，保證噴粉樁深入土層，使其逐漸成為土層的支撐結構，進而達到提升軟土地基承載力的目的[2]。

2 實例分析粉噴樁處理城市道路軟土路基的設計

某市政道路工程一期填土區，道路總長為 2 513.105 m，沿線地質為淤泥及淤泥質軟土，在進行道路施工前需對軟弱地基進行加固。項目范圍內原場地為魚塘和農地，現地面已經用人工填土進行平整，地勢較為平坦。根據勘察報告，自上而下地層結構為：人工填土（2.1 m～3.5 m 高）、第四系路交互項沉積淤泥、燕山期花崗巖殘積粘性土，燕山期花崗巖風化帶。根據道路等級，本次設計要求軟基處置后的工后沉降值不得超過 30 cm，工程單位設計應用粉噴樁工藝進行軟基處理。

2.1 軟基概況

該工程軟基厚度在1.8 m～14.3 m，經過實際測量分析發現，軟土路基中其天然含水量達到32%～47%之間，孔隙比為0.9～1.36、壓縮系數為0.23～1.04、而液性指數為0.82～1.14。

2.2 粉噴樁工藝方案

本工程采用碎石墊層+土工格柵層施工、粉噴樁+填土預壓方法，通過合理的方案設計，保證道路施工更加合理。進行粉噴樁施工設計過程中，其淤泥厚度達到1.05 m、清淤總量達到了99 382 m3。設計應用粉噴樁16 000根、等超載預壓21 001 m3、土工布54 482 m3、土工格柵128 830 m3、砂墊層21 392 m3、碎石墊層25 351 m3。

2.3 粉噴樁工藝設計

2.3.1 材料設計

本次工程粉噴樁工藝實施中，需對水泥和摻灰量使用量進行合理設計，保證粉噴樁工藝實施效果。根據水泥自身強度以及水泥的固化性能要求，該工程根據地區軟土地基情況，最終選用硅酸鹽水泥;設計摻灰量為50千克/延米，樁體強度可達到最高。

2.3.2 工藝參數

施工單位根據當前工程地質情況，設計了粉噴樁施工各項工藝參數，包括粉噴樁樁體長度、粉噴樁樁體距離、水泥土無側限抗壓強度、單樁承載能力以及復合地基承載能力等[3]。粉噴樁樁體長度，設計值為10 m、11 m、12 m以及13 m;

攪拌樁距離，設計值為1.1 m樁距及1.2 m樁距;攪拌樁攪拌時間，設計值為27 d～29 d;水泥土無側限抗壓強度，設計值0.8 MPa～1.2 MPa;粉噴樁單樁承載能力，設計值為107 kPa、120 kPa、115 kPa以及131 kPa;地基承載能力，計值為106 kPa～144 kPa。通過各項工藝參數的合理設計，保證粉噴樁工藝的順利實施，確保軟基處理效果，提升路基性能。

2.3.3 粉噴樁布局

該工程選擇梅花式布局方法進行粉噴樁施工布局。

3 粉噴樁復合地基加固效果分析

3.1 單樁豎向抗壓靜載試驗

就粉噴樁處理軟土地基效果進行分析，選擇最具代表性的樁體進行單樁豎向抗壓靜載試驗，確定測試點開展單樁復合地基載荷試驗[4]。該工程選取四標段中300 m為試驗段，選取其中18根樁進行性能試驗，單樁最大試驗荷載為260 kN，部分單樁靜載試驗結果如表1所示。

后選取285號、386號和482號三根樁為研究對象繪制單樁荷載P—沉降S曲線。經分析，測試所選單樁豎向抗壓極限承載力平均值為130 kN，符合設計標準;曲線變化平緩，無明顯拐點。

3.2 單樁復合地基載荷試驗

該工程選取18處進行復合地基載荷試驗，各處最大荷載測試值為240 kPa，選取294號、363號和452號三處單樁復合地基進行分析，粉噴樁單樁復合地基承載力平均特征值為120 kPa，符合設計標準;曲線變化平緩，無明顯拐點。

4 結束語

綜上所述，粉噴樁的技術標準化推廣應用對城市道路軟土地基的施工處理有很大的影響。在工程建設中，需在明確工程粉噴樁的施工應用技術流程的根本基礎上，準確控制工程粉噴樁應用施工技術要點，確保軟土地基加固效果。以本文所選工程案例可知，根據工程現場實際情況確定工藝參數，選擇適宜的施工材料，嚴格按照規范流程施工，后測試可知單樁荷載、承載性均符合設計要求。由此，粉噴樁應用于城市道路軟土地基處理，對于提高地基穩固性具有重要意義。

參考文獻：

[1]杜廣印，李海濤，劉松玉，等.粉噴樁施工過程對樁周土影響機理分析[J].東南大學學報（自然科學版），2010，40

（4）：835-839.

[2]馬亮，王歡，王選倉.粉噴樁處治公路軟基沉降影響因素及效果評價[J].公路工程，2014，39（5）：227-231+240.

[3]謝勝華，劉松玉，杜廣印.釘形粉噴樁加固海相軟土地基的現場試驗研究[J].西南交通大學學報，2012，47（2）：204-

209.

[4]曹云，孟云梅.粉噴樁—土工格柵復合地基聯合加固高速公路軟基機理研究[J].公路工程，2012，37（6）：122-124+142.