公路施工粉噴樁施工工藝實(shí)踐

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【摘要】粉噴樁施工工藝在公路施工中的應(yīng)用不僅可以提高公路軟土地基承載能力，而且可以降低公路軟土地基沉降量。因此，本文以粉噴樁施工工藝在公路施工中應(yīng)用為研究主題，介紹粉噴樁施工機(jī)理。結(jié)合具體工程對(duì)粉噴樁施工工藝在公路工程中的實(shí)踐進(jìn)行簡單的分析，并提出幾點(diǎn)公路粉噴樁施工質(zhì)量控制措施。

【關(guān)鍵詞】粉噴樁；公路施工；水泥干粉

由于粉噴樁屬于地下隱蔽工程，其施工質(zhì)量受多種風(fēng)險(xiǎn)因素影響，如施工機(jī)械器具、施工工藝、材料、施工人員素質(zhì)等。因此，在整體粉噴樁施工工藝實(shí)施過程中，如何建立全過程施工質(zhì)量控制方案、保證整體施工質(zhì)量，成為公路粉噴樁施工人員面臨的重要任務(wù)。

1粉噴樁施工機(jī)理

粉噴樁施工工藝主要是以水泥為固化劑，利用深層攪拌機(jī)械設(shè)備將水泥與原位軟土進(jìn)行強(qiáng)制拌合并壓縮，促使水泥與原位軟土充分接觸，吸收原位軟土中水分，最終形成具有一定強(qiáng)度、抗變形能力的混合物質(zhì)[1]。

2粉噴樁施工技術(shù)實(shí)踐

2.1項(xiàng)目概述

廈門市海滄大道位于海滄區(qū)嵩嶼街道東部，起點(diǎn)始于嵩嶼碼頭，終點(diǎn)止于馬青路鰲冠村段，全程與廈門本島隔海相望。道路全長8.2km，為城市Ⅰ級(jí)主干道，路面寬度50m，其中含機(jī)動(dòng)車道（12.25m×2m）、人行道（5.0～5.5m）及旅游專用車道（9.0m）。海滄大道沿途為濱海灘涂地帶，地形平坦，地面標(biāo)高－2.7～0.00m（黃海零點(diǎn)，下同），退潮時(shí)大部分裸露，漲潮時(shí)淹沒水深為3.0～5.0m。道路沿線的地基為流塑～軟塑狀態(tài)的淤泥，工程性質(zhì)極差，不能滿足路堤荷載對(duì)地基的要求，一定要進(jìn)行軟基處理。根據(jù)各路段不同的地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)采用了砂井預(yù)壓及粉噴樁兩種方案對(duì)路堤軟基進(jìn)行了處理。其中K1+100～K1+820段路基軟基處理采用粉噴樁施工工藝。其土層狀態(tài)為表層1.0～2.5m厚硬塑層；下方為5.0～14.8m厚軟、流塑層（海相沉積淤泥土）；最后為持力層基巖。

2.2施工方案設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)粉噴樁樁徑為48.9cm，間距為1.48m，以梅花樁型設(shè)置。樁長設(shè)計(jì)以穿透軟、流塑層進(jìn)入持力層50.0cm以上為原則，設(shè)計(jì)長度為6～16m。用于粉噴樁施工水泥為42.5#普通硅酸鹽干粉水泥，設(shè)計(jì)水泥土28d內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在1.21MPa以上。

2.3施工順序

粉噴樁施工順序主要為：施工準(zhǔn)備及鉆機(jī)就位→鉆機(jī)鉆進(jìn)及噴粉攪拌提升→提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高后復(fù)鉆、復(fù)拌→提升至標(biāo)準(zhǔn)高度后停機(jī)。依據(jù)上述施工順序，在粉噴樁施工工藝實(shí)施過程中，首先施工人員應(yīng)準(zhǔn)備施工場地工程地質(zhì)報(bào)告、土工試驗(yàn)報(bào)告、粉噴樁設(shè)計(jì)樁位圖、原地面高程數(shù)據(jù)表、室內(nèi)配比試驗(yàn)報(bào)告等資料。隨后進(jìn)行場地平整作業(yè)，若遇場地低洼或凹凸不平情況，施工人員可回填黏性土或鋪設(shè)砂土、碎石墊層；若施工地表硬度不足，則可采用鋼板鋪設(shè)的方式，避免機(jī)械設(shè)備失穩(wěn)對(duì)施工效果產(chǎn)生影響。同時(shí)施工人員可準(zhǔn)備施工機(jī)具進(jìn)行機(jī)械設(shè)備組裝作業(yè)，并調(diào)整試樁施工參數(shù)。調(diào)整后獲得的試樁施工參數(shù)如表1所示。在確定粉噴樁試樁施工參數(shù)之后，施工人員可將深層攪拌機(jī)運(yùn)輸至施工位置，預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在設(shè)備定位工作完成后，施工人員可依據(jù)電機(jī)啟動(dòng)→送氣施工→依次鉆進(jìn)的流程逐層鉆進(jìn)。依據(jù)該工程地質(zhì)特點(diǎn)，施工人員可采用正轉(zhuǎn)預(yù)攪拌下沉的方法，逐步調(diào)高鉆進(jìn)速度。鉆機(jī)速度一般需維持在VI擋或者V擋，電流在50～80A，電壓維持在350～380V，鉆機(jī)鉆進(jìn)速度在0.78—1.48m/s，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速應(yīng)在45—76r/min。隨后在鉆進(jìn)下降至設(shè)計(jì)深度后調(diào)低鉆進(jìn)速度，開始噴粉攪拌作業(yè)。在粉噴攪拌作業(yè)開始前期，施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制粉體計(jì)量精確度，以保證水泥粉噴施均勻度[2]。在具體粉噴攪拌作業(yè)開始時(shí)，施工人員可結(jié)合鉆機(jī)深度，利用電子計(jì)量秤控制噴粉量。隨后在加固料上升至特定高度時(shí)進(jìn)行回轉(zhuǎn)噴粉，維持慢速率原地?cái)嚢?。若攪拌料運(yùn)輸至灰口位置，則可逐步均速攪拌提升。同時(shí)噴干水泥粉至地面以下0.48m位置，為保證噴粉效果，在噴粉深度＜3.0m時(shí)，可控制噴粉壓力在0.35～0.45MPa之間；若噴粉深度＞3.0m，則可控制粉噴壓力在0.30～0.35MPa。在水泥粉噴施完畢后，在水泥樁上部4.8m位置重復(fù)攪拌1/3樁長或者1/2樁長。同時(shí)關(guān)閉送料閥門，啟動(dòng)送氣閥門，向管內(nèi)輸送氣體，依據(jù)重復(fù)攪拌速度，重新攪拌提升至地面30.0cm[3]?？紤]到樁上部強(qiáng)度要求較高，施工人員可進(jìn)行多次攪拌提升作業(yè)。并在水泥樁距離地面下方0.48m位置，由上部向下部回填水泥土或者4.8%灰土。將回填土壓實(shí)后關(guān)閉攪拌機(jī)械，進(jìn)行下一水泥樁的施工。需要注意的是，在第二次噴漿攪拌過程中，施工人員應(yīng)在關(guān)閉送氣閥門、啟動(dòng)送料閥門的基礎(chǔ)上，向管內(nèi)輸送水泥干粉6s。依據(jù)施工規(guī)范，重新攪拌至樁底后加快攪拌速度。若公路粉噴樁施工段地質(zhì)條件較差，施工人員可在二次提升至原地面0.78～1.48m后進(jìn)行二次噴粉攪拌作業(yè)。

3公路粉噴樁施工質(zhì)量檢測及控制

3.1公路粉噴樁施工質(zhì)量檢測

（1）在施工過程中，施工人員應(yīng)隨機(jī)抽查加固料使用劑量。并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，對(duì)樁長、復(fù)攪長度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析，如噴樁延米數(shù)量、樁基領(lǐng)料數(shù)量、攪拌樁成型情況、機(jī)架鉆桿傾斜度等。同時(shí)根據(jù)異常情況及時(shí)制定異常方法處理措施。（2）在粉噴樁成樁一個(gè)星期內(nèi)，施工人員可在成樁淺部開挖0.48～0.52m深度樁頭，目測觀察粉噴樁成樁均勻程度，并采用工具測量粉噴樁直徑。一般來說，為保證成樁效果，應(yīng)保證整體檢查頻率在10%以上，同時(shí)相關(guān)人員可在成樁一個(gè)星期內(nèi)采用輕便觸探儀，在樁徑方向1/4位置進(jìn)行觸探。（3）在粉噴樁成樁四個(gè)星期后，施工人員可在樁體上部至樁頂下方50cm、100cm、150cm位置分別截取樁體，在施工現(xiàn)場開展足尺樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。每一施工地點(diǎn)檢測頻率應(yīng)在2.0%以上。同時(shí)施工人員以取芯的方式并結(jié)合輕便觸探儀，與甲方合作對(duì)樁長及強(qiáng)度進(jìn)行檢測[4]。（4）為確定粉噴樁施工效果，施工人員可在粉噴樁施工位置設(shè)置沉降環(huán)，在路基中心線、路肩基地位置設(shè)置觀測點(diǎn)。依據(jù)公路粉噴樁施工標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)路基填土進(jìn)行分層填筑觀測，觀測頻率為1次/d。在整體施工結(jié)束之后施工人員可每周進(jìn)行兩次觀測，直至樁體強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定為止。

3.2公路粉噴樁施工質(zhì)量控制

（1）在粉噴樁施工工藝實(shí)施前期，施工人員應(yīng)開展地質(zhì)考察工作。結(jié)合施工設(shè)計(jì)方案開展成樁實(shí)驗(yàn)，并完整記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)粉噴樁施工場地應(yīng)盡量無水分淤積，必要情況下可設(shè)置排水設(shè)施。如在水泥桶與地面間可設(shè)置16cm左右間隔，在間隔位置可設(shè)置排水設(shè)施，以避免空氣水分淤積對(duì)水泥性能的不利影響。（2）在具體施工過程中，由于每一操作環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)誤差要求較高。因此，工程技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)既定數(shù)據(jù)設(shè)置后續(xù)施工方案。同時(shí)加強(qiáng)鉆井深度、氣壓氣流、下鉆速度的觀測，避免數(shù)據(jù)偏差過大對(duì)施工效果產(chǎn)生影響。而在軟土地基鉆設(shè)期間，應(yīng)定期清理鉆桿，避免異物進(jìn)入鉆桿堵塞水泥粉運(yùn)輸通道，影響噴粉作業(yè)順利進(jìn)行。（3）現(xiàn)場施工管理人員可安排專門人員負(fù)責(zé)攪拌機(jī)下沉、提升時(shí)間記錄作業(yè)，以便控制攪拌機(jī)下沉、提升作業(yè)誤差在5.0s以內(nèi)。在攪拌機(jī)提升前期，施工人員應(yīng)預(yù)留輸出送水泥粉至樁底的時(shí)間；若鉆頭高度提升至距離地面25.1cm時(shí)，可直接關(guān)閉噴粉設(shè)備并持續(xù)攪拌。同時(shí)為避免淤泥在孔壁上形成孔洞，在攪拌樁重復(fù)攪拌時(shí)應(yīng)避免進(jìn)行噴粉作業(yè)。若樁身已出現(xiàn)質(zhì)量問題，則施工人員可在12h內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)噴。并控制補(bǔ)噴干粉與以往干粉重疊長度在1.0m以下；若噴粉難度較大，無法判定噴粉長度，施工人員可依據(jù)設(shè)備電流變化數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。（4）若出現(xiàn)異常情況，如淤泥返出數(shù)量超出0.50m3或者粉噴樁樁長發(fā)生明顯變化，施工人員必須及時(shí)報(bào)告相關(guān)技術(shù)人員[5]。并依據(jù)刻度線要求，對(duì)相關(guān)模塊噴射樁位置進(jìn)行記錄標(biāo)注。同時(shí)若出現(xiàn)噴漿量不足或者停電、灰管堵塞等情況，施工人員應(yīng)將鉆頭提升至地面下30.0cm位置停止噴灰，并采用水泥土人工回填夯實(shí)措施。（5）在粉噴樁施工工藝實(shí)施過程中，水泥粉儲(chǔ)罐容量應(yīng)在一根樁用灰量的基礎(chǔ)上增加50.0kg。若儲(chǔ)罐儲(chǔ)量無法滿足階段噴粉樁施工要求，施工人員應(yīng)立即停止施工作業(yè)。

4結(jié)束語

綜上所述，粉噴樁施工工藝在我國公路施工中已得到廣泛的應(yīng)用，在具體公路工程實(shí)踐中也取得了突出的效果。因此，在公路工程軟土地基施工過程中，工程管理人員可借鑒其他公路工程優(yōu)秀施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程施工需求，合理應(yīng)用粉噴樁施工工藝的。同時(shí)在整體施工環(huán)節(jié)制定完善的質(zhì)量檢查及監(jiān)督對(duì)策，保證粉噴樁施工工藝應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

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[5]劉美玲.粉噴樁加固技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2017（3）：39-40.

作者：徐文銳 單位：廈門市海滄區(qū)建設(shè)與交通工程質(zhì)量安全站