粉噴樁在軟土地基加固中的應(yīng)用

1、<p>　　粉噴樁在軟土地基加固中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文首先介紹了粉噴樁的基本原理和施工準(zhǔn)備，然后分析了施工工藝及要求和粉噴樁質(zhì)量控制，最后探討了影響粉噴樁強(qiáng)度的主要因素和粉噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：粉噴樁；軟土地基；加固；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU348文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p>&l

2、t;p>　　粉噴樁加固軟土地基于1971年在瑞典首次應(yīng)用于工程實(shí)踐。它是深層攪拌樁的一種，以水泥粉為固化劑的攪拌樁。其作為一種加固地基的變形特性，減少在荷載作用下可能發(fā)生的沉降和不均勻沉降。我國(guó)80年代初開始應(yīng)用。實(shí)踐證明，粉噴樁主要適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土和含水量較高的、地基承載力不大于120kPa的粘性土、粉土等軟土地基。 </p><p>　　粉噴攪拌法采用水泥、石灰粉等作為固化劑，不需向地基中注入附

3、加水分，卻能充分吸收樁周圍軟土中的水分，進(jìn)而提高了樁周土的強(qiáng)度，使加固后地基的強(qiáng)度得以提高。對(duì)于含水量很高的軟土加固效果尤為顯著。采用粉噴樁處理后的復(fù)合地基承載力可達(dá)160 kPa~180 kPa。由于就地加固，無需挖出軟土，與其他地基處理方法相比，具有施工作業(yè)簡(jiǎn)便、機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單、速度快、效果好等特點(diǎn)；施工過程中無振動(dòng)、無污染，對(duì)周圍環(huán)境及建筑無不良影響；適用范圍廣(據(jù)有關(guān)資料介紹，最大處理深度已達(dá)60 m)；經(jīng)粉噴樁處理后的軟基段地基

4、整體強(qiáng)度提高，沉降穩(wěn)定，可大大減少甚至免去超載預(yù)壓所需時(shí)間，有利于基層、路面等后續(xù)工序的順利進(jìn)行，這樣節(jié)約了投資、縮短了工期、加快了施工進(jìn)度。基于這些特點(diǎn)，粉噴樁施工推廣應(yīng)用研究的前景廣闊。 </p><p>　　1粉噴樁的基本原理 </p><p>　　粉噴樁是粉體噴射深層攪拌樁加固軟土技術(shù)的簡(jiǎn)稱，國(guó)外定名為 DJM 工法 ( Dry Jet Mixing Method)。其原理是通過噴

5、射攪拌機(jī)將粉狀加固料如水泥、石灰粉等，壓縮空氣噴入地基深部，憑借攪拌機(jī)的回轉(zhuǎn)鉆頭葉片使加固料與原位軟土混合，就地?cái)嚢栊纬删哂姓w性、水穩(wěn)性及一定強(qiáng)度的樁體。樁體中的加固料與軟土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，從而使樁體與樁間土一起組成復(fù)合地基，起到加固地基的目的。 </p><p><b>　　2施工準(zhǔn)備 </b></p><p>　　1)對(duì)施工范圍內(nèi)的場(chǎng)地進(jìn)行平

6、整，清除地表、地下障礙物(大塊石、樹根和生活垃圾等)。按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)墊層并平整碾壓至設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　2)在設(shè)計(jì)提供的各種技術(shù)資料基礎(chǔ)上作補(bǔ)充工程地質(zhì)勘探，進(jìn)一步了解地基土的性質(zhì)、埋藏條件。在有代表性的地段必須鉆探取土樣，作室內(nèi)配方實(shí)驗(yàn)，使現(xiàn)場(chǎng)情況符合設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，作好臨時(shí)排、截水設(shè)施。 </p><p>　

7、　4)根據(jù)加固深度選擇合適的鉆機(jī)型號(hào)，并對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試，處于正常狀態(tài)后進(jìn)場(chǎng)就位。 </p><p>　　5)準(zhǔn)備充足的粉噴材料。噴粉所用的加固料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的種類和規(guī)格，并有質(zhì)量合格證。嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)板、變質(zhì)的加固料。 </p><p>　　6)丈量鉆桿長(zhǎng)度，并標(biāo)上明顯標(biāo)識(shí)，以便掌握鉆桿鉆入深度及復(fù)攪深度。 </p><p>　　7)根據(jù)土質(zhì)差異、水泥

8、品種和標(biāo)號(hào)的不同打設(shè)數(shù)根試樁，確定加固料的摻入比、攪拌機(jī)提升速度、攪拌速度、單位時(shí)間噴入量以及噴入壓力等。 </p><p><b>　　3施工工藝及要求 </b></p><p>　　1)場(chǎng)地平整、鉆機(jī)定位、機(jī)座平穩(wěn)后，調(diào)整導(dǎo)軌垂直度，保持鉆桿垂直，鉆頭對(duì)中樁位，調(diào)平樁機(jī)平臺(tái)，啟動(dòng)主鉆機(jī)下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)記錄儀和空壓機(jī)送氣，并繼續(xù)鉆進(jìn)。 </

9、p><p>　　2)下沉鉆進(jìn)。啟動(dòng)電機(jī)及攪拌機(jī)鉆頭，放松起吊鋼絲繩，空壓機(jī)同時(shí)送氣，使鉆機(jī)沿導(dǎo)軌正向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，下沉至設(shè)計(jì)深度。為順利鉆進(jìn)，同時(shí)不致堵塞噴射 </p><p>　　口，下沉過程中，不噴射加固料，只噴射壓縮空氣。當(dāng)遇到較堅(jiān)硬的表土層使下沉速度過慢(超過30 minPm)時(shí)，適當(dāng)加水下沉。但在嚴(yán)格控制用水量的情況下，當(dāng)將要穿過表層硬土?xí)r立即停止沖水。 </p><

10、p>　　3)鉆到設(shè)計(jì)深度時(shí)，停止鉆進(jìn)，鉆孔深度要確保設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，鉆頭反鉆，但不提升。 </p><p>　　4)打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥，改變鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，粉體發(fā)送器送灰至噴灰口，開始噴粉。鉆機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，邊旋轉(zhuǎn)邊噴粉，將水泥均勻噴入地下與土充分拌合。按規(guī)定速度旋噴提升，達(dá)到地面以下30~50 cm時(shí)，關(guān)閉送灰器，停止噴粉。地表50cm部分由人工回填黏性土壓實(shí)處理。 </p><p&g

11、t;　　5)打開送氣閥，關(guān)閉送料閥，但空壓機(jī)不停機(jī)，攪拌鉆頭升至樁頂時(shí)，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動(dòng)2min，以保證樁頭密實(shí)。 </p><p>　　6)關(guān)閉粉體發(fā)送器后，再次將鉆桿下沉，鉆至設(shè)計(jì)的復(fù)攪深度，反鉆提升進(jìn)行第二次攪拌，同時(shí)利用加壓空氣將管內(nèi)剩余粉體吹盡。 </p><p>　　7)復(fù)攪后，提出鉆頭，停止主電機(jī)、空壓機(jī)，鉆機(jī)移位進(jìn)行下根樁施工。 </p><p>

12、;<b>　　4粉噴樁質(zhì)量控制 </b></p><p>　　1)粉噴樁屬地下隱蔽工程，影響施工質(zhì)量的因素較多，重點(diǎn)應(yīng)控制好以下工序：鉆機(jī)準(zhǔn)確對(duì)位并調(diào)整；鉆孔深度，噴粉、停噴時(shí)間；單樁噴粉量及攪拌長(zhǎng)度。 </p><p>　　2)必須配備有效的電腦自動(dòng)記錄儀，正確記錄各種參數(shù)并自動(dòng)打印輸出：樁號(hào)、日期、開始和結(jié)束時(shí)間、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、實(shí)際樁深、每延米的噴粉量及累計(jì)數(shù)量、攪拌

13、深度等，確保粉噴樁的質(zhì)量。 </p><p>　　3)嚴(yán)格控制噴粉高程和停噴高程，不得中途停噴，嚴(yán)禁在尚未噴粉情況下，進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。 </p><p>　　4)施工中發(fā)現(xiàn)噴粉量不足，要整樁復(fù)打，復(fù)打時(shí)噴粉量不少于設(shè)計(jì)用量，中途因故停噴中斷時(shí)，必須復(fù)打，復(fù)打重疊孔段不小于1m。 </p><p>　　5)粉體發(fā)送器必須配置粉料計(jì)量裝置，并由專人對(duì)水泥瞬時(shí)噴入量和累

14、計(jì)噴入量進(jìn)行記錄。 </p><p>　　6)儲(chǔ)灰罐容量不小于一根樁用灰量加50kg，儲(chǔ)量不足時(shí)，不能進(jìn)行下一根樁施工。 </p><p>　　7)定時(shí)檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度，對(duì)使用中的鉆頭定期進(jìn)行檢查，其直徑磨耗量不得大于10 mm。 </p><p>　　8)鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)有一定的保留時(shí)間，以保證加固粉到達(dá)樁底。嚴(yán)禁停轉(zhuǎn)、停氣，應(yīng)保持深度不變，空

15、攪1~2min，以防噴口堵塞。 </p><p>　　9)對(duì)于需重點(diǎn)加固的樁段，采取復(fù)噴(或加大噴粉量)、增加復(fù)攪次數(shù)等措施?？紤]到地層及施工精度等因素的影響，適當(dāng)增加復(fù)噴或復(fù)攪段的長(zhǎng)度，確保需加強(qiáng)樁段的范圍。 </p><p>　　10)加固土料的充分固化需一定的時(shí)間完成。 </p><p>　　因此，從粉噴樁施工完成到開始填筑路堤應(yīng)留出一段時(shí)間間隔，并在填筑開始

16、時(shí)根據(jù)固化強(qiáng)度適當(dāng)控制填速率，避免因加載過快導(dǎo)致地基沉降增大甚至失穩(wěn)或出現(xiàn)斷樁等情況。 </p><p>　　5影響粉噴樁強(qiáng)度的主要因素 </p><p><b>　　5.1水泥摻量 </b></p><p>　　粉噴樁強(qiáng)度隨水泥摻量的提高而增長(zhǎng)，但并不是呈線形關(guān)系。在摻量較低時(shí)， </p><p>　　增長(zhǎng)緩慢，當(dāng)摻量

17、提高到一定程度時(shí)，強(qiáng)度有突然增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這一摻量可視為該類土在此含水量情況下的最佳水泥摻量。 </p><p><b>　　5.2齡期 </b></p><p>　　粉噴樁強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)而增大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，其7天強(qiáng)度即能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%-50%；按照設(shè)計(jì)要求，選用28天齡期強(qiáng)度作為粉噴樁的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。 </p><p>　　5.3土中粘粒含

18、量 </p><p>　　土中粘粒含量越高，粉噴樁的強(qiáng)度越低。而砂性土由于其粘聚力小、透水性強(qiáng)，在水泥摻量較低時(shí)，加固后土的強(qiáng)度很低；而一旦水泥摻量提高到一定程度時(shí)，其粘聚力和強(qiáng)度提高很快。這充分體現(xiàn)了砂性土的所謂細(xì)骨料的作用。 </p><p>　　5.4原狀土含水量。 </p><p>　　土中含水量越高，粉噴樁的強(qiáng)度越低，特別是在含水量超過30%、水泥摻量較低

19、時(shí)，這樣的情況尤為突出。其主要原因是水泥水化的物理化學(xué)反應(yīng)需水量很小，多余的水分反而減緩了它的反應(yīng)速度，并降低了粉噴樁的強(qiáng)度。 </p><p><b>　　5.5水泥標(biāo)號(hào)。 </b></p><p>　　粉噴樁的強(qiáng)度隨水泥標(biāo)號(hào)的提高而增加，水泥標(biāo)號(hào)每提高100號(hào)，粉噴樁強(qiáng)度可增加20%-30%。 </p><p>　　5.6土中有機(jī)質(zhì)含量。

20、</p><p>　　有機(jī)質(zhì)含量少的粉噴樁，其強(qiáng)度比有機(jī)質(zhì)含量高的要高。因此，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量高的軟土，單純用水泥加固，效果要差一些。 </p><p>　　6 粉噴樁的質(zhì)量檢驗(yàn) </p><p>　　成樁后7 d，分別對(duì)樁間距、樁徑以及樁身內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)定施工質(zhì)量。 </p><p>　　6.1 樁間距檢測(cè) </p>&

21、lt;p>　　用經(jīng)緯儀、鋼尺檢測(cè)，允許偏差±10cm，檢查頻率2%。 </p><p><b>　　6.2 樁徑檢測(cè) </b></p><p>　　用查施工原始記錄及挖驗(yàn)的方法檢測(cè)，樁徑不小于設(shè)計(jì)值。 </p><p>　　6.3 樁體成型情況及攪拌均勻程度檢查 </p><p>　　用挖驗(yàn)的方法，開挖深

22、度1.5 m，檢查頻率2%。要求樁體圓勻，檢查有無縮頸和凹凸現(xiàn)象、粉體攪拌是否均勻、有無松散現(xiàn)象、群樁樁頂是否整齊等。 </p><p>　　1)成樁28 d后，對(duì)樁進(jìn)行鉆孔取芯，制成直徑10 mm，長(zhǎng)度100 mm的試件(取芯部位在樁頂下0.5 m，1.0 m，1.5 m處)，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測(cè)頻率，以確定水泥土的強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求。2)成樁28 d后，對(duì)樁身進(jìn)行低應(yīng)變無破損檢測(cè)，檢測(cè)頻率1%。通過

23、錘擊反應(yīng)波在水泥中的傳播速度來判斷水泥土的質(zhì)量，根據(jù)波形、波速等變化情況對(duì)樁身的完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。3)承載力進(jìn)行測(cè)試，由監(jiān)理工程師隨機(jī)抽檢，檢測(cè)頻率1 %，并不得小于3根，以單樁承載力不小于300 kPa為標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)施工質(zhì)量。 </p><p><b>　　7 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　粉噴樁作為軟土地基的一種加固措施，通過施工檢驗(yàn)、質(zhì)量檢測(cè)并結(jié)合沉降觀測(cè)，所

24、形成的復(fù)合地基整體性好，無不均勻沉降，地基承載力得到了很大提高。但是，粉噴樁內(nèi)在質(zhì)量是保證軟土地基質(zhì)量的關(guān)鍵，是復(fù)合地基承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的根本。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)、低應(yīng)變無破損檢測(cè)以及單樁承載力測(cè)試是粉噴樁質(zhì)量檢測(cè)的可靠方法，而單樁復(fù)合地基承載力試驗(yàn)是確定復(fù)合地基承載能力的可靠依據(jù)。只有對(duì)施工、檢測(cè)的各個(gè)細(xì)節(jié)科學(xué)管理、嚴(yán)加控制，才能使粉噴樁達(dá)到其應(yīng)有的效果，起到應(yīng)有的作用。 </p><p><b&g

25、t;　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）[S]. </p><p>　　[2]劉貴春．粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用[J]．黑龍江交通科技，2009，（6）． </p><p>　　[3]肖朝瓊．粉噴樁在軟土路基處理中的應(yīng)用[J]．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009，（4）． &