粉噴樁在軟土地基加固中的應用

1、<p>　　粉噴樁在軟土地基加固中的應用</p><p>　　摘要：本文首先介紹了粉噴樁的基本原理和施工準備，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度的主要因素和粉噴樁的質(zhì)量檢驗。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：粉噴樁；軟土地基；加固；應用 </p><p>　　中圖分類號：TU348文獻標識碼： A </p>&l

2、t;p>　　粉噴樁加固軟土地基于1971年在瑞典首次應用于工程實踐。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80年代初開始應用。實踐證明，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，進而提高了樁周土的強度，使加固后地基的強度得以提高。對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合地基承載力可達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)簡便、機械設備簡單、速度快、效果好等特點；施工過程中無振動、無污染，對周圍環(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60 m)；經(jīng)粉噴樁處理后的軟基段地基

4、整體強度提高，沉降穩(wěn)定，可大大減少甚至免去超載預壓所需時間，有利于基層、路面等后續(xù)工序的順利進行，這樣節(jié)約了投資、縮短了工期、加快了施工進度?；谶@些特點，粉噴樁施工推廣應用研究的前景廣闊。 </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)的簡稱，國外定名為 DJM 工法 ( Dry Jet Mixing Method)。其原理是通過噴

5、射攪拌機將粉狀加固料如水泥、石灰粉等，壓縮空氣噴入地基深部，憑借攪拌機的回轉(zhuǎn)鉆頭葉片使加固料與原位軟土混合，就地攪拌形成具有整體性、水穩(wěn)性及一定強度的樁體。樁體中的加固料與軟土產(chǎn)生一系列物理化學反應，使軟土硬結(jié)，從而使樁體與樁間土一起組成復合地基，起到加固地基的目的。 </p><p><b>　　2施工準備 </b></p><p>　　1)對施工范圍內(nèi)的場地進行平

6、整，清除地表、地下障礙物(大塊石、樹根和生活垃圾等)。按設計要求鋪設墊層并平整碾壓至設計要求。 </p><p>　　2)在設計提供的各種技術(shù)資料基礎上作補充工程地質(zhì)勘探，進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)配方實驗，使現(xiàn)場情況符合設計要求。 </p><p>　　3)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，作好臨時排、截水設施。 </p><p>　

7、　4)根據(jù)加固深度選擇合適的鉆機型號，并對機械設備進行安裝、調(diào)試，處于正常狀態(tài)后進場就位。 </p><p>　　5)準備充足的粉噴材料。噴粉所用的加固料應符合設計要求的種類和規(guī)格，并有質(zhì)量合格證。嚴禁使用受潮、結(jié)板、變質(zhì)的加固料。 </p><p>　　6)丈量鉆桿長度，并標上明顯標識，以便掌握鉆桿鉆入深度及復攪深度。 </p><p>　　7)根據(jù)土質(zhì)差異、水泥

8、品種和標號的不同打設數(shù)根試樁，確定加固料的摻入比、攪拌機提升速度、攪拌速度、單位時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)場地平整、鉆機定位、機座平穩(wěn)后，調(diào)整導軌垂直度，保持鉆桿垂直，鉆頭對中樁位，調(diào)平樁機平臺，啟動主鉆機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動自動記錄儀和空壓機送氣，并繼續(xù)鉆進。 </

9、p><p>　　2)下沉鉆進。啟動電機及攪拌機鉆頭，放松起吊鋼絲繩，空壓機同時送氣，使鉆機沿導軌正向旋轉(zhuǎn)鉆進，下沉至設計深度。為順利鉆進，同時不致堵塞噴射 </p><p>　　口，下沉過程中，不噴射加固料，只噴射壓縮空氣。當遇到較堅硬的表土層使下沉速度過慢(超過30 minPm)時，適當加水下沉。但在嚴格控制用水量的情況下，當將要穿過表層硬土時立即停止沖水。 </p><

10、p>　　3)鉆到設計深度時，停止鉆進，鉆孔深度要確保設計樁長，鉆頭反鉆，但不提升。 </p><p>　　4)打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥，改變鉆機的旋轉(zhuǎn)方向，粉體發(fā)送器送灰至噴灰口，開始噴粉。鉆機反向轉(zhuǎn)動攪拌，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，達到地面以下30~50 cm時，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處理。 </p><p&g

11、t;　　5)打開送氣閥，關(guān)閉送料閥，但空壓機不停機，攪拌鉆頭升至樁頂時，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動2min，以保證樁頭密實。 </p><p>　　6)關(guān)閉粉體發(fā)送器后，再次將鉆桿下沉，鉆至設計的復攪深度，反鉆提升進行第二次攪拌，同時利用加壓空氣將管內(nèi)剩余粉體吹盡。 </p><p>　　7)復攪后，提出鉆頭，停止主電機、空壓機，鉆機移位進行下根樁施工。 </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，重點應控制好以下工序：鉆機準確對位并調(diào)整；鉆孔深度，噴粉、停噴時間；單樁噴粉量及攪拌長度。 </p><p>　　2)必須配備有效的電腦自動記錄儀，正確記錄各種參數(shù)并自動打印輸出：樁號、日期、開始和結(jié)束時間、設計樁長、實際樁深、每延米的噴粉量及累計數(shù)量、攪拌

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

14、計噴入量進行記錄。 </p><p>　　6)儲灰罐容量不小于一根樁用灰量加50kg，儲量不足時，不能進行下一根樁施工。 </p><p>　　7)定時檢查粉噴樁的成樁直徑及攪拌均勻程度，對使用中的鉆頭定期進行檢查，其直徑磨耗量不得大于10 mm。 </p><p>　　8)鉆至設計深度后，應有一定的保留時間，以保證加固粉到達樁底。嚴禁停轉(zhuǎn)、停氣，應保持深度不變，空

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

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

17、提高到一定程度時，強度有突然增長的趨勢，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>　　粉噴樁強度隨齡期增長而增大。根據(jù)試驗結(jié)果，其7天強度即能達到設計強度的30%-50%；按照設計要求，選用28天齡期強度作為粉噴樁的標準強度。 </p><p>　　5.3土中粘粒含

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

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

20、</p><p>　　有機質(zhì)含量少的粉噴樁，其強度比有機質(zhì)含量高的要高。因此，對于有機質(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 </p><p>　　成樁后7 d，分別對樁間距、樁徑以及樁身內(nèi)在質(zhì)量進行檢測，以評定施工質(zhì)量。 </p><p>　　6.1 樁間距檢測 </p>&

21、lt;p>　　用經(jīng)緯儀、鋼尺檢測，允許偏差±10cm，檢查頻率2%。 </p><p><b>　　6.2 樁徑檢測 </b></p><p>　　用查施工原始記錄及挖驗的方法檢測，樁徑不小于設計值。 </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，對樁進行鉆孔取芯，制成直徑10 mm，長度100 mm的試件(取芯部位在樁頂下0.5 m，1.0 m，1.5 m處)，進行無側(cè)限抗壓強度試驗，檢測頻率，以確定水泥土的強度是否符合設計要求。2)成樁28 d后，對樁身進行低應變無破損檢測，檢測頻率1%。通過

23、錘擊反應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、波速等變化情況對樁身的完整性進行評價。3)承載力進行測試，由監(jiān)理工程師隨機抽檢，檢測頻率1 %，并不得小于3根，以單樁承載力不小于300 kPa為標準，檢驗施工質(zhì)量。 </p><p><b>　　7 結(jié)語 </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、質(zhì)量檢測并結(jié)合沉降觀測，所

24、形成的復合地基整體性好，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，是復合地基承載力能否達到設計要求的根本。無側(cè)限抗壓強度檢測、低應變無破損檢測以及單樁承載力測試是粉噴樁質(zhì)量檢測的可靠方法，而單樁復合地基承載力試驗是確定復合地基承載能力的可靠依據(jù)。只有對施工、檢測的各個細節(jié)科學管理、嚴加控制，才能使粉噴樁達到其應有的效果，起到應有的作用。 </p><p><b&g

25、t;　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．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用[J]．企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009，（4）． &