摘要:本文就粉噴樁在防洪堤建設(shè)工程施工中的應(yīng)用進行了探討,結(jié)合了具體的工程實例,對粉噴樁的施工技術(shù)作了詳細介紹,并針對粉噴樁的施工工藝、質(zhì)量控制以及工程實施過程中遇到的問題等方面進行了系統(tǒng)的研究探討,以期能為更好地將粉噴樁應(yīng)用于防洪堤建設(shè)工程施工中而提供參考。 

關(guān)鍵詞:粉噴樁;防洪堤建設(shè)工程;應(yīng)用 
  所謂的粉噴樁,屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式,也叫加固土樁,是采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理的方法。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展,粉噴樁技術(shù)在沿海城市已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于高層建筑深基坑止水和支護、市政工程、公路工程、工業(yè)與民用建筑等軟土地基加固工程,并逐漸應(yīng)用到堤壩防滲墻和基礎(chǔ)加固工程中。本文就粉噴樁在防洪堤建設(shè)工程施工中的應(yīng)用進行了探討,并結(jié)合了具體的工程實例對粉噴樁施工的有關(guān)方面作了詳細的分析研究,以期能為更好地將粉噴樁應(yīng)用于防洪堤建設(shè)工程施工中而提供參考。 
  1堤防地質(zhì)危害的基本情況 
  某防洪堤,屬沖積平原,地質(zhì)情況較為復(fù)雜,常見的地質(zhì)分布除粘性土、砂性土、膨脹性土以外,還有大量的各種成因的軟弱土層(海相沉積土、湖相沉積土、河相或三角洲相沉積土),甚至還有淤泥、泥炭土等。當天然地基不能滿足建筑物對地基的要求時,需要對天然地基進行處理,形成人工地基以滿足建筑物對地基的要求。由于施工技術(shù)和工程造價方面的原因,傳統(tǒng)的施工方法如挖除置換(人工挖孔樁)、樁基穿越(鉆孔樁、靜壓樁)、人工加固(換土墊層)等措施已不能滿足日益復(fù)雜的工程需要,此時最佳的處理方法應(yīng)是對軟土進行就地加固,最大限度地利用原狀土承載力和其他力學性能;炷练篮榈虉龅貎(nèi)土層自上而下為填土、粉質(zhì)粘土、粘土、粉細砂等。該堤段堤身、堤基均由透水性強的土層組成,垂直滲透系數(shù)為(4.85~6.51)×10-3cm/s,水平滲透系數(shù)為4.91×10-7~10-3cm/s,土質(zhì)松散是汛期出現(xiàn)滲漏險情的主要原因。天然堤基土承載力值為75~94kPa,而堤防水工建筑物承載力標準值為110~190kPa,需進行加強處理。 
  2粉噴樁施工技術(shù)的優(yōu)越性 
  粉噴樁施工技術(shù)在軟體基礎(chǔ)加固和堤防防滲工程的實踐證明:采用該技術(shù),設(shè)備體積小,機動靈活性強,適應(yīng)性廣,施工工藝簡單,成樁速度快,施工效率高,工程成本低,防滲效果明顯,工程質(zhì)量可靠。施工時無振動、無污染、無噪音,對周圍環(huán)境及建筑物無不良影響。 
  3粉噴樁復(fù)合地基設(shè)計概況 
  a.根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況、土質(zhì)狀況不同,在7m×12m的混凝土防洪墻分縫塊上設(shè)計了布樁60根、72根和84根3種方案,樁徑為500mm,樁頂高出建基面50cm,并保證樁頂標高與地面至少有50cm的距離,樁身均要求進入砂礫石層50cm。 
  b.水泥粉噴樁復(fù)合地基加固后,要求復(fù)合地基允許承載力不小于170kPa,單樁允許承載力不小于140kN。 
  c.樁身采用32.5普通硅酸鹽水泥,水泥摻入量為12%~15%。 
  d.施工時粉噴樁的垂直偏差度不得超過1.5%,樁徑偏差不得大于5cm。 
  e.對于試樁達不到承載力要求的特殊地質(zhì)地段,采取加樁處理,形成長短樁復(fù)合地基。長短樁均為水泥粉噴樁,長短樁呈梅花狀交錯布置,短樁長度為建基面以下5m,且全程復(fù)攪。 
  4施工工藝及質(zhì)量控制 
  4.1施工設(shè)備 
  粉體噴射攪拌采用下列施工設(shè)備: 
  a.粉噴樁攪拌機。GPP—5型攪拌機,液壓步履結(jié)構(gòu),自行移動對位,鏈條傳動給進,正轉(zhuǎn)鉆進,反轉(zhuǎn)噴粉成樁。此外還有PH—5A型攪拌機等。 
  b.空氣壓縮機。額定壓力0.7MPa,風量3m3/min,動力13kW。 
  c.粉體發(fā)生器。YP—I型,容量1.3m3,額定壓力0.6MPa,動力2.6kW。 
  d.電纜。3×25mm2。 
  e.壓力膠管。2英寸,額定壓力0.7MPa。 
  f.鉆桿。114mm×114mm型。 
  g.鉆頭。雙頭,短螺距,直徑500mm。 
  h.電焊機。15kW。 
  4.2施工工藝流程 
  4.2.1工藝參數(shù) 
  粉體噴射攪拌法的工藝參數(shù)主要包括提升速度、單位時間噴粉量和噴粉壓力等。一般應(yīng)根據(jù)試樁結(jié)果,確定各土層和各平面區(qū)域內(nèi)攪拌提升速度和噴灰量等。 
  4.2.2施工工藝 
  a.根據(jù)地質(zhì)資料和試樁情況,結(jié)合設(shè)計要求,選擇最佳水泥摻入比,確定單位時間內(nèi)的噴粉量。噴粉壓力一般控制在0.25~0.40MPa之間。 
  b.施工前應(yīng)準備測放軸線和樁位,并用竹簽或鋼筋做標記。 
  c.樁機對位,誤差不應(yīng)大于50mm。調(diào)節(jié)鉆機支腿油缸,使導向架和攪拌軸垂直度偏差度不超過1%。 
  d.將水泥過篩入罐,用壓縮空氣送至水泥罐稱重。罐內(nèi)水泥量不能小于單樁使用量。 
  e.關(guān)閉粉噴機灰路閥門,打開氣路閥門。 
  f.開動鉆機,啟動空壓機并緩緩打開氣路閥,對鉆機供氣,鉆機逐漸加速,正轉(zhuǎn)預(yù)攪下沉,鉆至接近設(shè)計深度時,應(yīng)用低速慢鉆,鉆機原位轉(zhuǎn)動1~2min。 
  g.提升噴粉攪拌。確認粉料已噴到孔底時,一般以0.5m/min左右的速度反轉(zhuǎn)提升;當提升到設(shè)計;覙烁吆螅瑧(yīng)慢速原地攪拌1~2min。 
  h.重復(fù)攪拌。為保證粉體材料與地基土攪拌均勻,可采用復(fù)噴與復(fù)攪。 
  i.當提升噴粉距地面0.5m時,應(yīng)立即停止噴粉,利用管道內(nèi)余灰量噴入土中,防止粉塵污染環(huán)境。同時要求在孔口加設(shè)噴粉防護裝置。 
  j.原位移動1~2min后,將鉆頭提離地面約0.2m,減壓放氣,打開灰罐上蓋,檢查罐內(nèi)灰余量。 
  k.當施工過程中出現(xiàn)停噴現(xiàn)象時,必須在停噴以下1.5m處重新噴粉攪拌。   l.施工結(jié)束后,樁機移位對孔,施工下一根樁。 
  4.2.3施工要點 
  a.施工場地要求平整,并挖除含磚、瓦、碎石等雜物的表面雜土,回填素土。清除地下障礙物,對無法清除的障礙物應(yīng)探明其準確位置。 
  b.樁體噴粉要求一氣完成,不得中斷。 
  c.施工時,為避免鉆機移動和管路過長,施工次序宜先中軸后邊軸、先里排后外排。鉆機移動最長距離不超過50m。 
  d.施工中應(yīng)經(jīng)常測量電壓,檢查鉆具、流量計、水氣分離器、送粉閥門、空壓機和膠管灰路工作情況。 
  e.施工中要注意防止因管內(nèi)水泥結(jié)塊造成堵管,遇堵管時宜拆洗管路或向上提升再打。第二次復(fù)打時要保證至少重復(fù)1.0m以上,以防止發(fā)生斷樁。 
  f.設(shè)計要求搭接的樁體,必須連續(xù)施工。一般相鄰樁的施工間隔不超過8h。 
  g.送灰過程中,如發(fā)現(xiàn)壓力突然下降、灰罐加不上壓力等現(xiàn)象,應(yīng)停止提升,原地攪拌,及時查明原因。如由灰罐內(nèi)水泥粉體已噴完成或容器、管道漏氣所致,應(yīng)重新加灰重打,并保證1.0m以上的重疊。 
  h.控制好單樁的噴粉量,每米實際噴粉量與設(shè)計要求誤差不超過5kg。 
  4.2.4施工中常見問題與處理方法 
  a.噴粉堵塞。應(yīng)防止水泥受潮,并過篩;操作噴粉閥門,反復(fù)開關(guān)。 
  b.樁體疏松。攪拌時可適當注水或改用噴漿法施工,增加噴攪次數(shù)。 
  c.夾層斷樁。施工中經(jīng)常檢查氣壓,堵塞時應(yīng)將鉆頭提出并在原位復(fù)噴,控制噴粉與提升速度,應(yīng)先噴1~2min,再提升攪拌。 
  4.3固化劑 
  粉噴樁施工采用的固化劑主要是水泥,而水泥本身質(zhì)量、摻入量及水泥品種決定了樁體質(zhì)量的優(yōu)劣。 
  4.3.1水泥質(zhì)量 
  水泥質(zhì)量主要體現(xiàn)在水泥強度和安定性兩個方面。安定性不合格水泥構(gòu)成的水泥土易疏松開裂;強度不夠的水泥構(gòu)成的水泥土樁體強度達不到設(shè)計要求。水泥品種和標號應(yīng)滿足設(shè)計要求,不同品種水泥不得混用。水泥品種、標號及其附加劑的選擇,應(yīng)先做室內(nèi)和現(xiàn)場試驗,得出合理參數(shù)后再確定。 
  4.3.2水泥摻入量 
  水泥摻入量決定著水泥土強度的高低。從理論上講,水泥土應(yīng)該和被加固土的樁周摩擦力和樁端承載力相近才經(jīng)濟。應(yīng)先取被加固土,在室內(nèi)對所選水泥品種進行不同摻入比的水泥土試驗,測試出不同摻入比的抗壓強度及其有關(guān)其他指標,選擇較為接近但大于經(jīng)濟摻入比的水泥摻入量,作為設(shè)計摻入量。實際應(yīng)用中摻入比往往大于經(jīng)濟摻入比。實踐表明:水泥摻入量小于12%(按濕土比重計,下同)時,質(zhì)量較差,且強度離散性大;摻入比大于15%則不夠經(jīng)濟。因此,水泥摻入比一般取12%~15%。但對于淤泥及孔隙比較大的軟土則除外。 
  5水泥粉噴樁復(fù)合地基的檢測 
  質(zhì)量檢測是檢驗采用粉噴樁施工技術(shù)后的復(fù)合地基是否能達到設(shè)計質(zhì)量要求,這是決定能否進行下一道工序施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)工程重要性與復(fù)雜程度,可選擇下列1~3種方法進行質(zhì)量檢驗。 
  5.1抽水試驗 
  對起防滲作用的粉噴樁基礎(chǔ)來說,一般采用全孔綜合抽水,為多孔完整井穩(wěn)定流抽水試驗,連續(xù)3次降深,降深順序由小到大,定時同步觀測涌水量和降深,求出滲透系數(shù)。 
  5.2取樣檢驗 
  檢驗不同齡期水泥土試塊,測定其無側(cè)限抗壓強度。 
  5.3動測檢測 
  當攪拌樁達到28天齡期后,宜采用動測方法隨機抽查10%的樁數(shù),確定是否出現(xiàn)斷裂、蜂窩狀結(jié)構(gòu)及夾泥等缺陷。 
  5.4靜載荷試驗 
  對工程地質(zhì)條件復(fù)雜、重點地段或大中型工程基礎(chǔ),宜采用單樁或多樁復(fù)合地基靜載荷試驗及單樁豎向載荷試驗方法。載荷試驗應(yīng)在28天齡期后進行,檢驗點數(shù)每個場地不得少于3個,如試驗值不符合設(shè)計要求,應(yīng)增加檢驗孔的數(shù)量;炷练篮榈2005年度工程分三段進行了檢測,其中,某堤段共進行了4組靜載試驗,丹洲隔堤進行了7組靜載試驗,鹽關(guān)段進行了1組檢測,均能滿足設(shè)計要求。 
  5.5開挖檢驗 
  根據(jù)設(shè)計要求,選擇一定數(shù)量的樁體進行開挖,檢查加固柱體的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量和整體性等,用打擊物沖擊檢查堅實程度,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)搭接不好的情況后及時進行加樁處理。 
  6工程實施過程中遇到的問題探討 
  a.由于工程沿線較長,地質(zhì)條件千變?nèi)f化,對于布樁的形式確定,特別是長短樁復(fù)合地基實施,完全依靠施工單位技術(shù)人員和監(jiān)理工程師的直覺判斷,隨意性較強,對工程質(zhì)量和投資控制較為不利。 
  b.由于原狀土在各個堤段及各個高程均不一致,又無法每處都做實驗配比,水泥的摻入量無法準確得出,在施工時往往靠經(jīng)驗加以判斷,從整個實施過程來看,水泥浪費較為嚴重。 
  c.復(fù)合地基檢測。由于南方防洪工程受季節(jié)限制,一般每年10月1日以后才能動工,次年的4月1日前防洪堤需合攏,只有短短的5個月施工時間。而樁身檢測強度是以90天齡期為其強度標準值的,該工程靜載試驗一般僅取28天左右齡期強度作為推算90天齡期強度的依據(jù),且試驗點偏少,導致檢測結(jié)果有一定的偶然性。 
  d.水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力和水泥土攪拌樁單樁承載力的關(guān)系。水泥土攪拌樁地基的平均允許承載力經(jīng)驗公式為 
  [p復(fù)合]=m[p樁]+(1-m)[p土] 
  式中[p復(fù)合]——復(fù)合地基的平均允許承載力; 
  m—置換率; 
  [p樁]—攪拌樁的允許承載力; 
  [p土]—天然地基土的允許承載力。 
  根據(jù)以上經(jīng)驗公式,樁的強度將直接影響復(fù)合地基的強度,假設(shè)樁的強度不斷增加而土的強度依然不變,按照以上公式計算,復(fù)合地基的強度也會不斷增加,然而實際情況并非如此。因為粉噴樁屬摩擦樁類,當土的強度不變、而且飽和軟粘土的強度很低時,即使不斷增加樁的強度,總的復(fù)合地基強度也不會隨之增加,類似于鋼筋插在漿糊里的情況。只有當天然土的強度也增強時,整個復(fù)合地基的強度才會增加,所以樁的強度應(yīng)和天然土的強度相互匹配。 
  7結(jié)語 
  綜上所述,粉噴樁具有施工工藝簡單,機械化程度高,無污染,無噪音,進度快,質(zhì)量好等優(yōu)點,在高層建筑深基坑止水和支護、市政工程、堤防加固工程等各種工程中都得到了應(yīng)用。當然,在粉噴樁的施工過程中,也要注意控制它的施工質(zhì)量,并采取先進的技術(shù)措施加以利用,從而大大節(jié)約工程投資,取得很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 
  參考文獻: 
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