“粉喷桩是粉体喷射搅拌桩”的简称,它通过提高软土地基的承载力来解决(solve)软基沉降与稳定。工艺原理为利用专用的粉喷搅拌机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中,并将软土与固化剂强制(force)搅拌,利用固化剂与软土之间产生的一系列(series)物化反应,使软土硬结,来提高软土地基的承载力。经粉喷桩处理(chǔ lǐ)的地基,具有能有效最大化减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工工期等优点,目前在高速公路建设领域中应用较为广泛。
公路工程中应用粉体搅拌桩较早的是沪宁高速(gāo sù)公路昆山实验场,它是为沪宁高速公路大面积(area)施工所做的技术准备,在1992年底,该试验场的初步研究(research)报告提交后,国内公路软基处理(chǔ lǐ)中开始了大量的使用。沧州交通局作为业主的津汕高速公路河北段、沿海高速公路沧州歧口至海丰段两条高速公路,所经区域均为水系十分发育的水网地带,在软基处理及防治高填方桥头沉降中,均采用了水泥粉喷桩,现就工作(WORK)实践,对粉喷桩技术的施工工艺及施工质量控制要点作一简单探讨。
1.前期工作
(1)工程地质勘察报告应提供地基(dì jī)土断面图,提供地基土的含水量、天然容重、塑性指数,土的压缩指标,无侧限抗压强度等物理力学指标,以及地下水位高程,地基承载力。
(2)应清除施工场地内的树根、旧基础等妨碍施工的东西,并查明地下管线的分布(cloth)情况。
(3)原材料的进场试验(test):工中所用的水泥的品种和标号应符合设计要求。对购进水泥必须经过试验室抽检,满足规范的要求。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
(4)机械设备的检验:每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器,且记录器上的任何一个可操作控制的按钮和开关不得用于设定(shè dìng)或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数,防止伪造施工记录。地基施工队地基所面临的问题主要有以下几个方面:1)承载力及稳定性问题;2)压缩及不均匀沉降问题;3)渗漏问题;4)液化问题;5)特殊土的特殊问题。桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必须经过标定,不合格的仪表必须更换(change)。每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5Kg重的吊线锤,并画上垂直线。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写醒目的深度。钻头直径的磨损量不得大于1cm。
(5)正式开工前的工艺试桩:在
粉喷桩施工前必须进行工艺试桩,试桩数量不应少于5根。试桩的目的是:提供满足设计喷粉量的各种操作控制参数。如管道压力、灰罐压力、钻机提升速度、搅拌叶片旋转速度、搅拌速度等。验证搅拌均匀程度及成桩直径。确定该地质条件下,符合质量(Mass)要求的合理掺灰量。确定该地质条件下,合理的工艺流程。确定进入持力层的判别方法。
2.施工过程质量控制
(1)根据工艺性试桩确定制桩技术参数,并经设计、质检部门签证后作为工程(Engineering)桩施工依据,现场操作人要严格遵守。地基施工队一般是指用于改善支承建筑物的地基(土或岩石)的承载能力或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程技术措施。严格控制钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面,确保粉喷桩长度和喷粉量达到规定(guī dìng)要求。施工中桩机钻头与桩位偏差不大于5mm,桩顶桩底高程与设计要求高程不大于5cm,垂直偏差不超过1%,实际喷灰量不能小于设计喷灰量,成桩直径(diameter)不能小于设计直径的2cm,水泥(材料:粉状水硬性无机胶凝材料)损耗量平均不得大于1kg/m。粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层,并深入硬土层50cm。
(2)搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录,时间偏差不得大于5s,提升前要有等待送粉到达桩底的时间,防止出现提升却未喷粉的情况(Condition)。基坑支护工程根据基坑的深度把基坑支护工程分为两种:浅基坑支护工程和深基坑支护工程
(3)在桩上部1/3范围内应重复搅拌一次,并且复搅长度不足5m的,按5m施工。特别需要指出的,对于软土天然含水量大于70%的地段,要求复搅长度应贯穿软土层。
(4)钻进提升时管道压力(pressure)不宜过大,以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
(5)在成桩过程中,如发生意外影响桩身质量时,应在12h内采取补喷措施(指针对问题的解决办法),补喷重叠长度以不小于1.0m为宜。如重新打桩,新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%。
(6)对输灰管要经常检查,不得泄漏及堵塞。对使用(use)的钻头要定期检查,其直径磨耗量不得大于1cm,但也不宜采用直径过大的钻头。
(7)逐桩控制(control)喷粉量:根据桩长,按71kg/m喷粉量进行喷粉,水泥先送入罐内,然后通过自动计量电子称控制每米喷粉量,电子称屏幕上可以显示每米喷粉量。
(8)桩长控制:根据设计桩长及试验(test)桩确定的长度,在钻杆上标明桩长,并根据钻进时桩机的负载电流数据突变,直至桩杆不再进尺(表明桩尖已座在砂砾石层上),现场丈量,测定实际桩长。
(9)粉喷桩施工满足龄期要求后,采取钻芯取样、低应变动态质量检测检验方法验收桩体的质量。
3.结束语
总之,粉喷处理软基属隐蔽工程,常昼夜施工,对工程质量影响大,应进行严格的质量控制,尤其是桩长,喷粉量对加固效果影响最大,因此应有技术人员,监理工程师全过程旁站,逐桩监督,逐桩签字,才能有效防止(fáng zhǐ)偷工减料,确保工程质量。