粉噴樁在公路軟基處理中的應用
劉春玲
（中鐵十一局集團 工程有限公司，襄樊）
摘要：介紹了粉噴樁處理軟土地基的適用範圍及合理樁長，從施工中和質量檢測兩個方面分析了當前粉噴樁應用存在的主要問題，並針對性地提出了解決方案。
關鍵詞：粉噴樁，軟土地基，施工，檢測
一、粉噴樁的發展及應用
粉體噴射攪拌法是深層攪拌法的一種, 粉噴樁是通過專用機械在地基深部就地將固化劑(水泥、石灰、粉煤灰、高爐礦渣、鋁粉、石膏等)與原位土強制拌和, 利用水泥和土之間所產生的一系列物理、化學反應, 將混合土硬結成具有足夠強度、變形模量和穩定性的水泥加固土樁體, 與樁間土一起形成復合地基, 從而起到加固地基的目的。粉噴技術作為一種具有廣氾適用性的地基處理技術, 具有很高的推廣價值和良好的發展前景。
二、粉噴樁處理的適用範圍及合理樁長
2.1粉噴樁處理的適用範圍
(1)適用於工業及民用建築、市政、道路及港口、地下擋土結構等工程的軟土地基處理。
(2)適用於淤泥、飽和粘土、亞粘土等地基加固。
(3)加固深度不超過20 In，加固土強度標準值取90 d齡期的無側限抗壓強度，一般可達到0．8—2．0 lVlPa。
(4)當地下水有侵蝕作用或加固的地基為泥碳土時，應通過試驗確定其適應性。
2.2粉噴樁的合理樁長
粉噴樁與柔性碎石樁、砂樁和剛性的混凝土樁相比，屬於一種過渡性質的樁體，兼有剛柔相濟的雙重性。在單樁承載力設計中，一般將其視為摩阻支承型樁。當樁身強度不控制時，單樁承載力按樁周摩阻力和樁端阻力計算。為了滿足承載力的要求，人們往往增加粉噴樁的長度。國內有關文獻從樁的長度、樁身剛度
與土體剛度的相對關係對粉噴樁的承載特性作了理論分析。認為粉噴樁入土深度的臨界樁長不僅與樁徑的大小有關，而且與樁身的抗壓強度和剛度有關，超過臨界樁長時樁端阻力為零。此時單樁承載力只靠樁周摩阻力。對於目前國內常用的樁徑50 ClTI，樁長大於10 m 以上的粉磧樁，可以不考慮樁端阻力。從經濟技術的角度考慮，在樁徑不變的條件下，提高復合地基承載力的合理途徑應是提高水泥標號和置換率，增加復合地基的抗壓強度，而不是盲目地增加粉磧樁的長度。
三、施工現場問題的處理原則
(1)粉噴樁要穿透軟弱土層到達強度相對較高的持力層，並深入硬土層不小於50cm，持力層深度除根據地質資料外，還應根據鑽進時電流表的讀數值來確定，當鑽杆鑽進時電流表的讀數明顯上升，說明已進入硬土層，如能持續50cm以上則說明已進入持力層。如軟土層厚度與設計樁長不相符時，應遵循以下原則:
a.如達到設計樁長軟土層仍未穿透時，應繼續鑽進，直至深入下臥硬層50cm為止；
b．如未達到設計樁長在探明確已鑽至硬土層的情況下，至少應深入硬層1.0m；
c．凡是施工樁長與設計樁長不符時，必須經駐地監理簽認，並報業主認可，如出現大麵積樁長不符時，應報設計院進行設計變更。
(2)在成樁過程中，如發生意外影響樁身質量時，應在12 h內採取補噴措施，補噴重疊長度以不小於1.0m為宜。特別困難時以電流表讀數明顯變化時為準，但在提升噴灰前要有等待送粉到達的時間，防止斷樁，否則應重新打設，新樁距報廢樁的距離不能大於樁距的15％，並填報在事故記錄中備查，所有接樁及補樁都必須報現場監理認可。
四、粉噴樁在施工應用中存在的問題
4.1粉噴樁的支承式與懸浮式對沉降的影響
粉噴樁的施工資料及實踐証明：當粉噴樁打穿軟土層進入較硬的持力層成為支承式時沉降量很少。若未打穿軟土層，成為懸浮式時沉降較大。地基的過大沉降，說明樁尖下臥軟土層的沉降還相當大。而且持續時間較長，將不得74q一重新進行處理甚至報廢。如何來解決懸浮式問題。需要對下臥層軟土的沉降有一個正確的評估，在設計理論上尋求突破．同時在實踐中探索解決的方法。
4.2 粉噴樁復合地基承栽力和粉噴樁單樁承栽力的關係
粉噴樁復合地基平均允許承載力公式為[盯復合】=盯×[盯樁]+(1土叮1[盯土]式中：盯復合為復合地基的平均允許承載力； 為置換率：盯樁為攪拌樁的允許承載力；盯±為天然地基土的允許承載力。樁的強度將直接影響復合地基的強度，假設樁的強度不斷增加而土的強度依然不變．按照公式的計算，復合地基的強度也會不斷增加．然而實際情況並不如此。因為粉噴樁從本質上來講是屬摩擦樁類．當土的強度不變。而且飽和軟粘土的強度很低時，在這種情況下，即使不斷增加樁的強度，但總的復合地基強度也不會隨之增加。
4.3 地基土含水量對粉噴樁質量的影響
粉噴樁質量的優劣主要反映在粉噴樁的強度指標上，這不僅與摻人粉體質量、施工工藝、地基土的性質有關．而且尤以含水量的關係甚為密切。當土的含水量小於30％ 時，土中的水分不足以使粉體進行水化作用；當土的含水量大於70％ 時。含水量過高的土壤往往空隙比較大，若按常規摻人粉體計算。由於水分過多形成不了足夠強度的水泥土樁體，將嚴重影響粉噴樁的強度。這種情況下必須增加粉體的摻人量和採用復攪的施工工藝。否則通常會形成所謂的“掉樁”和“下沉”。
4.4 粉體噴入的計量
粉噴樁的質量與粉體摻人量的多少有直接的關係，如何計量粉體便成為關鍵。從理論上講，氣體和固體雙相流的計量具有很大的難度，然而卻非常重要，目前使用的灰罐體積測量法、電子秤稱重法等均不是很理想的計量方法。如何解決氣體和固體雙相流的計量問題。還待在理論和實踐中摸索。
4.5復攪和轉速對樁強度的影響
大量的施工實踐已充分証明復攪與不復攪的質量相差甚大。復攪的作用在於通過充分的攪拌使粉體與粘土及水得到比較完全的接觸和作用。促使樁體的充分形成。同時鑽頭噴出的粉體～ 般呈脈衝狀，若不充分進行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀。形成一個“夾生”，對樁的強度不利。為了提高工效，粉噴鑽機在下鑽時可以提高轉速，但是當反轉提升噴粉攪拌時切莫快速旋轉和提升：否則將會
嚴重影響攪拌的均勻性和足夠粉量的摻入。
五、粉噴樁的質量檢測
粉噴樁屬於地下隱蔽工程，有效的質量檢測方法是保証粉噴樁施工質量的重要措施。
5.1 現有檢測方法
粉噴樁的強度是衡量樁體質量的一個重要指標，水泥和土的硬凝反應約需3個月才能充分完成，因此一般選擇90 d齡期強度作為水泥土的標準強度。樁身水泥土90 d的強度一般為1．0 MPa 1．2MPa，在實際工況中，由於粉噴樁處於三相受力狀態，其抗壓強度應比室內無側限抗壓強度試驗指標要高。目前主要採用的檢測方法有輕型動力觸探、挖樁檢查法、鑽孔取芯法、靜載試驗法等。
5.2 檢測中存在的問題
(1)檢測深度不夠
輕便觸探N10探測深度一般不超過4m，挖樁檢查法只能對樁身上部(2 m～3 m)的質量進行檢測。而樁體上部正是粉噴樁施工機械噴灰和復攪最易於保証質量的部分，且該部分往往位於地表硬殼層內而非軟土層內，樁身成型及樁體強度很容易滿足要求，相反對粉噴樁易出問題的下部則無法檢測，故這兩種方法的檢測結果不能代表整樁的強度，且挖樁檢查法對樁體及天然地層還有一定破坏作用。
(2)檢測時間長、費用高
鑽孔取芯法是目前粉噴樁質量檢測中常用的方法，測定結果能較好地反映粉噴樁的整體質量，但該方法檢測時間長、鑽孔費用高，只能抽取少量的樁進行鑽孑L取芯檢測。靜載試驗法，是最準確 最有效的粉噴樁復合地基檢測方法，能對地基承載力情況進行直觀評價，也存在檢測時間長、費用高的問題，只能對重要工程抽檢少量。
(3)缺乏有效的早期檢測方法
鑽孔取芯及靜載試驗結果可靠，但檢測時間一般需在成樁28 d以後；在成樁早期，缺乏有效的樁身全長檢測措施，難以在施工中對粉噴樁質量實施動態控制。
5.3 解決辦法
粉噴樁的檢測措施應包括施工中、施工后的檢測。通過施工中的早期檢測，及時發現樁體的缺陷部位，便於在施工過程中對粉噴樁的質量進行動態跟蹤控制；而通過施工后的檢測可對成樁質量作出評價。
(1)施工中的早期檢測可考慮採用輕型動力觸探與瑞利波分析法結合的檢測方法，用輕型動力觸探(7 d內)對樁體上部質量進行檢測，用瑞利波分析法對樁身全長質量進行檢測。瑞利波分析法能快速無損測試土的參數，可檢測地基處理后的整體效果，具有測試速度快、費用低、可大麵積檢測、可在施工中檢測的優點。
(2)對於施工結束后的質量檢測，全樁鑽孔取芯法及載荷試驗法是行之有效的方法。另外，小應變動測法在粉噴樁檢測中也得到了一定的應用，它的優點是快速、經濟，目前還需進一步進行比對試驗研究，積累更多的經驗。
六、結語
目前粉噴樁的施工普遍存在質量問題，主要原因是施工工藝、質量檢測兩個方面。要解決這些問題，必須加強對地質資料的認識，加強施工管理，改進不合理的施工工藝，建立粉噴樁質量綜合評定體系，研究推廣快速評價樁身全長質量的檢測方法，將施工工藝和質量控制結合起來。施工質量提高的同時，粉噴樁在工程建設中也將得到更多、更廣的應用。
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