濕噴樁在軟土地基中的應(yīng)用

宗建平

江蘇偉信工程咨詢有限公司　江蘇南京　210029

前言

    隨著改革開放的深入和經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，我國交通運輸事業(yè)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐點。在我國沿江、沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，對公路交通需要迫切，尤其是對高等級公路，但是這些地區(qū)廣泛分布著軟土，易在高路堤，橋梁、涵洞、通道處形成不同程度的沉降。如路基的滑移、開裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構(gòu)造物處的跳車顛簸等一系列問題，對公路安全危害很大。從而使這些地區(qū)的公路建設(shè)者感到非常棘手，要花大量人力、物力、財力和時間，去進行勘察、測試、設(shè)計、科研和施工。

1、工程概況

    S342省道(滬宜)無錫市區(qū)段3標段，位于無錫市區(qū)堰橋鎮(zhèn)天一村內(nèi)，全長1．6 km，設(shè)計路面主線寬度為32m，設(shè)計時速100km/h，設(shè)計荷載汽車一超20級，掛車一120級．本標段屬沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū)，水量豐富，地下水位較高，水位埋深1.0m～3.0m，據(jù)江蘇省地礦廳資料，水質(zhì)屬HC03～CaM9型水，對混凝土無侵蝕性，其中K3+100-K3+440．K4+000。K4+600段處于河谷漫灘地，屬軟土地基。軟土為灰黑色淤泥：流塑一般厚度4m～6m，含水量49.6％一92.1％，[δm]=60 kPa，[δ0]-25 kPa，孔隙比e=0.396～0.688，壓縮系數(shù)：0.11～0.19(MPa)，內(nèi)摩擦角40，快剪凝聚力：13kPa。

2、軟土、濕噴樁的基本概念

    2.1所謂軟土，從廣義上講壓強低、壓縮性高的軟弱土層，它分布在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山谷地帶。根據(jù)空隙比及有機質(zhì)含量，結(jié)合含水量、壓縮系數(shù)、滲透系數(shù)、快剪強度及天然容重等，習慣上可將軟土分為軟粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土等3種類型。他們有近于相同的共性，主要表現(xiàn)在：

    (1)天然含水量大，空隙比大，含水量在34％～72％之間，空隙比在1.0一1.9之間。

    (2)透水性差，大部分軟土的滲透系數(shù)為l0-8cm/s～10～cm/s。

    (3)壓縮性高，壓縮系數(shù)為0.3㎡/MN一0.5㎡/MN，屬于壓縮性土。

    (4)抗剪強度低，其快剪粘聚力在10kPa左右，快剪內(nèi)摩擦角在0—502間。

    (5)具有觸變性，一旦受到擾動，土的強度明顯下降，甚至呈流動狀態(tài)。

    (6)流變性顯著，其長期抗剪強度只有一般抗剪強度的0.4～0.8倍。

    2.2濕噴樁是深層攪拌法的一種，是近幾年用于加固軟粘性土地基的一種新興常用方法，它是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和水泥漿強制攪拌，利用水泥和軟土產(chǎn)生的一系列物理一化學反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)復(fù)合地基。該技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有施工方便，工藝簡單，地基加固見效快，耐久性好，施工工期短優(yōu)點。利用該技術(shù)對軟土地基加固，可以提高并保持地基的抗剪強度，重組土體結(jié)構(gòu)，改善土的變型性質(zhì)，減少沉降，通過固結(jié)原理和擠壓作用也可以阻截地下水流，減少振蕩，防止液化和流砂等作用，從而很好地解決軟土地基對工程的諸多病害。

3、濕噴樁施工準備階段

    3.1施工現(xiàn)場的平整和碾壓

    在進行濕噴樁施工前應(yīng)將濕噴樁施工場地進行清理、整平，整平后地面坡度不大于2％，標高達到設(shè)計要求；為保證濕噴樁在施工期間施工現(xiàn)場不被雨水、農(nóng)田水浸泡，應(yīng)在路基兩側(cè)開挖排水邊溝，并使排水溝與原有河道或溝渠相連接，確保排水暢通；對于原有的地下暗渠應(yīng)予重新開挖用素土回填，對于河塘地段可在清淤后在河塘底填筑30cm～50cm素土，且壓實度不小于85％．

    3.2測量和放樣

    為使?jié)駠姌稑段环艠訙蚀_，減少中間受地形條件的影響，濕噴樁施工采用樁位坐標點放樣法，并用小木樁或竹片樁定位，且做好醒目標記，便于施工中尋找。

    3.3材料

    施工前在處理段落旁邊搭建能堆放一定數(shù)量水泥的水泥庫，庫底用片石墊高并鋪設(shè)竹排防潮，庫頂備帆布一條，以確保水泥不凝固失效。

    3.4機械設(shè)備

    根據(jù)現(xiàn)場施工的需要，樁機配備了機械性能良好且能顯示鉆時電流的電流表、顯示管道壓力的壓力表、以及流量計，上述儀表均有資質(zhì)鑒定部門標定。并且根據(jù)業(yè)主的要求所有的濕噴樁機械均配備如下附件：(1)自動記錄、打印處理深度、每0.1m～0.15m水泥用量、復(fù)攪深度的電腦檢測記錄裝置，并計量標定符合要求。(2)鉆頭直徑滿足49。m≤ D，<51 cm的要求。(3)壓力表、電流表均已標定好。(4)管道質(zhì)量滿足壓力要求>1．5 MPa，接頭少于2個，管長不大于60in。(5)水泥漿存放池采用鐵制容器，容器大于該段最大樁長用漿量。(6)在鉆架上標出刻度，已檢查成樁深度。

    3.5人員

    一臺濕噴樁設(shè)備組建一個施工班組，每班組由8人組成，具體分工見表l。

4、試樁的參數(shù)指標

    根據(jù)工藝試樁確定的各種施工參數(shù)制定施工要點，必須嚴格遵守，各項技術(shù)參數(shù)如下：

    4.1鉆進速度依土質(zhì)而定，本標段采用3～4檔，速度為0.8m/min～1.2m/min；提升速度采用3.4檔，速度為0.7m/min～1.1m/min。

    4.2水灰比根據(jù)試驗結(jié)論，首先采用0.5的水灰比，然后根據(jù)實際情況調(diào)整水灰比。如果0．5的水灰比能比較容易鉆進，則可以適當降低水灰比，采用0．45。反之加大水灰比，直至鉆機能正常工作。一般水灰比應(yīng)控制在0.45、0.6之間。

    4.3噴漿次數(shù)為2次，復(fù)攪次數(shù)為2次，復(fù)攪速度在0.8 m/min～1.4m/min。

    4.4走漿時間一般控制在2min，來漿時間一般也控制在2min，停漿時間控制10min左右，總的噴漿時間在10min左右。

5、施工工藝流程

    5.1對正樁位，調(diào)整鉆機機身，保證鉆桿的垂直度。

    5.2漿液配制，嚴格控制水灰比，加水應(yīng)經(jīng)過核準的容量容器，水泥漿必須充分拌合均勻，檢測其密度并記錄。

    5.3鉆到設(shè)計孔深時，關(guān)閉送氣閥門，噴送固化劑漿液。確認固化劑漿液已到樁底時，提升攪拌鉆頭，為便于控制成樁質(zhì)量，一般不得使用Ⅲ檔提升。提升到設(shè)計樁頂標高時，停止噴漿。打開送氣閥，關(guān)閉送漿閥，但空壓機不要停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉(zhuǎn)到2min，以保證樁頭均勻密實。鉆頭再鉆到設(shè)計樁底，進行二次攪拌。將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機，填寫施工記錄。

    5.4移動到下一個樁位。

6、施工的控制要點

    6.1濕噴樁機必須配備能夠自動記錄、打印處理深度、每0.1m～0.25m水泥用量、復(fù)攪深度、水泥漿比重的電腦監(jiān)測記錄裝置，如損壞，必須及時進行更換。

    6.2為保證濕噴樁的垂直度，首先保證起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架的垂直度，控制濕噴樁的垂直度偏差≤1.5％，樁位偏差≤5cm。

    6.3嚴格控制鉆機下鉆深度、漿噴高程及停漿面，確保噴漿長度和水泥漿液噴入量達到設(shè)計要求。如因意外原因斷漿，必須以最早的時問(3h以內(nèi))補噴，重疊復(fù)噴50cm以上，超過3h按照規(guī)定重新補打一根樁。確保全樁水泥用量不得少于試樁時確定的水泥用量，每m用漿量誤差不得大于5％。

    6.4制漿時，水泥漿拌和時間不得少于5min～10min，制備好的水泥漿不得離析、沉淀，水泥漿存放時間不得大于2h，存放時間超過2h的水泥漿應(yīng)予廢棄。已制好的水泥漿在倒入存漿池時，應(yīng)加篩過濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊。

    6.5加強復(fù)攪控制，特別時上部5m的復(fù)攪，復(fù)攪時在全樁長范圍內(nèi)以不大于規(guī)定的速度進行勻速復(fù)攪，以增加水泥土的均勻性且復(fù)攪宜一次完成。

    6.6濕噴樁每延米水泥用量誤差不得大于4％，單樁水泥用量誤差不得大于l％。

    6.7合理安排樁位施工順序，先施工一個區(qū)域四周的樁，形成一個封閉的區(qū)域，再逐漸往中心施工，有利于整體的成樁質(zhì)量和軟基處理效果。

    6.8施工記錄有專人負責，記錄真實可靠，字跡清楚，施工過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)現(xiàn)場監(jiān)督，以確保成樁質(zhì)量。

7、質(zhì)量保證措施

    7.1開工前及時進行土樣試驗，加固料實驗和水泥土比例試驗，并可根據(jù)工期要求，現(xiàn)場土質(zhì)情況添加外加劑，由此確定每米的噴漿量，做8根工藝試驗樁，以掌握該施工場所的各種制樁的技術(shù)參數(shù)，如含漿量，鉆桿鉆進速度、提升速度等。

    7.2施工中根據(jù)工程要求召開質(zhì)量專題會議，不得使用不合格的施工機械設(shè)備及不合格的失效水泥。

    7.3控制鉆頭下沉和提升速度，保證加固范圍內(nèi)每一深度都得到充分攪拌，嚴格按要求進行復(fù)攪。

8、現(xiàn)場質(zhì)量檢測

    檢測濕噴樁質(zhì)量所用的方法，可采用多種手段進行。現(xiàn)場檢測具有直觀，功效高，代表性強，避免取樣運送過程的擾動等優(yōu)點。

    8.1測量放樣檢查，全部樁完成后進行基槽開挖，樁頂露出1m的長度，按設(shè)計樁長截掉樁頂多余部分，再用經(jīng)緯儀和水準儀進行測量，可以了解樁的偏位，樁頂標高等。

    8.2施工直接觀察，基槽開挖后，組織人力現(xiàn)場直接進行

檢查，可以了解樁的成形，樁徑，缺樁，樁頂質(zhì)量。

    8.3樁身取樣強度檢驗：施工前應(yīng)針對現(xiàn)場地基土質(zhì)進行室內(nèi)水泥配比實驗。樁體強度取28d無側(cè)限抗壓強度不小于1.5MPa，成樁7d后無側(cè)限抗壓強度>0.55MPa，可用輕便觸探檢測樁身質(zhì)量，抽檢率2％，成樁28d后，應(yīng)截取樁體進行無側(cè)限抗壓強度試驗，抽檢率0.2％，制樁后7d內(nèi)可用輕便觸探器對樁進行一般性檢查。由于輕便觸探器的檢查結(jié)果只能定性而不能定量，因此，經(jīng)輕便觸探器檢查后，如對某些樁體強度有懷疑時，則對這些樁身取樣，進一步做更精確的檢查，即用鉆機對樁身取芯樣，制成試塊進行無側(cè)限抗壓強度試驗，用以側(cè)定樁體強度。鉆孔直徑不小于108 mm，以便保證制成的試塊尺寸不小于50mm×50mm×50mm。

9、結(jié)論

    實踐證明，利用濕噴樁對黑色淤泥類軟土地基進行加固的效果是顯著的，大大改善了軟土地基的不良病害，但其費用較高，要作好方案的比較，它更適用于場地狹窄，不宜進駐大型機械設(shè)備者，或處于陡坡地勢不宜強夯處理，對于中小型結(jié)構(gòu)地基和既有建筑物地基加固較為經(jīng)濟合理。

參考文獻

【1】張誠厚，袁文明，戴濟群．高速公路軟基處理【M】．中國建筑工業(yè)出版社，1997．

【2】JTJ 033—95公路路基施工技術(shù)規(guī)范【S】．人民交通出版社。1996．

【3】地基處理手冊編委會．地基處理手冊【M】．2版．中國建筑．工業(yè)出版社。2002．8．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)