路桥软土地基水泥粉喷桩施工工艺要点

摘要:软土在我国分布广泛,因此,在软土地基上修筑路基,若不加处理,往往会发生路基失稳或过量沉陷,特别是桥头路基处理不好,导致桥头跳车､工程破坏或不能正常使用软土地基的处理措施有多种多样,主要处理方法有:①砂垫层②浅层处治③轻质路堤及加筋路堤④反压护道⑤预压⑥竖向排水井⑦粒料桩⑧加固土桩(粉喷桩)⑨强夯法下面就粉喷桩在某桥涵软土地基处理过程中应用情况作以下阐述。

关键词:粉喷桩；施工与控制

中图分类号：TE42 文献标识码：A

水泥粉喷桩加固地基属于深层搅拌法加固软土技术,近年来已广泛地应用于软土地基工程中,是解决软基沉降与稳定的一种有效方法。粉喷桩是粉体喷射搅拌桩的简称,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,并强制搅拌软土与固化剂,利用固化剂与软土之间产生的一系列物化反应,使软土硬结成具有整体相互影响､共同作用承担上部荷载的粉喷桩复合地基。经粉喷桩处理的地基,具有有效减少总沉降量､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。

一､工程概况

济菏高速公路起于济南市长清区平安店镇的潘村北,于济南绕城高速公路南段相接,止于菏泽市巨野县王官屯,全长153.591公里全线采用四车道高速公路标准建设,设计车速为120公里/小时,路基宽28米.桥涵设计荷载为汽车-超20级.挂车-120。

二､软基处理方案的确定

在对换填砂砾方案､碎石桩方案及水泥粉喷桩方案进行全面比较后,最后确定采用水泥粉喷桩方案作为软基处理方案。粉喷桩适用于软土地基,天然含水量在35%~70%,且施工速度快,成本低。

该方案是利用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂强制拌和,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应,使软土硬结成具有整体性､水稳定性和一定强度的优质地基。水泥搅拌桩加固软土地基,具有噪声小､无振动､对环境无污染､加固效果显著､处理费用低廉､处理后可以很快继续基础施工等优点,所以受到国内外普遍重视。

三､施工流程与施工质量控制

(一)､施工流程

测量放样移机定位送风钻进至设计桩底标高(钻入)原位旋转确保送灰到位(预搅)提升喷粉搅拌至设计桩顶标高(喷射)钻进重复搅拌一次(复搅)成桩钻机移位。如图1所示

图1粉喷桩施工程序

(二)､为了确保粉喷桩质量,在施工过程中采取如下控制措施:

在整平现场后,应根据设计桩距先用全站仪测放桩群长度方向轴线,每26m测放控制桩,每断面3点,再用测绳准确放出桩位位置,使桩位误差不得大于5cm,每个桩位均以插签标识,并进行编号。在工程正式施工前,必须根据工程情况和设计要求,先进行粉喷桩的典型施工,在工程桩内试不少于5根的试桩,以检验地质资料是否正确,工艺参数､成桩质量､取样方法及桩的设计指标是否合理等等,为顺利施工打下坚实的基础。

(三)､施工质量控制

1､前期准备工作

1)､做好工程地质勘察报告

工程地质勘察报告应提供地基土断面图,以及地基土的含水量､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,以及地下水位高程和地基承载力。

2)､清除石灰､树根､旧基础及地下管线

应查明并清除施工场地内的石灰､树根及旧基础和地下管线等。

3)､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的按钮和开关不得用于设定或操作时间､深度､喷粉重量､桩位编号､复搅深度和复搅次数等参数,防止伪造施工记录。桩机上的气压表､转速表､电流表和电子称必须经过标定,不合格的仪表必须更换。每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置2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。

4)､正式开工前的工艺试桩

不同地段具有不同的地质条件,为克服施工的盲目性,确保粉喷桩加固地基达到预期效果,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。

2､施工中的质量控制措施

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桩施工依据。现场操作人应严格遵守此依据,严格控制钻孔下钻深度､喷粉高程及停灰面,须确保粉喷桩长度和喷粉量达到规定要求。施工中桩机钻头与桩位偏差应不超过5mm,桩顶桩底高程与设计要求高程偏差应不超过5cm,垂直偏差应不超过1%。实际喷灰量不能小于设计喷灰量,成桩直径不能小于设计直径2cm以上,泥损耗量平均不得大于1kg/m。

2)､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喷粉量,电子称屏幕上可以显示每米喷粉量。

3)､根据设计桩长及试验桩确定的长度,在钻杆上标明桩长,并根据钻进时桩机的负载电流数据的突变,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。

4)､为了确保工程质量,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的方法验收桩体的质量。

3､粉喷桩检测

由于目前施工机械设备的掺入量定量､定时输送控制调整,以及瞬时测定输入量设备尚不够完善,施工技术和管理水平有差异,对粉喷桩施工后质量检测必不可少。本工程采用了静载测试､小应变､桩身取芯3种方法进行了检测。

1)静载试验:静载试验是根据现场测定的Q(荷载)—S(沉降)曲线,检测粉喷桩强度及加固效果。

2)小应变试验:共测桩88根,实际提供的桩身质量评价的桩数为88根。

3)钻探取芯:钻探取芯是检查粉喷桩质量的重要方法。采用自动取芯机,钻孔位置应在粉喷直径的1/4处,共取芯320处。

4､处理效果

1)桩身外观评价。通过现场检测,从挖开桩头看,桩体呈圆柱桩状,其直径一般在500mm~520mm之间,从桩的横截面看,内外强度变化不大,质量高。

2)取芯质量评价。由现场取芯可知,桩头强度高,取芯率高。28d龄期试块平均强度为3.35MPa,90d龄期平均强度达到4.8MPa。

3)静载试验评价。根据实际加载记录,加载和沉降量如下:SZ1号:总加载量为320kPa,总沉降量为7.36mm,反弹量为2.37mm；SZ2号:总加载量为320kPa,总沉降量为11.23mm,反弹量为5.09mm；SZ3号:总加载量为320kPa,总沉降量为7.87mm,反弹量为4.19mm。

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,必须进行严格的质量控制。因此技术人员､监理工程师应全过程旁站,逐桩监督,逐桩签字,才能有效防止偷工减料,确保工程质量。

参考文献

[1]唐选科.粉喷桩施工机械的管理与质量控制[J].筑路机械与施工机械化,2000,(3):50-51.

[2]丁兆民.水泥粉喷桩复合地基在软黄土区公路工程中的应用研究[D].长安大学,2001.

[3]张亮,李治平,李国红.公路软土地基水泥粉喷桩加固工程施工监理[J].交通科技,2002,05:39-41.

[4]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.