粉噴樁處理軟土地基的施工監(jiān)理

王曉晶

(衡水衡通公路工程監(jiān)理咨詢有限公司)

水泥粉噴樁是用于加固飽和軟粘土地基的一種方法,它是利用水泥作為固化劑,用壓縮空氣通過粉噴樁攪拌機將水泥粉噴入周圍待加固的軟土層,再通過攪拌葉片旋轉(zhuǎn)攪拌使水泥粉與土混合,通過水泥與土顆粒間一系列物理化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過一定時間,在設(shè)計深度范圍內(nèi)形成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥固化土,與原地基構(gòu)成復(fù)合地基,從而提高地基承載力、降低地基壓縮性,達到加固軟弱地基的目的。

1 施工準(zhǔn)備階段的監(jiān)理

1.1 嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)

粉噴樁水泥一般選用 325或 425的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥。施工中所用的水泥的品種和標(biāo)號應(yīng)符合設(shè)計要求。對購進水泥,采用承包人自檢和監(jiān)理抽檢的方式進行復(fù)核驗證,經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可使用。

1.2 機具設(shè)備性能應(yīng)滿足施工需要

深層攪拌機是施工的關(guān)鍵。粉噴樁機嚴(yán)禁使用非定型產(chǎn)品或自行改裝設(shè)備,進場的設(shè)備必須是性能良好的能顯示鉆桿鉆進時電流變化的電流表、顯示管道壓力的壓力表和計量水泥噴入量的電子秤(或電腦計量裝置)。所有的電流表、壓力表和電子秤(或電腦計量裝置)等量器、衡器具必須經(jīng)過計量部門標(biāo)定,合格后方可用于工程施工。

1.3 嚴(yán)把測量放樣關(guān)

粉噴樁施工前,監(jiān)理工程師應(yīng)會同施工單位對導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點進行復(fù)測,在滿足設(shè)計精度后,辦理現(xiàn)場交樁手續(xù)。施工單位根據(jù)控制點按方格網(wǎng)放樣、用鋼尺量距平面誤差不得超過 5 cm,并用竹簽或木樁標(biāo)定,填寫放樣報驗單,提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。

1.4 認(rèn)真做好室內(nèi)配合比

在施工前,取含水量較大的地點取樣進行室內(nèi)配比試驗,測定軟土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有機質(zhì)含量、PH值和不同摻入量水泥土各齡期的無側(cè)限抗壓強度,以檢驗粉噴樁加固該種軟土的適用性和設(shè)計摻灰量下的樁身強度能否達到設(shè)計要求。在試驗過程中,監(jiān)理人員應(yīng)進行全過程旁站監(jiān)督或進行平行試驗,以保證試驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

1.5 試樁監(jiān)理

施工工藝性試驗在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下,由施工單位組織實施,并邀請設(shè)計單位、建設(shè)單位派員參加,工藝試驗結(jié)束后由施工單位提交書面工藝性試驗總結(jié)報告,上報監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn),作為今后水泥粉噴樁施工依據(jù)。無監(jiān)理工程師書面指令,施工單位不得隨意更改施工工藝。

2 施工過程中的監(jiān)理

在水泥粉噴樁施工過程中,現(xiàn)場旁站是監(jiān)理最主要的工作,旁站監(jiān)理應(yīng)熟悉施工工藝和各項施工參數(shù),并對施工過程進行全過程、全方位、全天候的旁站。

2.1 原地面平整

清除施工現(xiàn)場的障礙物及雜物。在低洼處、河塘溝渠中應(yīng)先清除淤泥,再回填不含腐植質(zhì)的土。在結(jié)構(gòu)物處應(yīng)清除至樁頂標(biāo)高以上約 30 cm,使粉噴樁機有足夠的施工操作場地并符合設(shè)計的長度和寬度。

2.2 施工放樣

(1)在整平的地面上,放出結(jié)構(gòu)物中樁及縱橫軸線,并在施工范圍外的適當(dāng)?shù)攸c將軸線用樁固定。

(2)根據(jù)樁距,按梅花形式布設(shè)在地面上,用小竹片定出樁位,邊樁出路基坡腳 0.5～1.0m。

2.3 鉆機就位

使鉆桿垂直,鉆頭對準(zhǔn)樁位,然后檢查導(dǎo)向桿的垂直,并將噴氣口清理干凈。作好進尺標(biāo)記,在機架的兩側(cè),用油漆標(biāo)明,一般每 50 cm一道,以米為單位,用數(shù)字表明,以便檢查鉆進深度。

2.4 預(yù)攪鉆進

開機氣壓一般為 0.35～0.40MPa,然后開動驅(qū)動裝置,同時啟動鉆頭,邊轉(zhuǎn)動,邊下鉆,鉆進速度一般采用 0.5～0.8m/min,直鉆至設(shè)計要求深度。

2.5 噴粉及提升

當(dāng)鉆至設(shè)計標(biāo)高時,根據(jù)土質(zhì)情況和要求的噴灰量,加大空氣壓力,同時開啟粉體發(fā)送器的閥門,使水泥干粉隨壓縮空氣,通過鉆頭下部的孔口,噴入土中,此時應(yīng)邊噴邊攪拌邊提鉆桿。在鉆頭提至離地面 50 cm時,停止噴粉。

粉體發(fā)送器單位時間內(nèi)的粉體噴出量計算

式中:Γd為軟土的干容重;aω為水泥摻入比;v為鉆頭提升速度;D1為鉆頭直徑。

2.6 復(fù)攪

根據(jù)設(shè)計要求,樁身在地面以下 1/2～1/3樁長并不小與 5m的范圍內(nèi)必須進行重復(fù)攪拌,使水泥與地基土均勻拌和。復(fù)攪轉(zhuǎn)速采用 30～50 r/m in。

2.7 提鉆、移機位

邊提鉆,邊攪拌,提鉆的速度一般為 0.50～0.6 m/min,至整平面后停攪,此時制樁完成。

制樁完成,檢查原始記錄,若未發(fā)現(xiàn)問題即可移動機架至下一個樁位,重復(fù)上述步驟。

2.8 成樁后,可采用以下方法對粉噴樁進行質(zhì)量檢測

(1)開挖樁頭至停灰面以下 50 cm,目測檢查攪拌的均勻性,量測成樁直徑。

(2)成樁 7 d內(nèi)可采用輕便觸探儀(N 10)進行檢測。

(3)成樁 28 d后應(yīng)進行樁身無側(cè)限抗壓強度試驗,強度指標(biāo)為 1.2MPa。抽檢頻率為 2%,但不小于 5根。

3 現(xiàn)場常見問題的防治與處理

粉噴樁工程屬地下隱蔽工程,施工中由于人為因素較大,需控制的參數(shù)較多,因此施工過程中常會發(fā)生問題。

3.1 設(shè)計范圍內(nèi)未到達持力層

粉噴樁應(yīng)穿透軟弱土層到達強度相對較高的硬土層或稱持力層,并深入硬土層 50 cm,持力層深度除根據(jù)地質(zhì)資料外,應(yīng)根據(jù)鉆桿進電流表的讀數(shù)變化來確定。當(dāng)鉆桿進時電流表的讀數(shù)明顯上升,表明已進入持力層。如軟土層厚度與設(shè)計樁長不符時,應(yīng)遵循以下原則。

(1)如達到設(shè)計樁長而仍未穿透軟弱土層時,應(yīng)繼續(xù)鉆進,直至深入硬土層 50 cm為止;

(2)如未達到設(shè)計樁長,而電流表讀數(shù)已明顯增大的情況下,表明確已鉆至硬土層,此時應(yīng)繼續(xù)鉆進深入硬土層至少 1m;

(3)凡是施工樁長與設(shè)計樁長不符時,應(yīng)及時記錄,經(jīng)監(jiān)理工程師簽認(rèn)后,報業(yè)主審批。如出現(xiàn)大面積樁長不符時,應(yīng)立即停止施工,并同時通知監(jiān)理工程師和業(yè)主,待重新確認(rèn)后再行施工。

3.2 施工過程中的夾層斷樁問題

為防止夾層斷樁的產(chǎn)生,保證粉噴樁的施工質(zhì)量,監(jiān)理工程師應(yīng)注意以下幾方面的控制:(1)注意控制噴粉與提鉆的速度和時間,宜先噴粉 1～2min后再提鉆攪拌;(2)計算出每根樁所需的水泥用量,確保灰罐內(nèi)略有富余;(3)水泥存放應(yīng)有防潮措施,噴粉時嚴(yán)格過篩;(4)粉噴樁機需配有電子計量裝置并注意觀察;嚴(yán)格檢查噴粉時的管道壓力。

對于已產(chǎn)生的夾層斷樁,應(yīng)要求承包人在 12 h內(nèi)采取補噴措施。補噴重疊長度應(yīng)不小于 1.0m,特別困難時以電流讀數(shù)明顯變化時為準(zhǔn),否則應(yīng)重新打樁,新樁距報廢樁距離不能大于設(shè)計樁距的 15%,所有接樁及補樁都必須報監(jiān)理工程師認(rèn)可,并填報在施工記錄中備案。

[1] 公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京:人民交通出版社,2002.