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談粉噴樁在加固軟基應用中的注意事項
摘要:路基軟基如果處理不好,將直接影響到路基整體使用質量,甚至造成公路的提前破壞。本文將從設計的角度出發,詳細地介紹了采用粉噴樁處理軟土地基的施工方法,以便為日后從事類似工程的施工控制時能起到一定的借鑒價值。
關鍵詞:公路工程;粉噴樁;設計要求;軟基處理
粉噴樁也叫加固土樁,它是利用粉狀水泥(或石灰)等材料作加固化劑,在鉆孔過程中使用特制的深層攪拌機械將固化劑噴入軟土地基的深層,經攪拌使原位土與固化劑均勻混合并發生一系列物理、化學反應,使軟土硬結成具有整體相互影響,共同作用承擔上部荷載的粉噴樁復合地基。由于粉噴樁具有能有效減少總沉降量、能承受較大的加荷速率、抗側向變形能力強、可大大縮短施工期等優點,目前在我省的地方公路建設中得到廣泛應用。
1、粉噴樁設計方法
⑴ 技術要素的選用
在進行粉噴樁的設計時,有幾項比較主要的技術要素,如基準期、容許工后沉降、加載速率、預壓期等,而在進行這些技術要素的標準選用時,我們必須進行嚴格控制,在參照相關的規范標準等要求,并結合實際應用情況之后,才能進行合理的設計。目前,我省粉噴樁采用的設計標準普遍為:
①基準期及容許工后沉降:柔性路面設計使用年限為20年,按目前通常的做法,基準期亦為20年,即從開放交通之日起至路面大修日止,所發生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm,涵洞及箱型通道處取20cm,其它結構物與路堤相連處取10cm。
②穩定驗算安全系數:穩定驗算安全系數一般以K≮1.2控制。
③加載速率:加載速率關系到路堤在施工中的穩定性,設計采用兩種平均速率:粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d,其余取10cm/d。施工中的速率可根據路堤穩定觀測的結果予以調整。
⑵ 樁體及樁位的布設
粉噴樁的樁徑一般為50cm,設計的樁長宜穿透軟土層并達到持力層內50cm。樁距與路堤的穩定和沉降量有關,最小樁距宜為1.1～1.2m,樁位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。為改善路堤底面的受力條件,粉噴樁處理段路堤下宜鋪設30cm左右的砂墊層。經計算,如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm,則其地基宜采用粉噴樁處理,樁間距宜采用1.1～1.2m。對于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置,則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預壓進行軟基處理。經計算,如樁基橋臺位置工后沉降量大于30cm,則對其臺前及臺后地基用粉噴樁處理,再施工樁基礎及進行臺后路基填筑。
⑶ 施工沉降觀測
①觀測點位的布設:觀測點布設在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側路肩,一般軟土路段每100m布設一觀測斷面,預壓施工高度超過5m的路段上每50m設一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結構物相鄰的兩端各設一觀測斷面,跨度小于30m時僅在一端設置,觀測斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)處原則上均需設置一組沉降觀測點,觀測點位于涵背一側,離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等(超)載預壓段接頭處,應在離開接頭各10m以外的位置分別設置一組沉降觀測點,以觀測不同處理方案的沉降差異,距離相近、地質情況一致的可考慮統一布點。在地質情況明顯變化的分界線兩側各10m處,應分別布置一組沉降觀測點。
②觀測頻率的確定:路堤施工期:每往上填筑一層便觀測一次,路堤填高超過極限高度之后,每7d觀測一次,直至穩定再轉入正常觀測。預壓期:第一個月每7d觀測一次,第二個月至第三個月每15d觀測一次,從第四個月起每一個月觀測一次,直到鋪筑路面前。
2、工藝性試樁的設計要求
為了確定各種操作技術參數,粉噴樁施工前施工單位必須考慮到不同的地質情況,根據室內配比進行工藝性試樁,試樁應達到下列要求:
(1)滿足設計水泥噴入量的各種技術參數。鉆進速度:參考值V≤1.5m/min;平均提升速度:參考值Vp≤0.8m/min;攪拌速度:參考值R≈30r/min;鉆進、復攪與提升時管道壓力:0.1MPa≤P≤0.2MPa;噴灰時管道壓力:0.25MPa≤P≤0.40MPa。
(2)水泥攪拌的均勻程度,掌握下鉆及提升的困難程度,確定合適的技術處理措施。成樁試驗的樁數不宜少于5根。
3、施工工藝要求及注意事項
3.1 施工工藝要求
要根據工藝試樁確定的各種操作技術參數制定施工要點,供現場操作人遵守。嚴格控制鉆孔下鉆深度、噴粉高程及停灰面,確保粉噴樁長度和噴粉量達到規定要求。深度誤差不得大于5cm,水泥損耗量平均不得大于1kg/m。粉噴樁要穿透軟弱土層到達強度相對較高的持力層,并深入硬土層50cm,持力層深度除根據地質資料外,還應根據鉆進時電流表的讀數值來確定,當鉆桿鉆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。攪拌機每次下沉或提升的時間必須有專人記錄,時間誤差不得大于5s,提升前要有等待送粉到達樁底的時間,防止出現提升卻未噴粉的情況,具體時間隨機械類型與送灰管長度而變化 在樁上部1/3范圍內應重復攪拌一次,并且復攪長度不足5m的,按5m施工。特別需要指出的,對于軟土天然含水量大于70%的地段,要求復攪長度應貫穿軟土層。
3.2 施工注意事項
3.2.1 關于復攪與提升:在樁頂部1/3范圍內應重復攪拌一次,高度至少大于5m.鉆進提升時管道壓力不宜過大,以防淤泥向孔壁四周擠壓形成空洞。
3.2.2 關于補噴和廢樁問題:如發生意外影響樁身質量時,應在水泥終凝前采取補噴措施,補噴重疊長度≤1.0m。補噴無效時須重新打樁,新樁與廢樁的間距≥20cm。
3.2.3 輸灰管須經常檢查,不得泄漏及堵塞,管道長度以60m為宜。對鉆頭定期檢查,直徑磨耗量≤1cm,鉆頭直徑≯ 53cm。
3.2.4 在灌注樁兩側布設粉噴樁位時,應預留鉆孔灌注樁施工位置,預留凈距為140cm。
3.2.5 成樁施工順序從四周邊開始向中心進行,相鄰兩根樁必須跳躍間打。
3.2.6 砂礫墊層必須在樁體強度達到70%時方可鋪筑。
3.2.7 監理處必須對粉噴樁施工進行全過程旁站,按實際發生數量進行計量。
4、質量驗收標準
對成樁質量的驗收辦法,可通過有以下四種方式進行檢測:
4.1 成樁7天內淺部開挖樁頭,其深度宜為0.5 m,目測檢查攪拌的均勻性,測量成樁直徑。檢查頻率為10%。
4.2 用輕便觸探儀檢查樁的質量,觸探點應在樁徑方向1/4處,抽檢頻率為2%。
4.3 成樁28天后在樁體上部(樁頂以下0.5 m、1.0 m、1.5 m)分別截取3段樁體進行現場足尺樁身無側限抗壓強度試驗,檢查頻率為1%～2‰。
4.4 必要時可安排進行全樁長取芯,以檢測粉噴樁的質量。粉噴樁施工允許偏差。
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