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談粉噴樁在加固軟基應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
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(zhì)量,甚至造成公路的提前破壞。本文將從設(shè)計(jì)的角度出發(fā),詳細(xì)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(shí)能起到一定的借鑒價(jià)值。
關(guān)鍵詞:公路工程;粉噴樁;設(shè)計(jì)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(jī)械將固化劑噴入軟土地基的深層,經(jīng)攪拌使原位土與固化劑均勻混合并發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體相互影響,共同作用承擔(dān)上部荷載的粉噴樁復(fù)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(cè)向變形能力強(qiáng)、可大大縮短施工期等優(yōu)點(diǎn),目前在我省的地方公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。
1、粉噴樁設(shè)計(jì)方法
�、� 技術(shù)要素的選用
在進(jìn)行粉噴樁的設(shè)計(jì)時(shí),有幾項(xiàng)比較主要的技術(shù)要素,如基準(zhǔn)期、容許工后沉降、加載速率、預(yù)壓期等,而在進(jìn)行這些技術(shù)要素的標(biāo)準(zhǔn)選用時(shí),我們必須進(jìn)行嚴(yán)格控制,在參照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等要求,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況之后,才能進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。目前,我省粉噴樁采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍為:
�、倩鶞�(zhǔn)期及容許工后沉降:柔性路面設(shè)計(jì)使用年限為20年,按目前通常的做法,基準(zhǔn)期亦為20年,即從開放交通之日起至路面大修日止,所發(fā)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(jié)構(gòu)物與路堤相連處取10cm。
�、诜�(wěn)定驗(yàn)算安全系數(shù):穩(wěn)定驗(yàn)算安全系數(shù)一般以K≮1.2控制。
�、奂虞d速率:加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)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(jù)路堤穩(wěn)定觀測的結(jié)果予以調(diào)整。
⑵ 樁體及樁位的布設(shè)
粉噴樁的樁徑一般為50cm,設(shè)計(jì)的樁長宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm。樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān),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(shè)30cm左右的砂墊層。經(jīng)計(jì)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(yù)壓進(jìn)行軟基處理。經(jīng)計(jì)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(chǔ)及進(jìn)行臺后路基填筑。
�、� 施工沉降觀測
�、儆^測點(diǎn)位的布設(shè):觀測點(diǎn)布設(shè)在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側(cè)路肩,一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測斷面,預(yù)壓施工高度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測斷面,跨度小于30m時(shí)僅在一端設(shè)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(shè)置一組沉降觀測點(diǎn),觀測點(diǎn)位于涵背一側(cè),離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等(超)載預(yù)壓段接頭處,應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測點(diǎn),以觀測不同處理方案的沉降差異,距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點(diǎn)。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處,應(yīng)分別布置一組沉降觀測點(diǎn)。
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(wěn)定再轉(zhuǎn)入正常觀測。預(yù)壓期:第一個(gè)月每7d觀測一次,第二個(gè)月至第三個(gè)月每15d觀測一次,從第四個(gè)月起每一個(gè)月觀測一次,直到鋪筑路面前。
2、工藝性試樁的設(shè)計(jì)要求
為了確定各種操作技術(shù)參數(shù),粉噴樁施工前施工單位必須考慮到不同的地質(zhì)情況,根據(jù)室內(nèi)配比進(jìn)行工藝性試樁,試樁應(yīng)達(dá)到下列要求:
(1)滿足設(shè)計(jì)水泥噴入量的各種技術(shù)參數(shù)。鉆進(jìn)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(jìn)、復(fù)攪與提升時(shí)管道壓力:0.1MPa≤P≤0.2MPa;噴灰時(shí)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(shù)處理措施。成樁試驗(yàn)的樁數(shù)不宜少于5根。
3、施工工藝要求及注意事項(xiàng)
3.1 施工工藝要求
要根據(jù)工藝試樁確定的各種操作技術(shù)參數(shù)制定施工要點(diǎn),供現(xiàn)場操作人遵守。嚴(yán)格控制鉆孔下鉆深度、噴粉高程及�；颐�,確保粉噴樁長度和噴粉量達(dá)到規(guī)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(dá)強(qiáng)度相對較高的持力層,并深入硬土層50cm,持力層深度除根據(jù)地質(zhì)資料外,還應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)電流表的讀數(shù)值來確定,當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時(shí)電流表的讀數(shù)明顯上升,說明已進(jìn)入硬土層,如能持續(xù)50cm以上則說明已進(jìn)入持力層。攪拌機(jī)每次下沉或提升的時(shí)間必須有專人記錄,時(shí)間誤差不得大于5s,提升前要有等待送粉到達(dá)樁底的時(shí)間,防止出現(xiàn)提升卻未噴粉的情況,具體時(shí)間隨機(jī)械類型與送灰管長度而變化 在樁上部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次,并且復(fù)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(fù)攪長度應(yīng)貫穿軟土層。
3.2 施工注意事項(xiàng)
3.2.1 關(guān)于復(fù)攪與提升:在樁頂部1/3范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次,高度至少大于5m.鉆進(jìn)提升時(shí)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(guān)于補(bǔ)噴和廢樁問題:如發(fā)生意外影響樁身質(zhì)量時(shí),應(yīng)在水泥終凝前采取補(bǔ)噴措施,補(bǔ)噴重疊長度≤1.0m。補(bǔ)噴無效時(shí)須重新打樁,新樁與廢樁的間距≥20cm。
3.2.3 輸灰管須經(jīng)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(cè)布設(shè)粉噴樁位時(shí),應(yīng)預(yù)留鉆孔灌注樁施工位置,預(yù)留凈距為140cm。
3.2.5 成樁施工順序從四周邊開始向中心進(jìn)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(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可鋪筑。
3.2.7 監(jiān)理處必須對粉噴樁施工進(jìn)行全過程旁站,按實(shí)際發(fā)生數(shù)量進(jìn)行計(jì)量。
4、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
對成樁質(zhì)量的驗(yàn)收辦法,可通過有以下四種方式進(jìn)行檢測:
4.1 成樁7天內(nèi)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(zhì)量,觸探點(diǎn)應(yīng)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(jìn)行現(xiàn)場足尺樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),檢查頻率為1%～2‰。
4.4 必要時(shí)可安排進(jìn)行全樁長取芯,以檢測粉噴樁的質(zhì)量。粉噴樁施工允許偏差。
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