粉喷桩在软土地基处理中的施工探讨

　　摘要:本文结合实例,提出了粉喷桩在软土地基处理中的设计和施工探讨,供同行借鉴。
　　
　　关键词:软土路基;粉喷桩;处治
　　
　　1工程概述
　　某道路工程全长7436.05m,路基宽62m,横向布置为2×22m行车道+2×9m人行道。路线处于城乡结合部,民居、厂房密布,施工影响因素较多,且所在区为典型的珠江三角洲相地质,广泛分布的淤泥及淤泥质土物理力学性质差,因此,软土地基处理是本段公路路基设计、施工中要解决的核心问题。
　　
　　2地质条件
　　2.1自然条件
　　工程位于广东某市城郊,属珠江三角洲冲积平原区。路线西段为厂区,其余多为耕地、水塘及河涌,地势起伏不太大,地面标高在0.79m～3.16m之间,高差起伏不大,为三角洲漫滩相地貌,冲积层厚度较大。
　　2.2地质状况
　　沿线地层主要由素填土、冲积亚粘土、粉砂土、淤泥及淤泥质亚粘土组成,自上而下分为四层:
　　a)素填土浅灰、浅黄色,由砂土及粘性土堆积而成,松散或软塑～可塑,厚度在4m以内,局部为杂填土,标贯校正击数平均值N=3.6击;
　　b)亚粘土顶板埋深0～3.6m,灰色,含粉砂质,稍有光滑,韧性中等,软塑～可塑,厚度在0～5.0m之间,少部分钻孔缺失此层,标贯校正击数平均值N=2.8击;
　　c)粉砂土顶板埋深1.6m～6.2m,浅黄,灰色,石英质,颗粒级配差,饱和,松散,厚度在0～6.2m之间,仅见于1#～8#、22#～24#、36#、66#、108#孔,标贯校正击数平均值N=5.2击;
　　d)淤泥、淤泥质亚粘土顶板埋深0.7m～5.6m,深灰、灰黑色,含粉砂质及有机质,稍具腐臭味,低韧性,流塑态,标贯校正击数平均值N=1.4击。
　　沿线地下水属潜水类型,a)层中的砂土及c)层中的粉细砂为主要含水层,其余地层以粘性土为主,含地下水量小。大气降雨和周边水塘及河涌是主要补给源。
　　地下水位较浅,实测值为地面以下0.1m～2.3m,地表水排水条件不良,上部土层以中湿～潮湿为主。全路段勘察共布置钻孔125个,总进尺达1000m,取原状土样及试验342件,取工程水样及化验22件,标准贯入试验514次,根据试验结果,分析得出的部分指标的平均值如表1所示。
　　表1软土物理力学指标统计表
　　                       
　　
　　3处治方案
　　3.1方案设计
　　选用32.5R普通硅酸盐水泥,桩径为0.5m,桩距为1.2m～1.3m,按正三角形布置,水泥的掺入比为15%,水灰比为0.4~0.6,垂直度偏差不超过1.5%,桩径的偏差不大于4%。
　　施工前先清表土约2m,铺设一层50cm厚的中粗砂垫层作为整平层,然后在该层施工深层搅拌桩。桩顶为平整层顶面标高,桩底打穿淤泥层进入持力层至少0.5m。设计停浆面为整平层底面标高处。施工完毕,在桩顶范围再铺设一层双向土工格栅。回填土方按道路密实度标准分层碾压至路床顶面标高。
　　处理完毕后,要求路基土承载力大于120kPa,深层搅拌桩28d室内无侧限抗压试验极限强度不小于800kPa。同时施工完成一个月后才能进行桩顶以上路基施工。为确保拼接处的新旧路基拼接效果,采取以下措施:清除坡面松土,沿旧路坡面开挖台阶,台阶宽度为1.5m,台阶底设3%的向内倾斜的坡度,并在新旧路基间横向铺设3m宽的双向土工格栅,自下而上分层填筑路基。
　　3.2工艺流程框图
　　工艺流程框图如图1所示。
　　                                                   
　　图1工艺流程框图
　　3.3施工注意事项
　　施工中应注意以下事项:
　　a)施工场地应进行平整,开机前必须调试、检查桩机运转和输料管畅通情况;
　　b)场地整平标高比设计标高高0.3m,以保证桩顶质量,同时行成拦水带,保证后期开挖基坑的防排水;
　　c)粉喷桩的垂直度偏差不超过1%,桩位布置偏差不大于50mm,桩径偏差不大于4%;
　　d)施工前确定好搅拌机械的水泥自动计量、起吊设备提升速度,使搅拌提升速度与水泥输送速度同步;
　　e)泵送必须连续,且水泥的罐数、水泥的数量以及泵送时间必须安排专人记录;
　　f)预搅下沉时不得冲水,遇硬土层时可适量冲水;
　　g)施工时因故停机,应将搅拌头下沉至停止点以下0.5m,待恢复供灰时再提升;
　　h)桩与桩的搭接时间不超过24h,否则要对最后一根桩先进行空钻留出楔头,以便开钻后搭接。在施工前,应先进行试桩,以确定施工配合比等各项参数和施工工艺。
　　3.4施工控制关键
　　3.4.1穿透软土层
　　粉喷桩若未打穿软土层,成为悬浮式时沉降就大。地基的过大沉降,说明桩尖下卧软土层的沉降还相当大,而且持续时间较长,必将导致报废。施工图设计中结合地质钻探资料,对下卧层软土的沉降作了具体的计算和评估,作为确定桩深的依据。
　　3.4.2控制含水量
　　粉喷桩质量的优劣不仅与掺入粉体的质量、施工工艺、地基土的性质有关,而且尤与含水量的关系甚为密切。规范规定,地基土的天然含水量在小于30%或大于70%时不宜采用。因为当土的含水量小于30%时,土中的水份不足以使粉体进行水化作用;当含水量大于70%时,按常规掺入粉体数量无法形成足够强度的水泥土桩体,将严重影响粉喷桩的强度,为此必须增加粉体的掺入量和采用复搅的施工工艺。
　　3.4.3复合地基承载力
　　粉喷桩复合地基的平均允许承载力公式为:
　　[σ复合]=a[σ桩]+(1-a)[σ土]
　　式中:σ复合———复合地基的平均允许承载力;
　　a———置换率;
　　σ桩———搅拌桩的允许承载力;
　　σ土———天然地基土的允许承载力。
　　单根桩的强度将直接影响复合地基的强度,粉喷桩属摩擦桩类,应通过计算单桩承载力来验算处治后路基的整体承载力。
　　3.4.4桩土置换率及粉体掺入量
　　根据所要求达到的复合地基强度、拟定的粉喷桩强度及天然地基土的强度来求桩土的置换率,计算出桩数,然后布置桩位,再作有关的验算。复合地基的桩土置换率必须大于一定值,否则起不到复合地基的作用,规范规定为10%～20%。粉体的掺入量规范规定为10%～15%。
　　3.4.5复搅和转速
　　复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体与粘土及水得到比较完全的接触和作用,促使桩体的充分形成。同时,钻头喷出的粉体一般呈脉冲状,若不充分进行搅拌,粉体在桩中往往呈层状,形成一种“夹生”,对桩的强度不利。如果承受水平推力截止水作用的话,应进行全程复搅,若作为路基加固只承受垂直向力作用,也可以只复搅上部1/3的桩体。为了提高工效,粉喷钻机下钻时可以提高转速,但是当反转提升喷粉搅拌时切莫快速旋转和提升,否则将会严重影响搅拌的均匀性和足够粉量的掺入。
　　
　　4结语
　　经软土地基处治后该道路路基稳定性良好,工后沉降得到了有效控制,具有明显的社会意义和经济意义。