软土地基;粉喷桩;施工技术
林炽皇,海南华建工程监理咨询有限公司,海南海口,570203
TU471.8 A 1007-772304-0098-0003
一、前言
粉喷桩属于加固地基方法的一种型式,也叫加固土桩。深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新颖方法,它是利用水泥或石灰粉体等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂强制搅拌,发生一系列物理-化学反应而形成的柱状固结体;它是搅拌桩的一种,能使软弱土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。一般当土层的天然含水量大于50%时就可采用粉喷桩处理。
二、工程概况
海口市货运大道D标的段局部处于水稻田区、存松散粉细砂及少量河道淤积土,工程性质差。为了提高路基的承载能力,保证路基的填筑质量,减少路基的工后沉降量,对该软弱路段采用粉体喷射搅拌桩进行加固处理,桩体固化剂为32.5号水泥。粉喷桩桩径50cm,桩长9m,喷灰量根据试验桩获得的相关数据,确定粉喷量为50kg/m。
三、施工工艺
1.粉喷桩施工工艺流程
采用粉喷桩专用机械设备及PH-A或B型粉喷桩机,打深能力不少于12m,成桩直径50cm,施工工艺流程图见图1。
2.施工工艺参数
在大规模施工前,通过PH-A桩机进行了工艺性试验桩施工,其目的在于提供满足要求喷粉量的各种操作参数。通过采用小应变及钻芯取样检测各试验桩体质量,分析检测结果取得了如下施工参数:施工时下钻速度控制在Ⅳ-Ⅴ档;喷粉提升速度控制在Ⅲ档,严禁用Ⅳ档提升;复搅速度控制在Ⅲ档。储灰罐的送灰压力控制在0.2～0.4 MPa。复搅深度不小于5m。每米喷灰量控制在50～53kg,并保证瞬时喷灰的均匀性。
3.施工工序
测量放样:施工前先平整场地,根据设计桩位进行施工放样,在桩位处用细竹桩设立标记,以便进行桩基对位。
就位:对正桩位,调平桩机机身,保证钻杆的垂直度;启动主电机下钻,待搅拌钻头接近地面时,启动空压机送气,继续钻进。
钻进:钻机正转给进状态,同时启动空压机喷射压缩空气,钻进速度应严格控制,使土体能完全破碎,以利于灰土拌和均匀,一般采用Ⅳ-Ⅴ钻进。钻进实际工作中钻进深度D由深度尺盘按D=H+a1+a2确定,其中H为设计加固深度,a1为搅拌钻头喷射口与地面平时行时深度尺盘的读数,可事先调整为a1 =0,a2为停灰面深度。钻到设计孔深时,停止钻进,钻头反转,但不提升。
喷粉提升:当确认水泥粉料到达桩底后打开送料阀门,关闭送气阀门,反转提升喷送水泥粉料,边旋转边提升,使水泥粉料和原位的软土充分拌和。提升至桩顶设计标高时停止供料。
复搅:根据设计要求在设计地面以下一定深度范围需重复搅拌一次,搅拌头下沉、再重复上下搅拌一次,形成桩体,复搅时停止喷水泥。复搅完毕后继续提升钻头直至离开地面,移动钻机到下一个桩位。
4.粉喷桩施工常见问题及排除方法
粉喷桩施工过程中遇到问题应及时排除,以保证施工顺利进行及工程质量。对常见问题的排除方法见表1。
5.粉喷桩施工允许偏差
粉喷桩施工允许偏差应符合表2规定。
四、质量控制
粉喷桩属于隐蔽工程,其施工质量直接影响软弱地基上路基的稳定性,决定路基工后沉降量的大小。为保证粉喷桩的施工质量,在施工中采用了如下控制措施:
1.施工所用的水泥必须有出厂合格证和品质试验报告;对每批进场的水泥要经过抽样检查3天强度,合格后才能使用;水泥要做好防潮措施。
2.施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量装置和打印设备,施工前全部经过新乡市计量局鉴定校核,并贴上封条,防止施工队私自调整;严禁在无粉料喷入计量装置的粉体发送器的情况下投入使用。每次开钻前,现场施工人员必须检查钻机的计量器和打印机的完好性、准确性。随时检查施工完每根桩打印出的电脑小票的各项技术参数,对不符合设计要求的桩体及时采取补救措施。
3.粉喷桩施工前应画好施工桩位图,对每一个桩进行编号,然后根据桩位图进行施工现场定位并挂上明显的编号牌,防止施工时漏桩。
4.机身调平以钻杆是否垂直为依据,操作时以钻锤吊线进行控制。主机塔架上标每米的刻度线,以便通过目测掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。
5.水泥粉入罐时必须过筛,以保证入罐水泥粉体最大粒径不超过0.5cm,无纸屑、木屑及石块等杂物,以防喷粉时堵管。储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg。当储灰量不足时,不得对下一根开钻施工。
6.喷粉开始时应将电子秤显示屏置零,使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时,记录人员应随时观察电子秤的变化显示, 记录水泥的瞬时喷入量,以保证各段喷粉的均匀性,且提升至设计高度时,正好将设计的水泥用量喷完并记录水泥的累计喷入量。喷粉尽量一次喷足,严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。喷粉提升时为便于控制成桩质量,一般不得使用Ⅳ档提升。
7.在施工过程中如出现机械故障或停电造成断粉现象,应及时复打,复打重叠段一般应大于1m。若发现喷粉量不足时,应整桩复打,复打的喷粉量应不小于设计用量。
8.施工人员要按照工艺性试桩的参数控制搅拌时的提升、下沉速度,以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。复搅深度为5m,复搅下钻、提钻速度同第一次。
9.喷粉提升到设计标高时,关闭送料阀,打开送气阀,原位慢速转动2min,以保证桩底喷灰均匀密实,避免桩底漏喷。
10.钻头直径的磨损不得大于1cm,超过1cm的必须换钻头。
五、机具设备及劳动力组织
1.机具设备
粉喷桩施工需用的机具设备如下:
粉喷桩桩机规格型号为 PH-A或B型或其他型1台。
喷粉机1.3m3 1台。
空压机16m3/min1台。
2.劳动力组织
粉喷桩每班组的人员配置如下:
班 长1人:负责指挥协调各工序操作,控制加固质量,排除施工中的各种障碍,兼质量检查。
操作员2 人:按设计施工工艺正确操纵钻头的钻进和提升,检查维修机械,负责使用联络信号,兼施工记录。
上料工4 人:将加固料送入罐内,保证施工连续。
发电工1 人:负责机器设备的安装和安全使用。
六、安全措施
1.严格执行安全操作规程,安全员负责安全教育和检查,有权制止不合要求的施工操作。
2.机械设备运行时,特别是在制桩过程中,岗上人员必须坚守岗位,夜间作业应充分照明,登高作业要系安全带。
3.建立机械设备的定期检查、保养制度。
4.及时排除空气储气罐内的积水,注意控制粉尘的弥漫和扩散。
七、结语
粉喷桩是一项比较难以控制的施工工艺,在货运大道D标的段粉喷桩施工中,严格按照规范及设计要求去施工,严格质量控制,取得了优异的成绩。通过对粉喷桩28天低应变及钻芯取样检测,桩体合格率100%,优良率达到92%。通过静荷载试验,检验复合地基承载力和单桩承载力,通过检测各项指标均达到设计要求。通过施工,积累了粉喷桩施工宝贵的经验,为今后同类工程在类似地质条件下的施工提供了技术参考。
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