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淺談粉噴樁處理軟基施工監(jiān)理的質(zhì)量控制措施
摘要：通過(guò)杭寧高速公路浙江段一期工程“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究”科研項(xiàng)目的研究和施工實(shí)踐，我們?cè)诙诠こ谭蹏姌短幚碥浕┕けO(jiān)理過(guò)程中采取了有針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，有力地保證了粉噴樁處理軟基的施工質(zhì)量，取得了良好的處理效果。關(guān)鍵詞：粉噴樁 監(jiān)理 質(zhì)量控制措施
前言
粉噴樁是“粉體噴射攪拌樁”的簡(jiǎn)稱，就是利用專用的噴粉攪拌鉆機(jī)將水泥等粉體固化劑噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土結(jié)成具有一定強(qiáng)度的水泥樁體而形成復(fù)合地基的一種施工方法。粉噴樁于20世紀(jì)70年代首先由日本和瑞典分別提出、推廣和應(yīng)用，我國(guó)于80年代初引入此項(xiàng)技術(shù)。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)，目前在高速公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用得較為廣泛。
在以往的工程實(shí)踐中，粉噴樁處理軟土地基施工中常存在如下一些問(wèn)題：施工單位偷工減料，水泥用量難控制；均勻性差、強(qiáng)度低；沉降得不到有效減少，達(dá)不到設(shè)計(jì)意圖；甚至還有沉降量反而增大了等，影響了加固效果。因此，在施工過(guò)程中監(jiān)理人員采取何種科學(xué)有效的質(zhì)量控制措施，確保粉噴樁處理軟基的加固效果，成了需要克服的難題。以下本人結(jié)合杭寧高速公路浙江段一、二期工程的實(shí)踐和一期工程“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究” 的科研項(xiàng)目談一點(diǎn)粉噴樁處理軟基施工監(jiān)理過(guò)程中應(yīng)采取哪些質(zhì)量控制措施的粗淺認(rèn)識(shí)。
1、粉噴樁施工前監(jiān)理的質(zhì)量控制措施
1.1加強(qiáng)對(duì)施工機(jī)械設(shè)備的檢驗(yàn)
（1）、每臺(tái)樁機(jī)必須配置可以控制樁身每米噴粉量的記錄器，且記錄器上的任何一個(gè)可操作的按鈕和開(kāi)關(guān)不得用于設(shè)定或操作時(shí)間、深度、噴粉重量、樁位編號(hào)、復(fù)攪深度、復(fù)攪次數(shù)等參數(shù)，防止偽造施工記錄。
（2）、樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子稱必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定，不合格的儀表必須更換。
（3）、每臺(tái)樁機(jī)鉆架相互垂直兩面上分別設(shè)置兩個(gè)0.5Kg重的吊線錘，并畫(huà)上垂直線。
（4）、在每臺(tái)樁機(jī)的鉆架上畫(huà)上鉆進(jìn)刻度線，標(biāo)寫(xiě)醒目的深度。
（5）、鉆頭直徑的磨損量不得大于1cm。
1.2加強(qiáng)對(duì)原材料的檢驗(yàn)
（1）、粉噴樁所用水泥必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室抽檢，滿足規(guī)范的要求。并盡量不采用那些產(chǎn)量較小、質(zhì)量不穩(wěn)定的小水泥廠生產(chǎn)的水泥。
（2）、水泥的堆放應(yīng)該符合防雨、防潮的要求，嚴(yán)禁使用過(guò)期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。
1.3施工前必須進(jìn)行工藝試樁
不同地段具有不同的地質(zhì)條件，為了克服盲目性，確保粉噴樁加固地基收到預(yù)期的效果，在粉噴樁施工前必須進(jìn)行工藝試樁，試樁數(shù)量不少于5根。試樁的目的是：
（1）提供滿足設(shè)計(jì)噴粉量的各種操作參數(shù)。如管道壓力、灰罐壓力、鉆機(jī)提升速度、鉆進(jìn)速度、攪拌速度等。
（2）、驗(yàn)證攪拌均勻程度及成樁直徑。
（3）、確定該地質(zhì)條件下，符合質(zhì)量要求的合理?yè)交伊俊?br />（4）、確定該地質(zhì)條件下，合理的工藝流程。
（5）、確定進(jìn)入持力層的判別方法。
2、粉噴樁施工過(guò)程中監(jiān)理的質(zhì)量控制措施
粉噴樁施工過(guò)程中，監(jiān)理人員重點(diǎn)要控制好三個(gè)重要施工環(huán)節(jié)和日水泥用量、日進(jìn)度兩個(gè)指標(biāo)。
2.1三個(gè)重要施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施
2.1.1樁長(zhǎng)按進(jìn)入持力層控制
根據(jù)本項(xiàng)目“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究”科研項(xiàng)目成果，與塑料排水板處理方案相比，采用粉噴樁處理沉降量要減小25%~49%，沉降的分布亦有明顯的改變，在樁身范圍內(nèi)的沉降量減小很多，而樁尖以下的軟土沉降量有所增大。在樁長(zhǎng)11m范圍內(nèi)的沉降量與樁尖以下沉降量的比值達(dá)1：1.5。而且由于大部分荷載由樁體承受，所以樁周土中孔隙壓力較低，而樁尖以下土體中的孔隙壓力較大，而且很難消散，因此，粉噴樁宜盡量打至持力層上（一般控制為qc=800kpa），并且進(jìn)入持力層50cm左右。在施工過(guò)程中，樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高往往與持力層并不一致，施工單位容易出現(xiàn)樁長(zhǎng)以設(shè)計(jì)標(biāo)高控制的現(xiàn)象，如在樁尖下尚留幾米軟土，根據(jù)科研成果，則會(huì)有較大的工后沉降量，由于排水不暢，預(yù)壓很長(zhǎng)時(shí)間也很難穩(wěn)定。故粉噴樁實(shí)際施工樁長(zhǎng)應(yīng)按進(jìn)入持力層控制。判別是否進(jìn)入持力層的方法可由鉆機(jī)鉆到最深時(shí)的下鉆速度和電流表的讀數(shù)來(lái)判定，這兩個(gè)參數(shù)是在工藝試樁時(shí)由監(jiān)理確定，一般是下鉆速度0.5米/分，電流值是額定電流值的125%以上。
2.1.2粉體計(jì)量控制
粉噴樁的質(zhì)量好壞與水泥摻入量的多少及噴粉的均勻性有直接的關(guān)系，因此，如何來(lái)計(jì)量粉體是控制的關(guān)鍵。目前一般較為常用的是電子稱重法與鉆機(jī)深度相結(jié)合的計(jì)量裝置，它能在記錄上反映深度、相對(duì)應(yīng)每延米的噴粉量、總灰量等。粉體計(jì)量控制主要應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
（1）、要保證噴粉的均勻性，關(guān)鍵是掌握好鉆頭的提升速度。因水泥噴入為人工控制，必須避免出現(xiàn)為滿足每米噴粉量的要求，施工人員根據(jù)記錄器顯示湊數(shù)字，而認(rèn)為導(dǎo)致的噴粉不均勻現(xiàn)象。對(duì)于直徑一定的粉噴樁來(lái)說(shuō)，粉體發(fā)送器單位時(shí)間內(nèi)水泥的噴出量Q與攪拌軸提升速度可由下式來(lái)確定：
Q=π/4.D2.R.S.V
其中：D：鉆頭直徑（m）；
R：軟土的容重（t/m3）；
S：水泥摻入比；
V：鉆頭提升速度（m/min）
（2）、從開(kāi)始噴灰到鉆頭處出灰有一定時(shí)間，鉆機(jī)鉆至樁底后，必須預(yù)噴停留一段時(shí)間，方可提鉆。停留時(shí)間由管道長(zhǎng)度等確定。噴灰時(shí)，水泥在管道內(nèi)的輸送速度大約為1m/s，如管道長(zhǎng)40米，鉆至樁底后即噴粉提鉆，則樁底實(shí)際少灰長(zhǎng)度接近1米，反而攪動(dòng)破壞了樁底原狀軟土，使沉降量加大。
2.1.3復(fù)攪控制
水泥與土攪拌均勻程度是關(guān)系到粉噴樁樁體強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。大量的施工實(shí)踐已充分證明粉噴樁復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。鉆頭噴出的粉體往往呈脈沖狀，若不充分?jǐn)嚢�，粉體在樁中呈現(xiàn)層狀，形成一種“夾生”，這樣的樁即使水泥摻入量再多也沒(méi)有強(qiáng)度。復(fù)攪的作用在于通過(guò)充分的攪拌使粉體與土及水得到比較完全的接觸與作用，促使樁體的形成。為了確保攪拌的均勻性，施工時(shí)要嚴(yán)格掌握好鉆機(jī)提升速度、攪拌葉旋轉(zhuǎn)速度等，并應(yīng)盡量采用全樁復(fù)攪以保證質(zhì)量。當(dāng)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、土體天然含水量較高、粘性重時(shí)，應(yīng)采用“二噴二攪”的施工工藝，即：鉆進(jìn)—鉆至樁底后慢檔提升、噴灰、攪拌至停灰面—鉆進(jìn)、復(fù)攪復(fù)噴至樁底—提升、攪拌至�；颐妗莆弧７乐钩霈F(xiàn)“沉樁”現(xiàn)象。
2.2日水泥用量與日進(jìn)度指標(biāo)的質(zhì)量控制措施
（1）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)全過(guò)程旁站，旁站過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)抽查鉆機(jī)的水平度和垂直度、鉆進(jìn)深度、噴灰深度、�；覙�(biāo)高、復(fù)攪深度、噴灰的管道壓力、灰罐內(nèi)的水泥加入量、剩余水泥量等，并作好相應(yīng)檢查記錄。
（2）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)及時(shí)收取記錄器打印記錄，并校核時(shí)間、樁號(hào)的連續(xù)性等，防止出現(xiàn)弄虛作假現(xiàn)象。每日施工結(jié)束后，所有打印記錄應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢查合格后簽字認(rèn)可。
（3）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)在每日施工結(jié)束后對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)水泥用量和記錄器打印記錄中的水泥用量加以統(tǒng)計(jì)、對(duì)比，并記錄在當(dāng)天的監(jiān)理日志中。當(dāng)兩者誤差大于5%時(shí)，必須查
明原因后方可在打印記錄上簽字認(rèn)可或采取補(bǔ)樁等處理措施。
（4）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)核對(duì)前后左右的樁的深度和成樁時(shí)間，如果深度相差較大或相同深度的樁成樁時(shí)間相差很大，則認(rèn)為存在攪拌不勻或弄虛作假，并應(yīng)采取補(bǔ)樁處理。
（5）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)根據(jù)鉆桿的提升速度、每臺(tái)樁機(jī)的日工作數(shù)等，確定每日完成延米數(shù)和每根樁的施工時(shí)間。如果某臺(tái)樁機(jī)完成的延米數(shù)超過(guò)規(guī)定值較多或某根樁記錄器打印記錄顯示時(shí)間少于規(guī)定值較多，則認(rèn)為存在攪拌不勻或弄虛作假，并應(yīng)采取補(bǔ)樁處理。
3、事后檢測(cè)階段監(jiān)理的質(zhì)量控制措施
粉噴樁施工完成后，應(yīng)按規(guī)定頻率進(jìn)行取芯、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。檢測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)全過(guò)程旁站，對(duì)取芯、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)的樁，應(yīng)由監(jiān)理工程師指定。對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如未穿透軟土層、部分?jǐn)嗷�、噴灰不均勻、�?qiáng)度不足等，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行加密、補(bǔ)樁等處理。
取芯時(shí)，取芯位置應(yīng)取在樁徑1/2處，而不應(yīng)取在樁中心處，因粉噴樁樁體中心是鉆桿占據(jù)的空間，成樁后中心部位強(qiáng)度較低，易造成樁體強(qiáng)度偏小的假象；鉆孔取芯時(shí)要注意保持鉆機(jī)平衡，避免因鉆桿傾斜而造成斜孔，導(dǎo)致取芯失敗；取芯長(zhǎng)度應(yīng)比樁長(zhǎng)長(zhǎng)50cm左右，以檢驗(yàn)樁底土性狀。
在粉噴樁檢測(cè)方法中，應(yīng)以取芯試驗(yàn)為主，通過(guò)該方法，可以直觀地掌握整個(gè)樁體的完整性、攪拌的均勻程度、樁體垂直度、樁長(zhǎng)、是否達(dá)到持力層、含灰量的多少等。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)杭寧高速公路浙江段一期工程“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究”科研項(xiàng)目的研究和一期工程粉噴樁處理軟基施工的實(shí)踐。我們?cè)诙诠こ谭蹏姌短幚碥浕┕けO(jiān)理過(guò)程中采取了有針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，有力地保證了粉噴樁處理軟基的施工質(zhì)量和處理效果，根據(jù)二期工程通車后情況來(lái)看，達(dá)到了預(yù)期的目的，有效地減少了橋頭沉降。
參考文獻(xiàn)
[1]：《粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究》課題組 粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗(yàn)研究 1999；
[2]：《地基處理手冊(cè)》編寫(xiě)委員會(huì) 地基處理手冊(cè) 北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1993；
[3]：張誠(chéng)厚、袁文明、戴濟(jì)群 高速公路軟基處理 北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1998
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