摘要：根據(jù)長興島地區(qū)建設(shè)經(jīng)驗，石化西路應(yīng)用水泥粉噴樁處理軟基，即節(jié)約了造價，提前工期，同時達(dá)到路基穩(wěn)定要求，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：水泥,粉噴樁,地基處理,應(yīng)用

　　工程概況：石化西路位于大連市長興島西部石化區(qū)內(nèi)，是未來西部石化區(qū)內(nèi)的骨干道路。石化西路近南北走向，工程北起城八線支線，向南延伸，本次設(shè)計工程范圍為：樁號K0+42.721~ K3+300，全長3257.279米。在工程起點(K0+042.7)~K0+200段為海積階地地貌類型，K0+200以南屬剝蝕低丘地帶。場地起伏較大，北低南高，最大高差近90.0m。石化西路K0+100~K0+185.2段，分布淤泥質(zhì)粘土夾粉砂，厚1.3~8m，平均厚4.7m，灰黑色，流塑，飽和，切面光滑，韌性中等，干強度中等，搖震反應(yīng)無，有光澤，局部為淤泥，混少量細(xì)、中砂等。上有素填土厚7m，填土為粘性土、砂性土夾少量碎石，碎石粒徑一般5~30cm，含量約50~70%，為松散狀態(tài)，均勻性較差，填筑時間較短，為欠固結(jié)。由于該段長度較小，素填土較厚，根據(jù)長興島地區(qū)建設(shè)經(jīng)驗，使用水泥粉噴樁即能節(jié)約造價，提前工期，達(dá)到路基穩(wěn)定要求。

　　粉噴樁是粉體噴射深層攪拌法的簡稱，它是深層加固處理技術(shù)的一種。其原理是通過專用的深層粉體噴射攪拌機，將粉狀加固料如水泥、石灰粉，用壓縮空氣噴入地基深部，憑借攪拌機的回轉(zhuǎn)鉆頭葉片使加固料與軟土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，從而使樁體與樁間土一起組成復(fù)合地基，起到加固地基的目的。采用粉噴樁方法加固軟土地基具有許多優(yōu)點：如能有效地減少地基的總沉降量，與排水固結(jié)法相比總沉降量能減少25-49%，這對控制路堤的工后沉降和解決橋頭“跳車”具有明顯的效果，具體表現(xiàn)在地基加固深度內(nèi)沉降量的大幅度減少。經(jīng)加固后路基在填筑過程中側(cè)向位移明顯減少，實測的最大側(cè)向位移僅6-7cm。與排水固結(jié)法在相同條件下相比，側(cè)向位移減少60-70%，而且在較短時間內(nèi)即趨穩(wěn)定。側(cè)向位移的減少，不僅能增加路基的穩(wěn)定，特別在橋涵與路堤連接處保護(hù)橋臺樁基不受過大的側(cè)向推力，而且減少地基的沉降。粉噴樁復(fù)合地基能提高地基土的承載力，適應(yīng)快速填筑施工，與排水固結(jié)法相比，可以允許有較高的填土速率。但是，粉噴樁法在實際應(yīng)用中尚有一些問題需要進(jìn)一步探討，有一些缺點需要克服。

　　1、粉噴樁的支承式與懸浮式對沉降的影響

　　石化西路K0+100~K0+185.2段試驗表明，在樁長11m范圍內(nèi)的沉降量與樁尖以下沉降的比值達(dá)1：1.5。查閱其它資料也證明，當(dāng)粉噴樁打穿軟土層進(jìn)入較硬的持力層沉降很少;若未打穿軟土層，成為懸浮式時沉降就大。地基的過大沉降，說明樁尖下臥軟土層的沉降還相當(dāng)大，而且持續(xù)時間較長，將不得不重新進(jìn)行處理甚至報廢。目前高速公路不斷向沿海近海地區(qū)延伸，遇到的深厚軟土越來越多，而且是現(xiàn)有粉噴樁機所達(dá)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的。如何來解決這個問題，除了進(jìn)一步提高機械設(shè)備的性能外，在設(shè)計理論上也需要有一個突破。對下臥層軟土的沉降有一個正確的評估，同時在實踐中探索解決的方法。

　　2、地基土含水量對粉噴樁質(zhì)量的影響

　　粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣主要反映在粉噴樁的強度指標(biāo)上，這不僅與摻入粉體的質(zhì)量、施工工藝、地基土的性質(zhì)有關(guān)，其中尤以含水量的關(guān)系甚為密切。規(guī)范規(guī)定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70%時不宜采用。因為當(dāng)土的含水量小于30%，土中的水份不足以使粉體進(jìn)行水化作用;當(dāng)含水量大于70%時，含水量過高的土壤往往孔隙比大，若按常規(guī)摻入粉體數(shù)量，由于水分過多形成不了足夠強度的水泥土樁體，將嚴(yán)重影響粉噴樁的強度，在這種情況下必須增加粉體的摻入量和采用復(fù)攪的施工工藝。高含水量、水孔隙比和粘粒含量多時，土周邊的束縛力極低，當(dāng)鉆頭反轉(zhuǎn)提升噴灰時，產(chǎn)生一個垂直向擠壓力和一個徑向水平推力，由于土呈流塑狀，束縛力極低，樁體在成形過程中向下及向四周水平向排水，影響形成豎向樁體，通常形成所謂“掉樁”或“下沉”，常為地表下1-2cm。當(dāng)發(fā)生“掉樁”或“下沉”時，只要當(dāng)時采取立即回填土并重新復(fù)噴復(fù)攪，就能克服這種現(xiàn)象，如果不作處理將會造成過大的路基沉降。

　　3、粉噴樁復(fù)合地基承載力和粉噴樁單樁承載力的關(guān)系

　　粉噴樁復(fù)合地基的平均允許承載力公式為：

　　[σ復(fù)合]=a×[σ樁]+(1-a)[σ土]

　　式中：

　　σ復(fù)合--復(fù)合地基地平均允許承載力;

　　a--置換率;

　　σ樁--攪拌樁的允許承力力;

　　σ土--天然地基土的允許承載力。

　　無疑，樁的強度將直接影響復(fù)合地基的強度，假設(shè)樁的強度不斷增加而土的強度依然不變，按照公式的計算，復(fù)合地基的強度也會不斷增加，然而實際情況并不如此。因為粉噴樁從本質(zhì)上來講是屬摩擦樁類，當(dāng)土的強度不變，而且飽合較粘土的強度很低時，在這種情況下，即使不斷增加樁的強度，但總的復(fù)合地基強度也不會隨之增加。這如同一根筷子在漿糊里和一個鋼筋在漿糊里的情況是類同的。只有當(dāng)天然土的強度也增加強時，整個復(fù)合地基的強度才會增加。所以村的強度應(yīng)適度，要和天然土的強度相互匹配。反過來村的強度很低，這當(dāng)然也是不行的。

　　4、樁土置換率及粉體摻入量對復(fù)合地基強度的影響

　　在實際設(shè)計運算時往往提供所要求達(dá)到的復(fù)合地基強度、擬定的粉噴樁強度及天然地基土的強度來求樁的置換率，計算出樁數(shù)，然后布置樁位，再作有關(guān)的驗算。實踐證明若置換率過低，如小于10%往往達(dá)不到設(shè)計要求，甚至全功盡棄。某高速公路采用粉噴樁復(fù)合地基處理，置換率僅為6%～7%，當(dāng)路堤填至設(shè)計標(biāo)高后出現(xiàn)裂縫，不得不重新處理。這說明作為復(fù)合地基的樁土置換率必須大于一定值，否則起不到復(fù)合地基的作用，所以在規(guī)范中定為10%～20%，這是有道理的。同樣粉體的摻入量也需控制在一定值，規(guī)范定為10%～15%。如前所述，當(dāng)軟土中含水量大于70%，必須加大粉體摻入量，否則將形成不了樁體或形成強度達(dá)不到要求的柱體，不能滿足設(shè)計要求。

　　5、復(fù)攪和轉(zhuǎn)速對樁強度的影響

　　大量的施工實踐已充分證明復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。復(fù)攪的作用在于通過充分的攪拌使粉體與粘土及水得到比較完全的接觸和作用，促使樁體的充分形成。同時，鉆頭噴出的粉體一般呈現(xiàn)沖狀，若不充分進(jìn)行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀，形成一種"夾生"，對樁的強度不利。如承受水平推力截止水作用的話，應(yīng)進(jìn)行全程復(fù)攪，若作為路基加固只承受垂直向力作用，也可以只復(fù)攪上部1/3的樁體。為了提高工效，粉噴鉆機時可以提高轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)反轉(zhuǎn)提升噴粉攪拌時切莫快速旋轉(zhuǎn)和提升;否則將會嚴(yán)重影響攪拌的均勻性和足夠粉量的摻入。

　　6、粉體噴入的計量

　　樁的質(zhì)量與粉體摻入量的多少有直接的關(guān)系，如何計量粉體便成為關(guān)鍵。從理論上講，氣體和固體雙相流的計量具有很大難度，但又非常重要，目前便用的灰罐體積測量法、電子秤稱重法、彈簧秤稱重法等均不是很理想的計量方法。最近某些單位通過對粉噴樁新型計量裝置的研制，提出了氣固雙相流稱量計量，它可以較大程度地克服現(xiàn)有計量裝置所產(chǎn)生的誤差，同時也提出了改進(jìn)目前電子秤稱重的方案，從而使得粉噴樁施工工藝更趨完善，質(zhì)量更加可靠。

　　7施工質(zhì)量管理

　　粉噴樁是水泥與地基地的攪拌產(chǎn)物，天然地基土的性質(zhì)、水泥劑量、攪拌機械性能與工藝等幾方面將綜合影響成樁質(zhì)量(強度與均勻性)。粉噴樁的質(zhì)量關(guān)鍵在于每根樁都有足夠的粉噴量以及噴粉與攪拌的均勻程度。這首先要解決機具問題，同時管理成樁操作。

　　(1)施工過程中的質(zhì)量控制

　　施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制噴粉和停粉時間，每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴粉，以確保噴粉連續(xù)性，嚴(yán)禁在尚未噴粉的情況下鉆桿的提升作業(yè)。隨時檢查施工記錄，確保水泥噴量達(dá)到設(shè)計要求。儲粉罐內(nèi)的儲灰量不應(yīng)少于500㎏，若儲粉量小于上述質(zhì)量時，不得進(jìn)行下一根樁的施工。

　　(2)成樁后質(zhì)量檢查開挖檢查：最后一根成樁7天后，進(jìn)行基坑開挖，基坑開挖要人工進(jìn)行。對攪拌樁頭小心清理。觀察樁頂質(zhì)量，粉噴樁攪拌均勻，樁位、樁徑、樁數(shù)符合設(shè)計要求，樁體水泥土膠結(jié)堅硬，按徑高比為1，取樁體進(jìn)行無側(cè)限抗壓強度試驗。

　　(3)取芯檢查：對樁進(jìn)行取芯及輕便觸探檢查。

　　從測試結(jié)果可以看出，粉噴樁樁頂較松散，強度偏低，一般在0～1。5米內(nèi)均呈松散團塊狀。1。5～6。5米處樁強度較高，樁質(zhì)量均勻。這是因為在成樁過程國，當(dāng)提升桿開升將近地表時，因側(cè)向土壓力較小，造成攪拌質(zhì)量較差，因此確定采用深層攪拌法處理的工地，其場地整平標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計確定的基底標(biāo)高再高出0。5米。

　　小結(jié)：

　　加強施工過程的試驗檢測，嚴(yán)格控制噴粉量、氣壓等技術(shù)參數(shù)，是確保成樁質(zhì)量的關(guān)鍵;從取芯結(jié)果看，粉噴樁成樁質(zhì)量隨深度增加而變差，設(shè)計時成樁深度不宜大于10m;室內(nèi)配合比的水泥土強度，與樁體取芯強度相差很大，多積累這方面的試驗檢測資料，以找出更合理的二者相關(guān)系數(shù)，將推動粉體攪拌法處理軟基技術(shù)的廣泛應(yīng)用;

　　粉噴樁處理較土地基還處于一種半理論半經(jīng)驗階段，因此大量積累工程的沉降觀察資料，對于完善設(shè)計理論有極大的價值。

　　石化西路市政道路及配套工程一標(biāo)段由于采用上述工工藝處理地基，行車一年來，沒有發(fā)生路基不均勻沉陷，質(zhì)量等到業(yè)主和社會的認(rèn)可，于2011年評為大連市星海杯獎(市優(yōu)質(zhì)工程)。