摘要：水泥粉噴樁技術(shù)具有適應(yīng)面廣、成本低、施工難度不大、不留地下暗瘤等優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)闡述了在粉煤灰場區(qū)水泥粉噴樁復(fù)合地基處理的施工工藝和質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：粉煤灰場區(qū)；水泥粉噴樁；復(fù)合地基處理

1 前言

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，各種地基處理方式得到了廣泛應(yīng)用。在粉煤灰堆場區(qū)土層如何保證地基基礎(chǔ)的安全，加快施工進(jìn)度，充分利用現(xiàn)有地質(zhì)條件，提高地基的承載力是新的課題。我公司在湖南岳陽華能電廠二期工程(2×300MW機(jī)組)主廠房及化學(xué)水處理工房區(qū)域成功應(yīng)用了水泥粉噴樁地基處理技術(shù)，共計(jì)施工3150根水泥粉噴樁，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

2 工程地質(zhì)及地基處理方案的選擇

湖南岳陽華能電廠二期工程(2×300MW機(jī)組)主廠房化學(xué)水處理工房區(qū)域地質(zhì)主要為人工填土(主要為一期工程生產(chǎn)所堆積的粉煤灰)、粉土和粉質(zhì)粘土。樁尖持力層為第四系更新統(tǒng)沖積層(Q3al)，為硬塑粘土層。

針對本工程的特點(diǎn)，提出過采用夯擴(kuò)樁、混凝土灌注樁、靜壓管樁等方案，但因夯擴(kuò)樁振動(dòng)及噪音太大，混凝土灌注樁有“縮頸”現(xiàn)象，靜壓管樁造價(jià)較高等原因，這些方案均被否定，最后決定采用水泥粉噴樁與樁間土形成復(fù)合地基的地基處理方案。

3 施工準(zhǔn)備工作

3．1材料準(zhǔn)備：噴粉使用的粉體固化劑為32．5級普通硅酸鹽水泥，入罐時(shí)應(yīng)經(jīng)篩網(wǎng)過篩，最大粒度不超過5mm，不得含有紙屑、塑料布、石子等雜質(zhì)；

3．2機(jī)具設(shè)備的準(zhǔn)備：噴粉樁機(jī)及配套水泥罐子、灰罐及噴粉系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)等。噴粉樁機(jī)由液壓步履式底架、井架和導(dǎo)向加減壓機(jī)構(gòu)、鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、鉆具、液壓系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部分組成。

3．3技術(shù)準(zhǔn)備：進(jìn)行圖紙會(huì)審，編制好單項(xiàng)施工方案，對施工隊(duì)組進(jìn)行技術(shù)與安全交底。

3．4其他準(zhǔn)備工作：主要是對施工操作人員進(jìn)行一次專門的培訓(xùn)。

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4．1粉噴樁施工工藝流程

3．2粉噴樁施工操作要點(diǎn)

3．2．1組裝架立噴粉樁機(jī)，檢查主機(jī)各部的連接，液化系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)各部分安裝高度情況及灰罐、管路的密封連接情況是否正常，做好必要的調(diào)整和堅(jiān)固工作，排除異常情況后，方可進(jìn)行操作。

4．2．2成樁時(shí)，先用噴粉樁機(jī)在樁位鉆孔，至設(shè)計(jì)要求深度后，將粉噴鉆頭以1.0～1.2m/min速度邊旋轉(zhuǎn)邊提升，同時(shí)邊通過噴粉系統(tǒng)將水泥通過鉆桿端噴嘴定時(shí)、定量攪動(dòng)的土體噴粉，使土體和水泥進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌稀?/p>

4．2．3樁體噴粉要求一氣呵成，不得中斷，每根樁宜裝一次灰并攪噴完。噴粉嘗試在鉆桿上標(biāo)線控制，噴粉壓力控制在0.5～0.8Mpa。

4．2．4施工中送灰一定要連續(xù)，若一旦因故中斷，當(dāng)攪拌機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)，為防止斷樁，將攪拌軸下沉0.5m再繼續(xù)制樁。

4．2．5當(dāng)鉆頭提升到高于樁頂面約500mm，噴粉系統(tǒng)停止向孔內(nèi)噴射水泥時(shí)，樁體即告完成。為保證質(zhì)量，上部1.5～2.5m可復(fù)鉆孔噴粉一次。

4．2．6水泥摻入量上部1/3不少于22％，下部2/3為16％，水泥含量每米50-51kg，每三層應(yīng)進(jìn)行復(fù)攪。

4．2．7重復(fù)上、下攪拌，為使軟土和水泥粉體攪拌均勻，第二次再次將攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)下沉，再次攪拌，當(dāng)攪拌頭端接近樁頂位置時(shí)，持續(xù)攪拌3min后才拔出攪拌頭，復(fù)攪長度為設(shè)計(jì)樁長的1/3。

4．2．8嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，確保軸線位置、設(shè)計(jì)深度、樁徑、垂直度、鉆桿傾斜度、單位噴粉量的允許偏差。要求樁軸線偏移(縱橫方向)不大于1mm，鉆桿傾斜度不超過1％，樁長不小于設(shè)計(jì)規(guī)定，單樁噴粉量的允許偏差在8％以內(nèi)。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

5．1遵守下列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范：《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)—標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-200 1)：《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202-200D；《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》(SDJ69-87)。

5．2各方面的質(zhì)量控制要點(diǎn)

5．2．1施工設(shè)備和施工質(zhì)量控制

5．2．1．1鉆機(jī)：鉆機(jī)是粉體噴射攪拌法施工的主要機(jī)械，它必須滿足：①動(dòng)力大、扭矩大和符合大直徑鉆頭成樁要求，鉆頭直徑一般與水泥粉噴樁的直徑相同；②具有正向鉆進(jìn)，反轉(zhuǎn)提升的功能；③具有反轉(zhuǎn)提升時(shí)能勻速提升、均勻攪拌、勻速噴粉等功能。

5．2．1．2粉體發(fā)送器：粉體發(fā)送器是定時(shí)發(fā)送粉體材料的設(shè)備，它是粉體噴射攪拌法加固施工機(jī)械中的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理為：由空氣壓縮機(jī)送來的壓縮空氣，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，壓縮空氣進(jìn)入“氣水分離器”使壓縮空氣中氣水分離，然后“干風(fēng)”送到粉體發(fā)送器喉管與“轉(zhuǎn)鼓”里輸出的粉體混合，成為氣粉混合體，進(jìn)入鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)龍頭，經(jīng)空心鉆桿由鉆頭噴出，使水泥粉經(jīng)鉆葉與軟土拌和。

粉體的定量輸出，由轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制。施工時(shí)根據(jù)配合比確定摻入比和鉆頭提升速度及鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速，并選定合適的粉體發(fā)送量(確定轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速)。

每根樁水泥總量噴入多少，由灰罐電子稱控制。噴粉過程中認(rèn)真做好粉量記錄，確保摻入量符合設(shè)計(jì)要求，一般摻入量采用15％～16％。

5．2．1．3空氣壓縮機(jī)：粉噴樁水泥的噴出，是以空氣壓縮機(jī)作為風(fēng)源。空氣壓縮機(jī)的選定主要由加固工程的地質(zhì)條件及加固深度所決定，但平常采用的空氣壓縮機(jī)壓力不大，為0.2～0.4MPa，其風(fēng)量也不宜太大，一般為1.6～2.0m³。

5．2．1．4攪拌鉆頭：粉體噴射攪拌法憑借鉆頭葉片的攪拌作用將使灰粉與軟土混合，因此，攪拌鉆頭的形狀直接影響灰、土的攪拌效果。攪拌鉆頭的形狀要保證在反向旋轉(zhuǎn)提升時(shí)，對樁中土體有壓密作用，而不是將灰、土向地面翻升而降低樁體質(zhì)量。

5．2．1．5計(jì)量裝置及動(dòng)力設(shè)備：計(jì)量裝置在粉噴樁施工過程中起到質(zhì)量監(jiān)測的作用，施工前必須標(biāo)定，施工過程中要有專人監(jiān)控記錄。施工過程中監(jiān)測一般包括深度計(jì)、電子稱、各種壓力表、電壓表讀數(shù)等。電壓表、電流表主要反映鉆頭鉆進(jìn)過程中的受力情況，從中可判別鉆頭經(jīng)過地層的情況。

5．2．2施工工藝方面的質(zhì)量控制

5．2．2．1施工準(zhǔn)備：施工準(zhǔn)備主要是進(jìn)場道路準(zhǔn)備、施工作業(yè)面準(zhǔn)備和備料準(zhǔn)備。

5．2．2．2工藝性試樁：粉噴樁正式施工前要先施工3～6根樁進(jìn)行工藝性試樁，以確定：①要穿過軟土層的實(shí)際深度：②了解各軟土的阻力，以確定鉆進(jìn)及提升速度和噴粉量。在實(shí)際工作中根據(jù)其抽芯質(zhì)量情況發(fā)現(xiàn)，對含水量較大的軟土，提升速度要慢，風(fēng)量要大才能保證成樁質(zhì)量；對砂層，特別是粗砂層，提升速度應(yīng)較淤泥層快，風(fēng)量應(yīng)較淤泥層的小。

5．2．2．3各主要工序的質(zhì)量控制要點(diǎn)：

①樁基就位：根據(jù)設(shè)計(jì)，確定加固放置機(jī)體位置的基礎(chǔ)(即加墊砂層)，使攪拌樁機(jī)機(jī)軸保持垂直，以防打斜樁，影響樁基承載力。

②下鉆：啟動(dòng)攪拌樁機(jī)，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)。為不致于堵塞噴射口，此時(shí)并不噴射加固材料，而是噴射壓縮空氣，可使鉆進(jìn)順利，減小負(fù)載扭距。隨著鉆進(jìn)，準(zhǔn)備被加固的土體在原位受到攪動(dòng)。

③提升鉆頭并反轉(zhuǎn)：在提升過程噴粉攪拌，通過粉體發(fā)送器將水泥粉噴射入攪拌的土體中，使土體和水泥沿深度方向充分拌和。要根據(jù)地質(zhì)情況，決定提升速度，以得到較均勻的水泥土樁，提升速度根據(jù)試樁參數(shù)確定。

④提升結(jié)束：當(dāng)鉆頭提升到距地面30～50cm時(shí)，發(fā)送器停止向孔內(nèi)噴射粉料，成樁結(jié)束。這時(shí)由于裝置的回路是封閉的，粉體不會(huì)向空中噴射和飛散。在向土體噴射過程中的最后階段，在攪拌鉆頭距地面30cm處停止噴粉，粉粒不會(huì)溢出地面。一般在設(shè)計(jì)樁頂預(yù)加50cm樁長作為破除樁頭用。

⑤復(fù)拌：停止噴粉，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)，直至設(shè)計(jì)深度的1/3處，再邊提升邊反向旋轉(zhuǎn)，使土體和粉體充分拌和，土體被充分粉碎，水泥粉被均勻地分散在樁土中，復(fù)拌的深度一般位設(shè)計(jì)樁長的1/3，復(fù)拌是保證成樁均勻和提高樁體強(qiáng)度的有效措施。

5．2．3質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收

5．2．3．1基本要求：水泥的標(biāo)號要符合設(shè)計(jì)要求，要按成樁試驗(yàn)所確定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工；嚴(yán)格控制噴粉時(shí)間、停粉時(shí)間及水泥噴入量，確保粉噴樁的長度；樁體上部1/3的樁長范圍內(nèi)必須進(jìn)行2次攪拌，確保樁體質(zhì)量：發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時(shí)，應(yīng)整樁復(fù)打：噴粉中斷時(shí)復(fù)打的重疊孔段應(yīng)大于1m。

5．2．3．2樁體質(zhì)量檢驗(yàn)：樁長及強(qiáng)度檢測應(yīng)以取芯為準(zhǔn)，也可以取芯和輕便觸探聯(lián)合檢測，取芯抽檢率為2％，輕便觸探抽檢率為5％。