石風(fēng)軍

（邢臺(tái)市信都區(qū)地方道路管理站，河北 邢臺(tái) 054001）

0 引言

高速公路工程建設(shè)受軟土路基的直接影響，規(guī)范化地開展軟土路基增強(qiáng)處理，能有效提升公路基礎(chǔ)的承載能力，保證高速公路的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，粉噴樁在高速公路軟基處理中得到了廣泛應(yīng)用，規(guī)范使用粉噴樁施工技術(shù)，能通過固化劑材料應(yīng)用，改善軟土物化性質(zhì)和原有土層結(jié)構(gòu)，由此形成復(fù)合地基，提升地基的穩(wěn)固性。本文結(jié)合工程實(shí)例分析其施工要點(diǎn)，并通過質(zhì)量檢測(cè)確定其實(shí)施效果，從而保證高速公路軟基處理質(zhì)量。

1 粉噴樁加固原理及技術(shù)特征

1.1 加固原理

作為高速公路工程建設(shè)中較為常用的一種地基加固方式，粉噴樁能在規(guī)范使用石灰、水泥等固化劑材料的基礎(chǔ)上，通過深層攪拌的方式使軟土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并由此固結(jié)，以提升基礎(chǔ)的承載能力。一般經(jīng)粉噴樁施工后，軟土的水穩(wěn)性會(huì)逐漸增強(qiáng)，地基穩(wěn)固性也有所提升。在粉噴樁施工中，若水泥摻入量不足，則會(huì)出現(xiàn)土體顆粒與水泥間反應(yīng)不足的問題，影響軟土固化效果和整體的穩(wěn)定性，對(duì)此，摻入水泥的用量應(yīng)在5%以上，以提升整體的固化效果[1]。

1.2 技術(shù)特征

現(xiàn)階段，粉噴樁施工技術(shù)在高速公路軟基處理中應(yīng)用廣泛，從施工過程來看，該技術(shù)的應(yīng)用特征表現(xiàn)為：一方面，粉噴樁施工具有操作簡(jiǎn)單、整體高效的特點(diǎn)，在項(xiàng)目建設(shè)中，通過各種工藝環(huán)節(jié)的緊密控制，能有效地提升軟土基的加固效果。另一方面，粉噴樁是一種綠色的施工方式，其施工噪聲小，對(duì)周圍環(huán)境的擾動(dòng)較輕，符合新時(shí)期可持續(xù)發(fā)展的要求。此外，在軟基項(xiàng)目處理中，粉噴樁施工具有較強(qiáng)的靈活性，即能結(jié)合軟基實(shí)際情況選擇加固方式，使軟基加固操作的針對(duì)性更強(qiáng)，有效地減少了資源浪費(fèi)現(xiàn)象，提升了地基加固的整體質(zhì)量和效益。

2 基于高速公路軟土路基處理的粉噴樁施工要點(diǎn)

粉噴樁施工流程如圖1所示[2]。

圖1 粉噴樁施工流程

2.1 施工準(zhǔn)備

在項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)做好施工材料、設(shè)備的準(zhǔn)備工作，施工材料包含水泥、白石灰等固化劑材料，所選水泥為普通硅酸鹽水泥，不得受潮或結(jié)塊。施工設(shè)備準(zhǔn)備中，應(yīng)準(zhǔn)備空壓機(jī)、粉噴樁鉆機(jī)設(shè)備，做好設(shè)備規(guī)格、性能的檢查控制，確保其滿足后續(xù)施工需要。應(yīng)做好軟基基礎(chǔ)情況調(diào)查，掌握軟弱基礎(chǔ)承載能力、富水情況等指標(biāo)，結(jié)合調(diào)查內(nèi)容開展粉噴樁施工方案設(shè)計(jì)，且施工方案應(yīng)交由主管部門審核，審核通過后還應(yīng)進(jìn)行施工人員技術(shù)交底，確保施工人員掌握具體操作要點(diǎn)。在初期階段還應(yīng)開展粉噴樁強(qiáng)度試驗(yàn)，通過試驗(yàn)檢測(cè)水泥土配合比、摻量等參數(shù)，并控制水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于1MPa。

2.2 基層處理和放線測(cè)量

高速公路軟土地基增強(qiáng)處理初期階段，應(yīng)規(guī)范化進(jìn)行基層處理工作。施工人員應(yīng)通過設(shè)置排水設(shè)施，降低地表水位，及時(shí)清理基層的垃圾、雜草。若施工區(qū)域有低洼情況，需回填與施工路段土質(zhì)相同的填土，完成填土后應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行碾壓，以保證路基的平整性和承載能力，填土壓實(shí)度在85%以上。

完成填土施工后，施工人員應(yīng)借助全站儀等設(shè)備開展放線測(cè)量及定樁工作，并用水準(zhǔn)儀確定樁體標(biāo)高，以確定最終的樁位。測(cè)量放線過程中，施工人員應(yīng)在考慮所處地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)情況的基礎(chǔ)上，可對(duì)特殊軟土路基進(jìn)行標(biāo)注；在樁體定位過程中，應(yīng)做好樁間距的準(zhǔn)確標(biāo)記，控制各樁之間的測(cè)量誤差，一般要求樁位間的誤差在5cm以內(nèi)。

2.3 成樁試驗(yàn)

為從源頭上確保粉噴樁施工的規(guī)范性，提升項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量，在鉆進(jìn)成樁及粉噴樁施工期間，應(yīng)規(guī)范化地開展成樁施工。成樁試驗(yàn)中，試驗(yàn)檢測(cè)的樁數(shù)應(yīng)不小于5根，且在整個(gè)試驗(yàn)過程中，需準(zhǔn)確記錄存在問題的試驗(yàn)樁數(shù)據(jù)，并與專業(yè)人員進(jìn)行分析探討，找出問題成因并從根源上予以解決，以保證后續(xù)施工操作的規(guī)范性。

2.4 鉆機(jī)定位及鉆進(jìn)施工

鉆機(jī)定位及鉆進(jìn)是粉噴樁施工的重要環(huán)節(jié)，鉆機(jī)就位前，需復(fù)測(cè)樁位，避免樁位移動(dòng)。鉆機(jī)就位過程中，應(yīng)規(guī)范安裝鉆機(jī)，并檢查鉆機(jī)水平度，使鉆機(jī)處于水平穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；施工人員應(yīng)借助全站儀、水準(zhǔn)儀精準(zhǔn)檢測(cè)鉆桿的垂直度，鉆機(jī)鉆桿的操作誤差應(yīng)小于1.5%；同時(shí)，應(yīng)在鉆機(jī)的支座處安裝較大面積的鋼板，保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性。還應(yīng)及時(shí)檢查運(yùn)行狀態(tài)的鉆機(jī)垂直度情況，對(duì)發(fā)生偏移的鉆機(jī)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以使鉆機(jī)保持在正常工作狀態(tài)，并使樁基底盤與接觸網(wǎng)位置達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

粉噴樁鉆進(jìn)施工多依靠電機(jī)和空氣壓縮機(jī)完成，在具體施工中應(yīng)做好鉆機(jī)工作狀態(tài)的有效控制。一方面，鉆進(jìn)設(shè)備在作業(yè)時(shí)應(yīng)保持均勻、衡速施工，一般鉆機(jī)電壓、電流分別控制在380V 和80A，同時(shí)應(yīng)按照45～70r/min 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鉆桿轉(zhuǎn)速控制，保持整體的鉆進(jìn)速度控制在2.8m/min，鉆進(jìn)至孔底時(shí)，應(yīng)控制轉(zhuǎn)速將至0.8m/s，然后進(jìn)行反轉(zhuǎn)提升。另一方面，按照三角定點(diǎn)方式完成樁體定位后，施工人員應(yīng)規(guī)范操作鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，鉆進(jìn)施工過程中，定期檢查噴射裝置的通暢度，防止因空氣壓縮產(chǎn)生堵塞問題。

2.5 粉噴成樁

粉噴成樁是粉噴樁作業(yè)使關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著軟基處理的整體質(zhì)量。①粉噴成樁應(yīng)嚴(yán)格按照成樁試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)控制水泥用量，噴粉量一般控制在35～60kg/m，攪拌成樁環(huán)節(jié)的水泥用量稍大于一根成柱所需水泥量，且水泥整體用量應(yīng)不小于5%。②噴粉時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守平穩(wěn)均勻的原則，實(shí)現(xiàn)水泥和軟土的充分混合。③在水泥、白石灰等加固料應(yīng)用中，應(yīng)重視粉噴壓力控制，粉噴水泥、白石灰時(shí)，送粉壓力需控制在0.25～0.4MPa，當(dāng)鉆機(jī)提升到離樁頂30cm處時(shí)，應(yīng)停止噴粉。④為進(jìn)一步提升粉噴樁的成樁質(zhì)量，還應(yīng)重視后續(xù)的重復(fù)攪拌作業(yè)。通過充分?jǐn)嚢?，使固化劑與軟土良好融合，提升軟土地基的穩(wěn)定性。⑤成樁后，施工人員應(yīng)系統(tǒng)開展成樁質(zhì)量檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理質(zhì)量不合格的粉噴樁，以提升工程項(xiàng)目整體施工質(zhì)量，為高速公路工程建設(shè)創(chuàng)造穩(wěn)定基礎(chǔ)[3]。

3 基于高速公路軟土路基處理的粉噴樁質(zhì)量檢測(cè)

3.1 靜荷載試驗(yàn)

靜荷載試驗(yàn)是粉噴樁施工質(zhì)量檢測(cè)的常用方式，能較好地模擬樁身實(shí)際受荷條件，得到樁體的實(shí)際承載能力，且從質(zhì)量檢測(cè)結(jié)構(gòu)來看，靜荷載試驗(yàn)所確定的粉噴樁承載能力較為準(zhǔn)確、可靠。使用靜荷載試驗(yàn)檢測(cè)粉噴樁質(zhì)量時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的事項(xiàng)：

（1）應(yīng)嚴(yán)格控制靜荷載試驗(yàn)的時(shí)間，一般在施工28d 后開始進(jìn)行靜荷載試驗(yàn)，并且在試驗(yàn)中，應(yīng)準(zhǔn)確繪制P-S曲線，以確定樁體的極限或容許承載能力。

（2）在靜荷載試驗(yàn)中，應(yīng)注重試驗(yàn)設(shè)備的系統(tǒng)選擇，一般除千斤頂、荷重傳感器外，位移傳感器、百分表等都是靜荷載試驗(yàn)的常用工具，應(yīng)保證這些試驗(yàn)設(shè)備的精準(zhǔn)性，提升粉噴樁荷載檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

（3）靜荷載試驗(yàn)多采用人工加荷方式，試驗(yàn)過程中，應(yīng)按照逐步加荷的方式進(jìn)行控制，避免造成超荷載變形問題。

（4）靜荷載試驗(yàn)的費(fèi)用較高，且工作量較大，若只進(jìn)行少量粉噴樁抽采，可使用該方法進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 鉆孔取芯檢測(cè)

采用鉆孔取芯法也能對(duì)粉噴樁的施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這種檢測(cè)方式具有直觀、有效的優(yōu)勢(shì)。在鉆孔取芯法質(zhì)量檢測(cè)方法應(yīng)用中，首先應(yīng)注重芯標(biāo)的系統(tǒng)控制，一般鉆芯標(biāo)的直徑應(yīng)大于10cn，以減少對(duì)試件的影響。其次當(dāng)進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，可選擇立方體塊試件，確保試件的規(guī)格保持在7.07cm×7.07cm×7.07cm，或使用圓柱體芯樣試驗(yàn)。最后應(yīng)嚴(yán)格地控制鉆芯取樣的范圍、數(shù)量，一般采用鉆孔取芯法檢測(cè)粉噴樁施工質(zhì)量時(shí)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到該方法不適宜做大面積檢測(cè)，故而應(yīng)嚴(yán)格選擇鉆芯位置，確保鉆芯所取樣品的代表性，最大限度地提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，保證粉噴樁的施工質(zhì)量。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法

樁身水泥土強(qiáng)度、攪拌均勻性和樁長(zhǎng)是粉噴樁質(zhì)量評(píng)價(jià)的三個(gè)基本要素[4-6]。為實(shí)現(xiàn)這三個(gè)要素的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，可通過標(biāo)準(zhǔn)貫入法進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。在水泥樁強(qiáng)度檢測(cè)中，一般借助標(biāo)準(zhǔn)貫入法可準(zhǔn)確獲取樁體的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，通過評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與無線側(cè)抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，可準(zhǔn)確判斷7d 齡期和28d 齡期的粉噴樁水泥土強(qiáng)度。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法下，通過取芯、觀察、描述等操作，還能準(zhǔn)確了解水泥土的均勻性。若有必要，還可在試驗(yàn)室進(jìn)行芯樣的抗壓試驗(yàn)，確定其整體的強(qiáng)度。

此外，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法能準(zhǔn)確掌握粉噴樁貫穿樁底的長(zhǎng)度。為提升粉噴樁質(zhì)量檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法應(yīng)用中，還應(yīng)注意以下要點(diǎn)：

（1）在粉噴樁施工中，受鉆桿影響，其粉體呈扇形噴射，故而樁體的中心存在一定的盲區(qū)，故而在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)中，應(yīng)選擇離樁中心2/5處鉆孔貫入。

（2）就粉噴樁本身而言，其直徑多處于50cm，且樁長(zhǎng)保持在10m左右，在鉆孔貫入過程中，應(yīng)在這一范圍進(jìn)行操作，確保貫入鉆桿的傾斜度保持在1%以內(nèi)。

（3）在貫入擊數(shù)和強(qiáng)度分析中，應(yīng)注重其擾動(dòng)系數(shù)的分析，一般在28d齡期時(shí)，應(yīng)將控制器擾動(dòng)系數(shù)控制在0.3～0.5。

4 結(jié)語(yǔ)

軟土路基處理是高速公路工程條件建設(shè)的難點(diǎn)所在，采用粉噴樁工藝能快速有效地提升軟土路基的承載能力。公路施工人員應(yīng)深刻認(rèn)識(shí)粉噴樁的作業(yè)原理和特征，結(jié)合工程實(shí)際，做好施工準(zhǔn)備、基層處理和放線測(cè)量、成樁試驗(yàn)、鉆機(jī)定位及鉆進(jìn)施工、粉噴成樁等環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)控制，并嚴(yán)格開展成樁質(zhì)量檢測(cè)，提升軟土路基施工質(zhì)量，保證軟土路基承載能力，推動(dòng)高速公路工程的可持續(xù)發(fā)展。