市政道路软土地基采用粉喷桩处理的施工技术探讨__墨水学术,论文

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:136

副标题#e#摘要：随着城市化的发展，城市地区的范围也日益扩大，导致市政道路建设的地质条件也越来越复杂，工程难度不断增加。软土地基承载力低，易产生严重的不均匀沉降，是市政道路建设中经常遇到的需要进行处理的地基。本文从施工机械、施工工序、施工注意事项、施工质量控制以及施工质量检测等方面，针对粉喷桩处理市政道路软土地基的施工技术进行了详细分析，可为实际工程提供参考。
　　关键词：市政道路；软土地基；粉喷桩
　　
　　随着我国国民经济的快速发展，我国市政道路的建设规模日益扩大。而随着城市化的发展，城市地区的范围也日益扩大，导致市政道路建设的地质条件也越来越复杂，工程难度不断增加。其中，软土地基承载力低，在荷载作用下，沉降变形较大，并容易产生严重的不均匀沉降，而且沉降稳定历时较长，是市政道路建设中经常遇到的需要进行处理的地基[1][2]。本文对粉喷桩处理市政道路软土地基的施工技术进行详细分析，为实际的市政道路软土地基处理工程提供参考。
　　1粉喷桩处治软土地基的施工机械
　　粉喷桩施工所用的主要机械包括：钻机、粉体发送器、空气压缩机和钻头[3]。钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械，常采用的钻头一般为由上海探矿机械厂和铁道部第四勘察设计院联合研制型号为GPP系列，如GPP-5型，其动力和扭矩大，钻头直径为0.5m，具有正向匀速钻进、反转匀速提升的功能。
　　粉体发送器是则粉喷桩处理市政道路软土地基的关键设备，它能够通过设置定时地输送粉体材料。压缩空气由空气压缩机输送，经节流阀调节风量后进入气水分离器，从而压缩空气中的气体与水分相分离。分离水分后的“干风”在粉体发送器喉管处，与转鼓中输出的粉体材料相混合，形成气粉混合体，并由钻机的旋转龙头经空心钻杆而喷入地下。粉体材料的定时定量输送设置，由转鼓的转速控制得以实现，施工时，必须根据钻机的速度以及钻头的类型，确定适合的粉体发送量。
　　在粉喷桩施工过程中，空气压缩机为粉体的喷出提供风源，其选型主要由加固工程的地质条件与加固施工的深度决定。由于粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌，气粉混合体需克服喷灰口处土及地下水的阻力而喷入土中，通过搅拌叶片的机械搅拌作用，使灰、土混合，形成加固柱体。因此粉喷桩处治软土地基所用空气压缩机的压力不需要很高，同时空气压缩机的风量也不宜过大。
　　搅拌钻头的主要作用是通过其叶片的搅拌作用使得灰粉与软土混合，因此钻头的形状对于搅拌的效果具有直接影响。一般而言，在钻机反向旋转提升时，钻头的形状应保证对柱中的土地具有压密作用，而不能造成灰土的翻升影响桩体质量。
　　此外，计量装置是用于监测粉喷装施工中粉体输入量的连续性及均匀性的装置，及时掌握钻机在粉喷过程中喷入软土层的水泥数量，它能逐段按层分析粉体的输入量，通过安装在粉体发送机上的调孔装置，使输入量能满足设计要求。
　　2粉喷桩处理软土地基的主要施工工序
　　首先，粉喷桩顶部按标高控制，将指定路段待铺格网范围内已填土推平，以提供打桩作业和水平铺网工作平台；然后，进行桩孔定位。按照设计图纸定下的布桩位置，用石灰或其他标志将拟打桩处标记，相邻两桩位之间误差控制在2cm。接下来进行桩机定位：将深层搅拌机移至桩位，钻头中心对准设计桩位中心(对孔偏差≤2cm)，将钻机调平(钻架垂度偏差≤3度)后再次检查对中情况，同时检查钻头直径、加粉装备情况等，并做好施工前记录准备工作。
　　然后进行成桩施工，这是粉喷桩处治软土地基的最关键施工工序，其具体的操作步骤如下：(1)启动钻机，空压机送风，待钻头转速正常，边旋转边下沉，直至设计深度，钻机钻进速度为0.8m/min，严格控制不超过1.0m/min。若钻进阻力超过机械容许负荷则终止下沉。若钻进阻#p#副标题#e#力小于机械允许负荷则继续下沉，直到钻进阻力超过机械允许负荷终止下沉。这主要是保证粉喷桩支承在砾石层上；(2)调整好空气压力，喷粉机开始喷粉，钻机边提升边搅拌，提升速度为0.8m/min，喷粉量要均匀。到达地面以下20cm(停灰面)时，打开送气阀，然后关闭送料阀，停止喷粉，保持空压机运转，搅拌钻头在原位停止两分钟；(3)将钻机搅拌钻头边旋转边向下钻至设计桩底深度，搅拌速度为50转/min；(4)复搅喷粉提升至地面以下20cm时停止喷粉，并将钻头旋转提升出地表；(5)停止主电机、停止空压机并填写施工记录。启动液压系统，移动桩机到下一个桩位。
　　待粉喷装施工完毕并满足要求后，从打桩分布范围的一端开始沿里程桩号向前摊铺aa050型土工格网，铺网宽度按照设计图纸进行确定。aa050型土工格网出厂宽度为2.5m，土工格网按路基横向一条条铺设，格网与格网的搭接宽度为20cm，并用细铁丝绑扎，用U型钉按1.5米的间距将格网锚固定在填土上，使网张紧。在地基一侧边坡处，格网沿坡面折回反包并压入土中。然后在格网上填土并压实(压实度应达到90%以上)，严格按压实后30cm一层，填筑两层土后，再铺第二层格网，铺网宽度与搭接方法同第一层格网；(9)进行正常的路堤填筑，按有关路基施工技术规范中路堤填筑的要求执行。
　　3粉喷桩处理软土地基的施工注意事项
　　(1)当钻头钻至设计深度后有一定的停滞时间，以保证加固粉料到达桩底；(2)粉喷桩搅拌下沉时尽量不用水冲下沉，宁可放慢钻进；若遇较硬土层下沉较慢时方可适量冲水。因考虑冲水成桩对桩强度的影响，当土层的含水量超过10%时，水泥土的强度会降低10%~15%；(3)地面以下1m范围内粉喷桩搅拌提升宜采用慢速，当喷粉即将出地面时宜停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实；(4)喷粉开始时，应将电子称显示屏置零，使喷粉过程在电子计量显示下进行，喷粉搅拌时，记录人员应随时观察电子称的变化显示，以保证各段(通常以1m为单位)喷粉的均匀；(5)喷粉或喷气中，当气压达到0.45MPa时，喷送管路可能填塞，此时应停止喷粉，断开空压机电源，停止压缩空气，并将钻头提升到地面，查明堵塞原因，予以排除，钻头未提出前不能停止空压机；(6)粉体固化剂入罐必须经筛网过滤，以防止结块入罐导致堵罐。(7)施工中遇电压过低、停电、机械故障等原因造成停机使成桩工艺中断时，必须复打，复打重叠孔段应≥1m，以保证桩的搅拌均匀和桩身强度。
　　4粉喷桩处治软土地基的施工质量控制与检测
　　在粉喷桩处治软土地基的施工过程中，应当从以下一些方面进行施工质量控制：(1)开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据工程要求召开质量管理专题会，不得使用不合格的施工机具；(2)控制钻头的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得到充分搅拌；(3)施工过程中必须随时检查施工记录，并对每一根桩进行质量评定，对于不合格的桩根据其位置、数量等具体情况，分别采用补桩或加强附近工程桩。(4)根据要求选取一定量的桩体进行开挖，检查桩的外观质量、搭接质量和整体性。‘
　　此外，在施工完成后，应进行严格的施工质量检测，以根据检测结果制定相应的处理措施[4]。首先应进行布孔精度检测：布桩误差≤2cm；然后可以用回弹仪检测桩身整体性，看是否具有异常软弱面。在进行强度检测的过程中，主要内容应当包括：(1)桩顶强度检测：用直径为16mm、长度为2m的平头钢筋，垂直放在桩顶。用人力压入≤10cm(龄期28d)。若不满足要求，则表明桩顶施工质量有问题。此时，一般可将桩顶0.5m挖去，再填入100号的混凝土或砂浆。(2)桩身强度检测：采用轻便触探仪在成桩后7d内(超过7d后，用轻便触探已不易在搅拌桩身上取样)进行桩身质量检测，触探点在桩径1/4处。当桩身1d龄期的击数>15击时，表明桩身强度满足设计#p#副标题#e#要求。检测桩数不少于已完成桩数的2%，需要注意的是，轻便触探的深度一般不超过4m。(3)桩身抽样强度检测：用回弹仪或轻便触探仪检测后，对个别有怀疑的桩，于龄期90天后，采用机械抽芯108mm，加工为5cm×5cm×5cm的立方体试件，做无侧限抗压强度试验(抽芯位置在桩径1/4处)，其强度应大于1.2MPa；(4)成桩开挖检测：成桩7天后，开挖桩体，观察桩身搭接质量及搅拌均匀程度，成桩桩径误差≤50mm，垂直度误差≤1.5%，检测频率2%，开挖深度≥1.5m。
　　参考文献
　　[1]刘亚洲.粉喷桩加固城市深厚软土路堤效果实例分析[J].城市道桥与防洪,2007(5)
　　[2]谭海玲.谈粉喷桩法加固软土地基的设计与施工[J].北方交通,2008(7)
　　[3]张育峰.水泥粉喷桩在大别山区软土地基处理中的应用[J].湖南交通科技,2008(1)
　　[4]刘运化.粉喷桩处理软土地基的适应性浅析[J].公路交通科技(应用技术版),2007(9)