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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，并畫上垂直線。
（4）、在每臺(tái)樁機(jī)的鉆架上畫上鉆進(jìn)刻度線，標(biāo)寫醒目的深度。
（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)量要求的合理摻灰量。
（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、粉噴樁施工過程中監(jiān)理的質(zhì)量控制措施
粉噴樁施工過程中，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)壓很長時(shí)間也很難穩(wěn)定。故粉噴樁實(shí)際施工樁長應(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說，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40米，鉆至樁底后即噴粉提鉆，則樁底實(shí)際少灰長度接近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有強(qiáng)度。復(fù)攪的作用在于通過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)樁長較長、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�；颐妗@進(jìn)、復(fù)攪復(fù)噴至樁底—提升、攪拌至�；颐妗莆�。防止出現(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)場監(jiān)理應(yīng)全過程旁站，旁站過程中，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)場監(jiān)理檢查合格后簽字認(rèn)可。
（3）、現(xiàn)場監(jiān)理應(yīng)在每日施工結(jié)束后對(duì)施工現(xiàn)場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、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。檢測時(shí)，現(xiàn)場監(jiān)理應(yīng)全過程旁站，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)檢測發(fā)現(xiàn)的問題，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��；取芯長度應(yīng)比樁長長50cm左右，以檢驗(yàn)樁底土性狀。
在粉噴樁檢測方法中，應(yīng)以取芯試驗(yàn)為主，通過該方法，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、是否達(dá)到持力層、含灰量的多少等。
結(jié)語
通過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)》編寫委員會(huì) 地基處理手冊(cè) 北京 中國建筑工業(yè)出版社 1993；
[3]：張誠厚、袁文明、戴濟(jì)群 高速公路軟基處理 北京 中國建筑工業(yè)出版社 1998
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