粉噴樁是利用水泥干粉作為固化劑,在利用粉體噴射攪拌機(jī)械在鉆孔過程中,用壓縮空氣將粉狀加固料以霧狀噴入被加固的軟土中,憑借特別的鉆頭葉片的旋轉(zhuǎn),使加固料與原位土強(qiáng)制攪拌混合,加固料吸水后進(jìn)行一系列的物理化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié),形成整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好和足夠強(qiáng)度的樁體,這種樁體連同樁間土共同形成復(fù)合地基。但由于受工程地質(zhì)條件的不同,操作者技術(shù)水平的差異,施工工藝不統(tǒng)一,施工設(shè)備性能、人在施工過程中的過多介入等影響,加之深層攪拌樁施工屬地下隱蔽工程,對其施工質(zhì)量仍缺少一種成本低而又快捷高效、準(zhǔn)確的檢測手段,因而導(dǎo)致施工質(zhì)量難以實時控制,而一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題再采取補救措施,不但要消耗大量的人力物力,而且勢必影響整個工程的進(jìn)度,所以如何對施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制顯得尤為重要。
一 影響樁體質(zhì)量的因素
影響水泥粉噴樁攪拌樁的因素眾多,包括工程地質(zhì)條件及土質(zhì)條件、加固料配方的合理性、設(shè)計與施工等方面。
(1)固化劑的參入比
在一定的荷載下,一般來說固化劑摻入越多,樁身強(qiáng)度越大,灰土置換率越高。復(fù)合地基承載力是由樁體和樁周土強(qiáng)度共同決定的,若固化劑摻入量過低,對復(fù)合地基承載力提高就不明顯。一般固化劑摻入量占加固土體的7%~15%,但是具體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況、含水量等因素綜合考慮,在設(shè)計之前要通過室內(nèi)實驗資料,取用稍高于設(shè)計要求的摻入量作為設(shè)計摻入量。
(2)粉噴樁的樁長
粉噴樁施工樁長必須滿足設(shè)計樁長的要求,然而由于施工機(jī)械上沒有深度檢測裝置,監(jiān)理人員也不可能始終守在鉆機(jī)旁邊,少數(shù)機(jī)組操作人員在鉆頭未到達(dá)設(shè)計深度或復(fù)攪深度時就進(jìn)行提升作業(yè),造成樁長不足或復(fù)攪深度不夠,追求進(jìn)度影響工程施工質(zhì)量?;蛘唠m然鉆頭已達(dá)到設(shè)計深度,提升時進(jìn)行不噴粉或少噴粉以謀取非法的水泥費用,造成樁長不足,由于軟土的靈敏性比較高,軟土被擾動后液化又不噴水泥,其后果比地基不加固更嚴(yán)重。這也是以往造成工程事故的主要原因。由于粉噴樁啟動到水泥從鉆頭的噴粉口噴出,要經(jīng)過較長的輸送管道。這里有一個時間滯后問題,輸送管道越長,時間滯后越大,一般滯后時間為1-2分鐘,所以當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計深度就進(jìn)行噴粉及提升作業(yè),不考慮時間滯后就會造成下部樁段無水泥的情況。正確的操作是應(yīng)在鉆頭到達(dá)設(shè)計深度前1-2分鐘前啟動噴粉機(jī),以保證鉆頭提升時水泥已到噴粉口。
(3)水泥噴入量
影響水泥噴入量的因素很多,包括地層土質(zhì)條件、噴粉時的壓力等,這些因素可導(dǎo)致水泥噴入量或大或小,為了滿足設(shè)計的水泥噴入量,噴粉時就必須進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
(4)地基含水量
粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣主要反映在粉噴樁的強(qiáng)度指標(biāo)上,含水量的影響很大。水工建筑物由于基礎(chǔ)埋置較深,必須采取可靠的排水措施,以降低地下水位。粉噴樁施工時,應(yīng)對設(shè)計樁深范圍內(nèi)的地下土層含水量進(jìn)行取樣試驗,通過調(diào)整地下水排量,使地下土層保持適宜的含水量。規(guī)范規(guī)定,地基土的天然含水量在小于30 %時. 土中的水分不足以使粉體進(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空隙比大,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(qiáng)度的水泥土樁體. 將嚴(yán)重影響粉噴樁的強(qiáng)度,此時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、大孔隙比和粘粒含量多時,土周圍的束縛力極低,當(dāng)鉆頭反轉(zhuǎn)提升噴灰時,產(chǎn)生一個垂直向下擠壓力和一個徑向水平推力,由于土呈塑狀. 束縛力極低,樁體形成所謂“掉樁”或“下沉”,常為地表下1 m~2 m。當(dāng)發(fā)生“掉樁”或“下沉”時. 只要當(dāng)時采取立即回填并重新復(fù)噴復(fù)攪,就能克服這種現(xiàn)象,否則,會造成過大的地基沉降。
二 施工中的質(zhì)量控制方法
(1)施工放樣控制
施工前,根據(jù)設(shè)計參數(shù)在施工平面畫布樁圖,依布樁圖放出施工區(qū)域大樣,在每區(qū)域按設(shè)計樁距進(jìn)行樁位放樣。放樣順序從四周邊開始向中心進(jìn)行,相鄰兩根樁須間隔。
(2)樁端持力層控制
粉噴樁宜盡量打至持力層上,并且進(jìn)入持力層50cm左右。在施工過程中,樁底設(shè)計標(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,則會有較大的工后沉降量,由于排水不暢,預(yù)壓很長時間也很難穩(wěn)定。因此粉噴樁實際施工樁長應(yīng)按進(jìn)人持力層控制。判別是否進(jìn)人持力層的方法可由鉆機(jī)鉆到最深時的下鉆速度和電流表的讀數(shù)來判定,當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)時電流表讀數(shù)明顯上升時,說明已進(jìn)入持力層。