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粉噴樁處理軟土地基施工技術(shù)

鉆進(jìn)速度
    粉噴樁一般是采用下鉆鉆進(jìn)、提升噴粉、下鉆復攪和提鉆的施工工藝。成樁的質(zhì)量主要包括四個(gè)方面,即水泥用量合適、噴粉均勻、復攪均勻和樁長(cháng)合適。水泥用量和樁長(cháng)確定后,關(guān)鍵的問(wèn)題是噴粉、復攪是否均勻。持慢速觀(guān)點(diǎn)的認為,速度慢噴粉、復攪均勻,成樁質(zhì)量好 ; 持快速觀(guān)點(diǎn)的認為,下鉆、提升的速度不論快還是慢,每米深度內鉆頭旋轉的次數相差無(wú)幾,快速鉆進(jìn)對成樁的質(zhì)量不會(huì )有什么影響。以武漢 PH-5 機型為例,為了證實(shí)快速鉆進(jìn)的效果,分別在四個(gè)不同地段選擇地質(zhì)條件有差異、樁長(cháng)不一的斷面進(jìn)行了試驗。
結果表明,盡管快速鉆進(jìn)試驗的斷面和樁體標貫取芯抽檢的數量偏少一點(diǎn),但足以說(shuō)明快速鉆進(jìn)對成樁的質(zhì)量還是有保證的。采用快速鉆進(jìn),不僅可有效地控制施工中出現的 “沉樁” 、 “翻淤” 、 “翻灰”等問(wèn)題,同時(shí)還具有降低工程成本、提高工效、縮短施工周期的好處。

    但需要注意的是,快速鉆進(jìn)主要是指下鉆、復攪、提升的速度加快,噴粉的速度適當提高,如果噴粉速度過(guò)快,一旦與孔底壓力不相適應,就有可能出現噴粉不勻和斷樁的問(wèn)題。此外,其他地區粉噴樁施工時(shí),因地質(zhì)、水文等條件不同,采用快速鉆進(jìn)成樁是否有同樣效果,建議在進(jìn)行工藝性試樁的基礎上確定。

    鉆頭的形式及結構
    粉噴樁成樁質(zhì)量較差的原因,除與處理的土層、送灰的壓力、水泥用量等有較大關(guān)系外,與鉆頭的形式和結構也有密切關(guān)系。
    由于施工的地質(zhì)、地層條件不同,粉噴樁噴粉時(shí)的送灰壓力一般在 0.4Mpa 上下,當樁長(cháng)超過(guò) 8m 時(shí),送灰壓力有時(shí)可高達 0.5Mpa~ 0.6Mpa。若將送灰壓力調小,樁體下部又往往送不進(jìn)水泥。究其原因,部分毛病是出在鉆頭上。因為粉噴樁的鉆頭是由兩層蝸輪刀片組成,上下層刀片在平面上相互重疊,封閉較嚴密,樁下部積聚的氣體壓力一旦大于送灰壓力,就會(huì )形成高能量的 “反壓” ,出現 “翻淤” 、 “沉樁” 、 “翻灰”和堵管等問(wèn)題。為了使樁下部積聚的高壓氣體能量得到有效的釋放, 對鉆頭進(jìn)行了 “切口手術(shù)” 。鉆頭改進(jìn)后, “翻淤” 、 “沉樁” 、 “翻灰”和堵管等現象基本得到了改善,土塊切割得細了 ,復攪的程度提高了 ,成樁的質(zhì)量也有所提高。
    水泥用量
    粉噴樁主要是通過(guò)置換軟土及應力集中作用來(lái)提高穩定系數的, 水泥土的強度對于粉噴樁施工的質(zhì)量至關(guān)重要。
    水泥土的強度與水泥的用量、地質(zhì)、土層、地下水、淤泥質(zhì)土的有機質(zhì)含量及黏土黏粒含量等因素有很大的關(guān)系。
    軟土天然含水量≤ 50% 時(shí),水泥用量采用 50kg/m,水泥土的強度一般是可以滿(mǎn)足設計文件 R28=0.80Mpa 要求的;

    當軟土天然含水量>50% 時(shí),水泥用量采用 50kg/m,室內配合比試驗結果普遍偏低,一般僅在 0.4Mpa~ 0.7Mpa之間。因此,根據軟土天然含水量較大的現狀,相應增加水泥用量對提高水泥土的強度和成樁質(zhì)量是很有必要的。

    沉樁
    沉樁條件 : 沉樁多發(fā)生在軟土含水量高、物理力學(xué)指標差的粉噴樁處理路段,即提鉆后樁頭立即下沉或隔段時(shí)間后緩慢下沉,下沉量幾十 cm,多的可達 2m,樁頭形成空洞。
    沉樁原因: 除因樁長(cháng)不夠出現樁頭下沉外,外因是上覆的黏土層土質(zhì)較密實(shí)堅硬,孔隙和裂隙不發(fā)育,樁底積蓄的高壓氣體能量缺少多渠道釋放的空間,表現為樁體周?chē)乇頍o(wú)噴氣冒水、翻泡的現象。內因是送灰時(shí)壓力偏大,多在 0.4Mpa~ 0.5Mpa 或更大一些,樁體成為樁底積蓄的高壓氣體能量釋放的唯一通道。當樁底部積蓄的壓力高于送灰壓力形成 “反壓” ,并通過(guò)樁體釋放時(shí),必然將部分淤泥帶出或噴射出孔口,伴隨產(chǎn)生 “翻淤”和巨響。另外,由于樁下部壓力大,流塑狀軟土層內形成的部分高壓氣團,暫時(shí)占據著(zhù)一定的體積,一旦終孔提鉆高壓氣體釋放將盡,翻淤、噴射出的淤泥塊和原高壓氣團部分的空間在樁體自重壓力的作用下下沉填充,樁頭形成空洞。下沉的樁,經(jīng)鉆探取芯驗證,發(fā)現水泥土中仍殘存著(zhù)少量鴿蛋大小的水泥團和氣孔,水泥土噴灰、復攪不均勻,成樁質(zhì)量較差。
    處理措施和效果 : 在保證正常送灰的前提下,盡量調節和減小送灰壓力; 改進(jìn)鉆頭結構,在刀片邊部切口,給樁底高壓氣體能量提供釋放通道 ; 提高下鉆、噴粉、復攪和提鉆的速度; 出現沉樁時(shí),樁周打一兩根空樁,為施工樁提供釋放能量的空間; 已下沉的樁,提鉆后立即采用水泥土回填并向搭界面下復攪,深度不少于1m。

減壓、提速和改進(jìn)鉆頭是防止沉樁的主要措施,綜合采用這些措施,不僅解決了沉樁問(wèn)題,避免了 “翻淤” ,也減少了堵管。

    翻灰
    翻灰條件 : 翻灰多發(fā)生在軟土含水量小、物理力學(xué)指標稍好以及上覆黏土層較干燥的粉噴樁處理路段以及回填土較厚的軟土處理路段,即提鉆噴灰至軟土層上部 1m~2m 時(shí),水泥粉連同高壓氣體從樁口噴出,少則 10kg 左右,多則 30kg~40kg。有時(shí)水泥粉噴射的高度可達孔口上 2m~3m,這是一種不正常的現象。
    翻灰原因: 同沉樁的一些原因相似,外因是上覆黏土層土質(zhì)較干燥密實(shí),孔隙和裂隙不發(fā)育,樁底積蓄的高壓氣體能量缺少多渠道釋放的空間,表現樁體周?chē)乇聿煌话惴蹏姌短幚砺范危瑹o(wú)噴氣冒水、翻泡的現象。內因是送灰時(shí)壓力偏大,多在 0.4Mpa 或稍大一些。單純減小送灰壓力的話(huà),樁底噴灰很困難,導致樁底無(wú)水泥或噴粉不均勻。由于樁底積蓄的氣體形成高壓,一旦具備了能量釋放的條件,高壓氣體攜帶大量水泥粉噴射出地表。出現翻灰的樁,由于樁下部的高壓氣體積蓄形成了反壓,若不及時(shí)消散部分排除, 反壓大于送灰的壓力時(shí), 往往堵塞噴灰管口,中斷噴粉。凡出現較嚴重翻灰的樁,水泥土噴灰、復攪往往不夠均勻,經(jīng)標貫取芯檢測,成樁質(zhì)量一般都較差。
    處理措施和效果 : 在保證能正常送灰的前提下,盡量調節和減小送灰壓力; 改進(jìn)鉆頭的結構,在刀片邊部切口,給樁底高壓氣體能量提供釋放通道 ; 提高下鉆、噴粉、復攪和提鉆的速度; 出現翻灰樁時(shí),樁周打一兩根空樁,為施工樁提供釋放能量的空間; 為解決土層含水量較小的問(wèn)題, 下鉆時(shí)可適當往孔口內注水, 增加土和水泥的結合能力。

    減壓、提速、注水和改進(jìn)鉆頭是防止翻灰的主要措施,采取這些綜合措施,不僅解決了翻灰的問(wèn)題,還減少了堵管的現象。

    抱鉆或糊鉆
    糊鉆條件 : 糊鉆多發(fā)生在軟土上覆黏土層或軟土間黏土夾層塑性指數高、含水量偏小的路段。粉噴樁或水泥深層攪拌樁鉆進(jìn)過(guò)程中黏土緊緊地將鉆頭包裹,形成一個(gè)同樁徑一樣大小的土柱,高 1m 左右。同時(shí)發(fā)生堵管和翻泥,濕噴攪拌樁翻漿,孔口翻上的黏泥多為大塊的泥餅。
    糊鉆原因: 糊鉆的原因主要有兩個(gè)方面,一是黏土的塑性指數高、含水量偏小,二是粉噴樁的鉆頭有缺陷。經(jīng)觀(guān)察,粉噴樁鉆頭的葉片傾斜角度較平緩,在黏性土,尤其是在塑性指數高、黏結力大的黏土層中鉆進(jìn),平緩的鉆頭不易將土切割攪碎,而是下壓將土擠壓成餅狀,一部分沿著(zhù)孔壁被擠出堆在孔口四周,另一部分被擠壓黏在鉆頭刀片之間,越來(lái)越多形成土柱。

處理措施和效果 : 主要是將粉噴樁鉆頭的葉片由傾角200 改為 350 ~400。改進(jìn)鉆頭后,很奏效。

    堵管
    粉噴樁在施工中堵管是一種常見(jiàn)現象,一般有以下幾種情況 : 水泥罐中混進(jìn)了水泥塊或水泥袋的碎片; 送灰管道受潮,管中有灰塊 ; 鉆頭和鉆桿中的殘灰浸水結塊 ; 淤泥或泥塊貫入噴灰管等。這些原因發(fā)生堵管都比較好處理,只要在施工中加強管理并采取一定的措施,就能避免堵管現象的產(chǎn)生。

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