粉噴樁在高速公路軟基處理中的應(yīng)用

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　　1　滬寧高速公路昆山試驗(yàn)段實(shí)踐證明，采用粉噴樁方法加固軟土地基具有許多優(yōu)點(diǎn)：如能有效地減少地基的總沉降量，與排水固結(jié)法相比總沉降量能減少25％～49％，這對(duì)控制路堤的工后沉降和解決橋頭1　粉噴樁的支承式與懸浮式對(duì)沉降的影響昆山段試驗(yàn)表明，在樁長(zhǎng)11m范圍內(nèi)的沉降量與樁尖以下沉降的比值達(dá)1∶1.5.查閱其他資料也證明，當(dāng)粉噴樁打穿軟土層進(jìn)入較硬的持力層沉降很少；若未打穿軟土層，成為懸浮式時(shí)沉降就大。地基的過(guò)大沉降，說(shuō)明樁尖下臥軟土層的沉降還相當(dāng)大，而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，將不得不重新進(jìn)行處理甚至報(bào)廢。目前高速公路不斷向沿海近海地區(qū)延伸，遇到的深厚軟土越來(lái)越多，而且是現(xiàn)有粉噴樁機(jī)所達(dá)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的。如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，除了進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的性能外，在設(shè)計(jì)理論上也需要有一個(gè)突破。對(duì)下臥層軟土的沉降有一個(gè)正確的評(píng)估，同時(shí)在實(shí)踐中探索解決的方法。

　　2　地基土含水量對(duì)粉噴樁質(zhì)量的影響粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣主要反映在粉噴樁的強(qiáng)度指標(biāo)上，這不僅與摻入粉體的質(zhì)量、施工工藝、地基土的性質(zhì)有關(guān)，其中尤以含水量的關(guān)系甚為密切。規(guī)范規(guī)定，地基土的天然含水量在小于30％或大于70％時(shí)不宜采用。因?yàn)楫?dāng)土的含水量小于30％時(shí)，土中的水份不足以使粉體進(jìn)行水化作用；當(dāng)含水量大于70％時(shí)，含水量過(guò)高的土壤往往孔隙比大，若按常規(guī)摻入粉體數(shù)量，由于水分過(guò)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，在這種情況下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(shí)，土周邊的束縛力極低，當(dāng)鉆頭反轉(zhuǎn)提升噴灰時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)垂直向下擠壓力和一個(gè)徑向水平推力，由于土呈流塑狀，束縛力極低，樁體在成形過(guò)程中向下及向四周水平向排水，影響形成豎向樁體。

　　3　粉噴樁復(fù)合地基承載力和粉噴樁單樁承載力的關(guān)系粉噴樁復(fù)合地基的平均允許承載力公式為：

　　［σ復(fù)合］=a×［σ樁］+（1-a）［σ土］式中：

　　σ復(fù)合——復(fù)合地基的平均允許承載力；

　　a——置換率；

　　σ樁——攪拌樁的允許承力力；

　　σ土——天然地基土的允許承載力。

　　無(wú)疑，樁的強(qiáng)度將直接影響復(fù)合地基的強(qiáng)度，假設(shè)樁的強(qiáng)度不斷增加而土的強(qiáng)度依然不變，按照公式的計(jì)算，復(fù)合地基的強(qiáng)度也會(huì)不斷增加，然而實(shí)際情況并不如此。因?yàn)榉蹏姌稄谋举|(zhì)上來(lái)講是屬摩擦樁類(lèi)，當(dāng)土的強(qiáng)度不變，而且飽和軟粘土的強(qiáng)度很低時(shí)，在這種情況下，即使不斷增加樁的強(qiáng)度，但總的復(fù)合地基強(qiáng)度也不會(huì)隨之增加。這如同一根筷子在漿糊里和一個(gè)鋼筋在漿糊里的情況是類(lèi)同的。只有當(dāng)天然土的強(qiáng)度也增強(qiáng)時(shí)，整個(gè)復(fù)合地基的強(qiáng)度才會(huì)增加。所以樁的強(qiáng)度應(yīng)適度，要和天然土的強(qiáng)度相互匹配。反過(guò)來(lái)樁的強(qiáng)度很低，這當(dāng)然也是不行的。

　　4　樁土置換率及粉體摻入量對(duì)復(fù)合地基強(qiáng)度的影響在實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)算時(shí)往往提供所要求達(dá)到的復(fù)合地基強(qiáng)度、擬定的粉噴樁強(qiáng)度及天然地基土的強(qiáng)度來(lái)求樁土的置換率，計(jì)算出樁數(shù)，然后布置樁位，再作有關(guān)的驗(yàn)算。實(shí)踐證明若置換率過(guò)低，如小于10％往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，甚至全功盡棄。某高速公路采用粉噴樁復(fù)合地基處理，置換率僅為6％～7％，當(dāng)路堤填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后出現(xiàn)裂縫，不得不重新處理。這說(shuō)明作為復(fù)合地基的樁土置換率必須大于一定值，否則起不到復(fù)合地基的作用，所以在規(guī)范中定為10％～20％，這是有道理的。同樣粉體的摻入量也需控制在一定值，規(guī)范定為10％～15％。如前所述，當(dāng)軟土中含水量大于70％，必須加大粉體摻入量，否則將形成不了樁體或形成強(qiáng)度達(dá)不到要求的樁體，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

　　5　復(fù)攪和轉(zhuǎn)速對(duì)樁強(qiáng)度的影響大量的施工實(shí)踐已充分證明復(fù)攪與不復(fù)攪的質(zhì)量相差甚大。復(fù)攪的作用在于通過(guò)充分的攪拌使粉體與粘土及水得到比較完全的接觸和作用，促使樁體的充分形成。同時(shí)，鉆頭噴出的粉體一般呈脈沖狀，若不充分進(jìn)行攪拌，粉體在樁中往往呈層狀，形成一種“夾生”，對(duì)樁的強(qiáng)度不利。如承受水平推力截止水作用的話(huà)，應(yīng)進(jìn)行全程復(fù)攪，若作為路基加固只承受垂直向力作用，也可以只復(fù)攪上部1/3的樁體。為了提高工效，粉噴鉆機(jī)下鉆時(shí)可以提高轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)反轉(zhuǎn)提升噴粉攪拌時(shí)切莫快速旋轉(zhuǎn)和提升；否則將會(huì)嚴(yán)重影響攪拌的均勻性和足夠粉量的摻入。

　　6　粉體噴入的計(jì)量樁的質(zhì)量與粉體摻入量的多少有直接關(guān)系，如何計(jì)量粉體便成為關(guān)鍵。從理論上講，氣體和固體雙相流的計(jì)量具有很大難度，但又非常重要，目前使用的灰罐體積測(cè)量法、電子秤稱(chēng)重法、彈簧秤稱(chēng)重法等均不是很理想的計(jì)量方法。最近某些單位通過(guò)對(duì)粉噴樁新型計(jì)量裝置的研制，提出了氣固雙相流稱(chēng)量計(jì)量，它可以較大程度地克服現(xiàn)有計(jì)量裝置所產(chǎn)生誤差，同時(shí)也提出了改進(jìn)目前電子秤稱(chēng)重法的方案，從而使得粉噴樁施工工藝更趨完善，質(zhì)量更加可靠。