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淺談粉噴樁處理軟基施工監理的質量控制措施

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淺談粉噴樁處理軟基施工監理的質量控制措施

(范劍良 浙江省杭寧高速公路總監辦 湖州 313000)

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研究”科研項目的研究和施工實踐,我們在二期工程粉噴樁處理軟基施工監理過程中采取了有針對性的質量控制措施,有力地保證了粉噴樁處理軟基的施工質量,取得了良好的處理效果。
關鍵詞:粉噴樁 監理 質量控制措施
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制攪拌,利用固化劑與軟土之間所產生的一系列物理化學反應,使軟土結成具有一定強度的水泥樁體而形成復合地基的一種施工方法。粉噴樁于20世紀70年代首先由日本和瑞典分別提出、推廣和應用,我國于80年代初引入此項技術。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、抗側向變形能力強、可大大縮短施工期等優點,目前在高速公路建設領域應用得較為廣泛。
在以往的工程實踐中,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、強度低;沉降得不到有效減少,達不到設計意圖;甚至還有沉降量反而增大了等,影響了加固效果。因此,在施工過程中監理人員采取何種科學有效的質量控制措施,確保粉噴樁處理軟基的加固效果,成了需要克服的難題。以下本人結合杭寧高速公路浙江段一、二期工程的實踐和一期工程“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗研究” 的科研項目談一點粉噴樁處理軟基施工監理過程中應采取哪些質量控制措施的粗淺認識。
1、粉噴樁施工前監理的質量控制措施
1.1加強對施工機械設備的檢驗
(1)、每臺樁機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可操作的按鈕和開關不得用于設定或操作時間、深度、噴粉重量、樁位編號、復攪深度、復攪次數等參數,防止偽造施工記錄。
(2)、樁機上的氣壓表、轉速表、電流表、電子稱必須經過標定,不合格的儀表必須更換。
(3)、每臺樁機鉆架相互垂直兩面上分別設置兩個0.5Kg重的吊線錘,并畫上垂直線。
(4)、在每臺樁機的鉆架上畫上鉆進刻度線,標寫醒目的深度。
(5)、鉆頭直徑的磨損量不得大于1cm。
1.2加強對原材料的檢驗
(1)、粉噴樁所用水泥必須經過試驗室抽檢,滿足規范的要求。并盡量不采用那些產量較小、質量不穩定的小水泥廠生產的水泥。
(2)、水泥的堆放應該符合防雨、防潮的要求,嚴禁使用過期、受潮、結塊、變質的水泥。
1.3施工前必須進行工藝試樁
不同地段具有不同的地質條件,為了克服盲目性,確保粉噴樁加固地基收到預期的效果,在粉噴樁施工前必須進行工藝試樁,試樁數量不少于5根。試樁的目的是:
(1)提供滿足設計噴粉量的各種操作參數。如管道壓力、灰罐壓力、鉆機提升速度、鉆進速度、攪拌速度等。
(2)、驗證攪拌均勻程度及成樁直徑。
(3)、確定該地質條件下,符合質量要求的合理摻灰量。
(4)、確定該地質條件下,合理的工藝流程。
(5)、確定進入持力層的判別方法。
2、粉噴樁施工過程中監理的質量控制措施
粉噴樁施工過程中,監理人員重點要控制好三個重要施工環節和日水泥用量、日進度兩個指標。
2.1三個重要施工環節的質量控制措施
2.1.1樁長按進入持力層控制
根據本項目“粉體噴射攪拌樁加固橋頭軟基試驗研究”科研項目成果,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范圍內的沉降量與樁尖以下沉降量的比值達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),并且進入持力層50cm左右。在施工過程中,樁底設計標高往往與持力層并不一致,施工單位容易出現樁長以設計標高控制的現象,如在樁尖下尚留幾米軟土,根據科研成果,則會有較大的工后沉降量,由于排水不暢,預壓很長時間也很難穩定。故粉噴樁實際施工樁長應按進入持力層控制。判別是否進入持力層的方法可由鉆機鉆到最深時的下鉆速度和電流表的讀數來判定,這兩個參數是在工藝試樁時由監理確定,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粉體計量控制
粉噴樁的質量好壞與水泥摻入量的多少及噴粉的均勻性有直接的關系,因此,如何來計量粉體是控制的關鍵。目前一般較為常用的是電子稱重法與鉆機深度相結合的計量裝置,它能在記錄上反映深度、相對應每延米的噴粉量、總灰量等。粉體計量控制主要應注意以下兩點:
(1)、要保證噴粉的均勻性,關鍵是掌握好鉆頭的提升速度。因水泥噴入為人工控制,必須避免出現為滿足每米噴粉量的要求,施工人員根據記錄器顯示湊數字,而認為導致的噴粉不均勻現象。對于直徑一定的粉噴樁來說,粉體發送器單位時間內水泥的噴出量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間,鉆機鉆至樁底后,必須預噴停留一段時間,方可提鉆。停留時間由管道長度等確定。噴灰時,水泥在管道內的輸送速度大約為1m/s,如管道長40米,鉆至樁底后即噴粉提鉆,則樁底實際少灰長度接近1米,反而攪動破壞了樁底原狀軟土,使沉降量加大。
2.1.3復攪控制
水泥與土攪拌均勻程度是關系到粉噴樁樁體強度的關鍵因素。大量的施工實踐已充分證明粉噴樁復攪與不復攪的質量相差甚大。鉆頭噴出的粉體往往呈脈沖狀,若不充分攪拌,粉體在樁中呈現層狀,形成一種“夾生”,這樣的樁即使水泥摻入量再多也沒有強度。復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,施工時要嚴格掌握好鉆機提升速度、攪拌葉旋轉速度等,并應盡量采用全樁復攪以保證質量。當樁長較長、土體天然含水量較高、粘性重時,應采用“二噴二攪”的施工工藝,即:鉆進—鉆至樁底后慢檔提升、噴灰、攪拌至;颐妗@進、復攪復噴至樁底—提升、攪拌至;颐妗莆。防止出現“沉樁”現象。
2.2日水泥用量與日進度指標的質量控制措施
(1)、現場監理應全過程旁站,旁站過程中,應隨時抽查鉆機的水平度和垂直度、鉆進深度、噴灰深度、;覙烁、復攪深度、噴灰的管道壓力、灰罐內的水泥加入量、剩余水泥量等,并作好相應檢查記錄。
(2)、現場監理應及時收取記錄器打印記錄,并校核時間、樁號的連續性等,防止出現弄虛作假現象。每日施工結束后,所有打印記錄應由現場監理檢查合格后簽字認可。
(3)、現場監理應在每日施工結束后對施工現場水泥用量和記錄器打印記錄中的水泥用量加以統計、對比,并記錄在當天的監理日志中。當兩者誤差大于5%時,必須查明原因后方可在打印記錄上簽字認可或采取補樁等處理措施。
(4)、現場監理應核對前后左右的樁的深度和成樁時間,如果深度相差較大或相同深度的樁成樁時間相差很大,則認為存在攪拌不勻或弄虛作假,并應采取補樁處理。
(5)、現場監理應根據鉆桿的提升速度、每臺樁機的日工作數等,確定每日完成延米數和每根樁的施工時間。如果某臺樁機完成的延米數超過規定值較多或某根樁記錄器打印記錄顯示時間少于規定值較多,則認為存在攪拌不勻或弄虛作假,并應采取補樁處理。
3、事后檢測階段監理的質量控制措施
粉噴樁施工完成后,應按規定頻率進行取芯、無側限抗壓強度、單樁及復合地基承載力試驗。檢測時,現場監理應全過程旁站,對取芯、單樁及復合地基承載力試驗的樁,應由監理工程師指定。對檢測發現的問題,如未穿透軟土層、部分斷灰、噴灰不均勻、強度不足等,應嚴格進行加密、補樁等處理。
取芯時,取芯位置應取在樁徑1/2處,而不應取在樁中心處,因粉噴樁樁體中心是鉆桿占據的空間,成樁后中心部位強度較低,易造成樁體強度偏小的假象;鉆孔取芯時要注意保持鉆機平衡,避免因鉆桿傾斜而造成斜孔,導致取芯失;取芯長度應比樁長長50cm左右,以檢驗樁底土性狀。
在粉噴樁檢測方法中,應以取芯試驗為主,通過該方法,可以直觀地掌握整個樁體的完整性、攪拌的均勻程度、樁體垂直度、樁長、是否達到持力層、含灰量的多少等。

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