粉喷桩在低填方路基加固中的应用(终稿).doc

粉喷桩在低填方路基加固中的应用摘 要 为了确保低填方软土地基上高速公路路堤的安全稳定，本文结合工程实例，介绍了粉喷桩在高速公路施工中低填方软土地基基底处理中的施工工艺及特点，以供同类工程借鉴。关键词 粉喷桩 低填方 软土地基 施工工艺粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻成孔后，借助压缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需要加固的土体中，经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，可以有效地提高地基的承载力，增大地基变形模量，减少地基沉降，并阻止地下水的渗透，增强地基的稳定性。由于粉喷桩加固地基的效果明显，工程造价相对低，目前在房屋建筑、公路、铁路及港口等工程领域基底处理中得到广泛的应用。以下笔者将介绍粉喷桩在低填方路基地基加固中的应用及加固效果。1 工程概况河南省济焦高速公路K12+800K13+250路段设计为低填方路基，路基填土高度在0.16m1.52m之间。路基设计宽度为28米，路基边坡坡度为1：1.5，从地质勘探成果和室内土工试验及地下水位调查显示，路基基底土质单一，均为低液限亚粘土，自上而下为0-3m呈软塑状，3-6.8m呈流塑状，6.8-13m呈软塑-硬塑状态，地基天然承载力在110KPa130KPa之间。土体天然含水量在27.2%33.6%之间，液限在27.2%37.2%之间。浅层地下水位主要为松散层孔隙水，潜伏在0.8 m 1.2m之间，水量十分丰富，常规填方施工难以满足质量要求。2 采用粉喷桩处理的原因上述施工路段由于填方较低，水位较浅，加上正值雨季，如开挖换填砂砾会有大量地下水渗出，难以满足施工质量要求，经过多方论证决定采取粉喷桩加固处理该段路基。3 粉喷桩布置方法及技术指标的确定3.1 粉喷桩平面布置图1 K12+800-K13+250路基基底粉喷桩平面布桩图该段路基粉喷桩平面布置为等边三角形布置，边长为120cm，坡脚范围内粉喷桩上铺30cm碎石垫层，碎石垫层上下各通铺一层GG060型玻纤土工格栅，粉喷桩处理段两端设置10米过度段，过渡段内铺筑30cm厚砂砾垫层。平面布置图如图1所示。3.2 粉喷桩的各项技术指标粉喷桩设计桩径50cm，处理深度为8 m，桩体固化剂为32.5号水泥，掺入量为50Kg/m。施工时采用河南省太行水泥厂生产的P.O32.5号水泥，经室内试验检验，该水泥终凝时间为6.2h，28天抗压强度为39.1MPa，水泥细度、安定性等指标均能满足施工要求。4 粉喷桩施工工艺4.1 放样定位首先排除地面积水，采用小竹片确定桩位中心及相邻桩距。对施工桩编号并做好施工记录。4.2 钻机就位采用六台PH-5型液压步履式行走钻机平行作业，钻头直径为500毫米，机架为单轴具有正向钻进，反向提升功能并能完成810米桩钻进。依据现场放样，确定钻机机体位置，移动钻机，准确对孔，利用支腿油缸调平钻机。4.3 预搅下钻对准桩位后，开始启动主电动机，钻头边旋转边钻进。钻进时逐级加速正转预搅下沉，速度不大于1.0m/min。钻至接近设计深度时，用低速慢钻，使待加固土体在原位受到充分搅拌，同时为保持钻杆中间的送风通道干燥，连续在钻杆内输送压缩空气。4.4 提升送灰当钻头到达设计深度后，停钻再启动钻机开始送灰，以不大于0.8m/min的速度反转提升钻具。提升时钻头呈反方向边旋转边提升，边通过粉体发送器将水泥喷入搅动的土体。提升速度根据实际情况及试验桩确定，提升时密切注意计量仪表读数以控制喷粉量。当提升到距地面0.5米时停止喷灰，再以慢速搅拌提升，以保证桩头均匀密实，然后停钻。4.5 重复搅拌为保证粉体搅拌均匀，再次开钻下沉到设计深度，重复搅拌提升，速度控制在0.50.8m/min左右。钻机提升至地面后，钻机移位对孔按上述步骤进行下一根桩的施工。5 粉喷桩成桩质量检验及复合地基承载力试验5.1 粉喷桩单桩质量检验该段路基粉喷桩处理在2003年11月5日开始施工，截止2003年12月11日结束，历时37天，共计施工完成粉喷桩98736m，期间对成桩龄期28天后的单桩钻芯进行抗压强度检验，共计检测粉喷桩246根，经过钻芯观察，其中97%桩体胶结水泥土搅拌及喷灰均匀，胶结致密，强度在700KPa4930KPa之间，是满足设计要求的。5.2 复合地基承载力试验复合地基承载力试验时对3点单桩复合地基进行试验，试验时采用堆载形成反力加载，使用慢速与快速维持荷载法。根据实测数据绘制出P-S曲线，根据P-S曲线采用明显的比例界限、相对变形量、极限荷载和最大设计加载量进行综合分析试验点的复合地基承载力特征值。根据实测资料及分析结果得出，该段路基基底采用正三角形布桩，桩间距1.2米，桩长为8米的粉喷桩加固后的复合地基承载力特征值为185KPa，比未加固前的天然承载力有明显提高。6 结语就地基土工程性质良好的低填方路段而言，在施工期间所承受的静荷载并不大，地基沉降不明显，工后沉降量也不会很大，一般不需要对地基进行加固处理。但对于该段低填方路基，一方面由于地下水位较高，受其影响，形成软弱基底，采用粉喷桩加固可以有效降低基底含水量，根据对加固后地基土含水量检测，1米深度范围内土体含水量平均下降了17%左右，保证了路基压实度能够满足要求。另一方面根据国内高速公路运营现况，高速重载普遍存在，对于低填方路基，地基也会受到动荷载的影响，对地基采用粉喷桩加固处理后，并在粉喷桩顶面铺设碎石与土工材料，形成刚度较大的垫层，能够很好地传递接触应力并使应力趋