1、粉喷桩施工工艺与质量控制公路与汽运第 2 期HighzoaysAutomotiveApplications2003 年月粉喷桩施工工艺与质量控制吴舜尧(长沙市公路桥粱建设责任有限公司,湖南长沙 410007)摘要:介绍了加固软弱地基的新方法深层粉体搅拌桩 (粉喷桩),通过在衡枣(衡阳一枣木铺)高速公路加固 K64+262144 钢筋砼盖板通道地基的施工实践,叙述了粉喷桩的施工工艺与质量控制措施关键词:公路;软基;粉喷桩;施工工艺;质量控制中圈分类号:U443.159 文献标识码:B 文章编号:16712668(2003)02007202粉喷桩是用于加固饱和软土地基的一种新方法.它以水泥,石灰等
2、材料为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处对软土和水泥浆(粉)进行强制搅拌.使两者之间产生一系列物理一化学反应,使软土硬结成具有整体性,水稳定性和一定强度的复合地基.其结构形式可分为块式,壁式,格子式和柱式4 种.在公路工程中,采用柱式为主的方法适用于加固淤泥,淤泥质土,粘土,粉土等软弱地基,尤其适用于高路堤和桥头接坡等.本文结合衡枣高速公路利用粉喷桩加固 K64+262144 钢筋砼盖板通道地基的施工实践,简要介绍粉喷桩的施工工艺和质量控制.l 主要优点和原理1.1 粉喷桩加固软基的主要优点1)可根据不同加固土的性质和需要达到的桩体强度.选用不同种类,不同掺量的固化材料进行设计.目前常采用
3、的有水泥和石灰等.2)利用固化剂与软土之间产生的一系列物理一化学反应,提高加固土的早期强度,大大缩短工期.由于固结屈服应力很大,故在上部承重时不会产生固结沉降.3)利用原状土就地搅拌,最大限度地利用了原状土.减少了清淤造成的环境污染;搅拌时对桩间土及桩外侧土挤压力很小,对周围原有的建筑物几乎无影响;施工时无振动,无噪声,无污染,可在人口密集区域邻近施工.4)施工机具简单,设备小,便于操作,设计比较灵活,造价相对较低.1.2 粉喷桩的工作原理利用水泥,石灰等粉体固化材料,通过专用的粉体搅拌机械,用压缩空气将粉体送至软弱地基中,凭借钻头叶片实现深层强制搅拌,形成软土和固化材料的混合物,使其发生一系
4、列物理一化学反应,从而形成柱状加固体,提高土的稳定性能和力学性能.2 施工工艺2.1 施工工艺流程粉喷桩的工艺流程:桩位测量就位一试运转一钻进下沉至设计深度一喷粉,缓慢上提一复搅拌一成桩,移位.2.2 机械设备粉喷桩施工中所用机械设备包括:柴油发电机组 1 台,向系统提供动力;喷粉器 1 台及 1.01.5M3 储灰罐 1 台,向钻机提供气粉混合物;空气压缩机 1 台,向系统提供气源;粉体搅拌机 1台.由底座,钻架,搅拌叶片,钻头等组成,通过搅拌叶片机械搅拌作用,使软土和固化材料形成均匀的混合体.2.3 施工程序1)室内配合比实验.根据不同的软土性质及成桩要求,采用不同种类的固化材料,按照有关
5、规范要求进行室内配合比实验,以 90d 无侧限抗压强度衡量加固处理后的成桩强度是否符合设计要求.2)现场工艺试桩,决定钻进,平均提升和搅拌速度.钻进,复搅与提升时空气管道的压力,喷粉时管道的压力等工艺参数及合适的技术处理措施,以保证成桩混合体的均匀程度并进行喷粉量控制.工艺试桩数不少于 5 根.3)施工顺序 :整平场地,清理杂物和排除积水;放样定位,将粉体搅拌机移至桩位上,调平机位,对中桩中心;预搅拌钻机下沉,启动搅拌机电总第 95 期公路与汽运HighwaysAutomotiveApplications73机,使钻头正向转动,钻头叶片匀速下沉至设计标高或持力层,当钻头钻进时电流表读数明显上升
6、时,说明已进入持力层,桩长一般设计穿透软土层并深入持力层 50cm;喷粉搅拌提升,当粉体搅拌机下沉到设计深度或持力层时,开启空压机待气粉混合物达到喷口时,再按试桩时确定的提升速度开动钻机反向转动,边喷粉边提升钻头叶片,严格掌握喷粉时管道压力和气粉流量,以保证成桩时每延米的喷粉量;重复搅拌,当粉体搅拌机喷粉反转提升到原地面以下 50cm 时,关闭空压机,为使软土和固化剂充分搅拌均匀,必须再次将粉体搅拌机钻进下沉至桩头以下 4-5ITI 或进行全程搅拌;移位,准备打下一根桩.2.4 生产组织与分工每工作班 1 台钻机需配备生产工人 810 人:班长 1 名,负责施工现场生产管理,协调工程进度,工程
7、质量以及各工序之间的衔接;搅拌机操作手 1名,操作搅拌机的定位,下钻,提升喷粉,观察运转情况及进行日常维护保养;司泵工 1 名,负责空压机,电子称以及泵送管道系统的正常运转和该系统设备的保养工作;送灰工,粉体装卸工 3 名,送灰工负责操作喷灰器,掌握正确喷灰量,装卸工保证灰罐内的固化物粉料充足;电工 1 名,负责所有电器设备的安全运行以及工地照明,兼任生产安全员;机械维修工1 名,维护,保养全系统机械设备;技术人员 1 名,负责记录施工中的各类数据,如钻进速度,钻人深度,平均提升速度,搅拌速度,空气管道压力,每延米喷灰量以及各类施工原始数据,处理生产过程中的质量问题和负责成桩后的质量检验.3
8、质量控制与检验1)场地必须平整,应清除地表下的一切障碍,如树根,石块等不利于施钻的因素.地表土过软时应回填砂,砂砾垫层,保证钻机不失稳定.2)每根桩开钻后必须连续施工,不得中断,严格控制喷粉及停粉时间,不得在尚未喷粉时就提升钻机,确保粉体桩的长度.3)发生意外影响桩身质量(如断桩,喷粉量不足)时,应在水泥终凝前采取补救措施,补桩重叠长度不少于 1ITI.若产生废桩 ,需重新补桩,新桩与老桩的间距大于或等于 20cm.4)经常检查输粉管,防止管道泄露及堵塞.需定期检查钻头,其直径磨耗量不大于 1cm.5)成桩施工顺序从四周边开始向中心进行,相邻两桩必须跳跃间打.6)质量检验 .基本要求:水泥标号
9、应符合设计要求;严格按试桩确定的技术参数进行施工;严格控制喷粉时间,停粉时间和水泥掺和比;桩长度不得小于设计长度;桩身上部即 1/3 桩身范围内必须进行二次搅拌,确保桩身质量;发现喷粉不足时,应整桩补喷复打;喷粉中断时,复打重叠段应大于 1ITI.实测项目见表 1.外观鉴定 ,粉喷桩间距应均匀.在已完成的桩中抽取 5%进行成桩质量效果检验,可钻芯取样或开挖桩体上部 0.6rn,1.0ITI,1.5ITI 处截取混合土体,直接测定桩的强度,也可观察桩体直径均匀程度和桩的情况.表 l 粉喷桩实项目检查项目规许检查方法和频率桩距/ram 100 抽查 2%,用经纬仪和钢尺丈量桩径/ram 不小于设计
10、值抽查 2%,用钢尺丈量桩长/m 不小于设计值竖直度/%1.5检查钻杆沉入长度和停止喷粉时钻杆高度查施工记录,用经纬仪或垂线置测单桩喷粉量符合设计要求查鼍或强度/kP8 不小于设计值抽查 5%.桩头或钻芯取样4 工程实例与效益分析4.1 工程概况衡枣高速公路 K64+265 处长度 57rn,宽度 18ITI 为软弱路基.此段地质情况 :上为种植土,下为软弱层,为有机质低液限粉土,低液限粘土,呈灰黑色,灰色,流塑一软塑状,厚度为 3.07.0ITI,fSK=100150kPa,以下为全风化砂岩,属冲洪积成层,孔隙比大,含水量高,透水性小,抗剪强度低,压缩性大.最大填土高度为 15.60ITI,
11、其上 44 盖板通道一座,要求地基承载力o250kPa.该段软基处理由湖南省交通规划勘察设计院设计,采用粉喷桩加固处理方法,设计为梅花型布孔,孔距 1.5rn,桩体有效长度 3.07.0rn,共 507 根,总长 1775ITI,直径 500mm.桩端伸人持力层 50cm,桩头 50cm 嵌满砾石,铺土工格栅,再铺 50cm砂砾石.74公路与汽运 H/ghwaysAutomotiveApplications 第 2 期2003 年 4 月DF40/100 型架桥机及其操作技术朱巍,朱天璋(湖南省金衢交通咨询监理有限公司,湖南长沙 410011)摘要:结合湖南省临湘一长沙高速公路新墙河特大桥 3
12、0m 预应力砼 T 粱架设的施工实践,介绍了 DF40/100 型架桥机的性能 ,适用范围,施工方法及使用注意事项.关键词:桥梁;架桥机;预应力;T 粱架设;施工技术中圈分类号:U445.36 文献标识码:B 文章编号:16712668(2003)02007403据了解,在 T 梁架设施工中,大多数架桥机不能作整机横向作业,因此,在吊装边梁时,只能先将边梁纵向运行到位,临时放置在桥墩平滚上,然后用手动葫芦或卷场机移动拖拉到位,再用千斤顶顶升安装支座,施工工序繁锁,进度慢,且不安全.郑州大方桥梁机械有限公司生产的 DF40/100 型架桥机成功地解决了这一问题,还能进行弯桥架设施工,形式新颖,刚
13、度大,自重轻,外型美,受力性能好.临长(临湘一长沙) 高速公路新墙河特大桥长652.36nl,主桥为 1330nl 预应力砼 T 梁,共 182片,使用 DF40/100 架桥机施工 ,进度快,质量好,受到业主的好评.4.2 施工工艺参数采用祁东洪城水泥厂世达牌 PO.32.5#普通硅酸盐水泥,掺和量因天然含水量而异,原状土含水量41.8%,水泥用量为 70kg/m,水泥掺和比为 21%.加固强度采用无侧限抗压强度,试件养护龄期为 7d,28d,90d,要求 28d 无侧限抗压强度1.7MPa,90d 无侧限抗压强度2.6MPa.经试桩,钻进速度1.5m/min,平均提升速度.0.8m/min
14、,搅拌速度 R30r/min.钻进,复搅与提升时管道压力为 0.10.2MPa,喷灰时管道压力为 0.250.4MPa.采用流量计控制粉体用量.全程复搅.采用 PH5A 型粉体喷射搅拌机施工,其主要技术性能:地基加固深度18.0m;成桩直径=500mm;井架结构及高度为型 4 级 18.00m(实际使用中依桩长确定);空压机排量为 1.61.8m/min;整机用电功率为 65kw;整机重量为10t.由武汉谦诚岩土工程有限责任公司施工.1DF40/1oo 型架桥机简介1.1 主要性能DF40/100 架桥机外型尺寸:长 90nl宽 6.0nl高 7.8m;设计最大起重量:140t;适用最大纵坡:
15、3%;工作状态跨中:60m/n;空载纵移前主粱悬臂:700mm;组装后架桥机自重:168t;前支腿:75t;中支腿:100t;后支腿:30t.1)能横向运行作业,除外边梁外,对于中梁和内边梁,该架桥机均能一次携梁到位;外边梁安装操作分 2 次进行,先把外边梁放到第二片梁的位置,再改用挂在主纵梁下的液压转换吊钩起吊,整机携粱4.3 处理效果采用粉喷桩加固该段软弱地基.桩长 5.0nl,桩径 500mm,桩距 1.5nl,掺入量 70kg/m.28d 无侧限抗压强度大于 1.7MPa,复合地基承载力在250kPa 以上,较原地基承载力提高 23 倍.粉喷桩完工 1 个月后建筑 44 盖板通道,完成填土后进行沉降观察,沉降量小于设计要求(5mm 以下),沉降均匀,强度高,并缩短了工期,综合效益较明显.参考文献:1JTJ01796,公路软土地基路堤设计与施工技术规范S】.2JTJ07198,公路工程质量检验评定标准S.3YBJ22591,软土地基深层搅拌加固技术规程S.4GBJ20283,地基与基础工程施工及验收规范S.收稿日期:2002 一 l224
