粉喷桩在高速公路软基处理中的应用

粉喷桩在高速公路软基处理中的应用,第1张

粉喷桩在高速公路软基处理中的应用,第2张

沪宁高速公路昆山试验段的实践证明,粉喷桩法具有诸多优点:若能有效降低地基总沉降,与排水固结法相比,总沉降可降低25% ~ 49%, 昆山试验表明,桩长11m以内的沉降量与桩端以下的沉降量之比为1∶1,其他文献也证明,当DJM桩穿过软土层进入硬持力层时,沉降量很小; 如果不穿透软土层,悬浮时沉降会很大。地基沉降量过大,说明桩尖下的软土层沉降量还是挺大的,而且持续时间长,所以要重新处理,甚至报废。目前高速公路不断向沿海地区延伸,遇到的深厚软土越来越多,远远小于现有粉喷桩机达到的深度。如何解决这个问题,除了进一步提高机械设备的性能,还需要设计理论的突破。正确评价下卧层软土的沉降,并在实践中探索解决方案。
2地基土含水量对粉喷桩质量的影响
粉喷桩的质量主要体现在粉喷桩的强度指标上,它不仅与混合粉的质量、施工工艺、地基土的性质有关,尤其是含水量。根据规定,地基土的天然含水量小于30%或大于70%时,不得使用。因为当土壤含水量小于30%时,土壤中的含水量不足以水合粉末;当含水量大于70%时,含水量过高的土往往孔隙比较大。如果加入常规量的粉体,由于水量太大,不能形成足够强度的水泥土桩,严重影响粉体旋喷桩的强度。在这种情况下,就需要增加粉末的用量,采用重新搅拌的施工工艺。当含水量高、孔隙比和粘粒含量高时,土体周围的结合力极低。当钻头反向提升喷射混凝土时,产生一个垂直向下的挤压力和一个径向水平推力。由于土呈流塑状,结合力极低,成桩过程中桩体水平向下及周围排水,影响直桩的形成。
3粉喷桩复合地基承载力与粉喷桩单桩承载力的关系
粉喷桩复合地基平均容许承载力公式为:
[σ复合] = a× [σ桩]+(1-a) [σ土]
其中:
σ复合-
A-置换率;
σ桩-搅拌桩容许承载力;
σ土——天然地基土的容许承载力。
毋庸置疑,桩的强度将直接影响复合地基的强度。假设在土的强度不变的情况下,桩的强度保持增加,根据公式,复合地基的强度也会保持增加,但实际情况并非如此。因为粉喷桩本质上是一种摩擦桩,当土的强度不变,饱和软粘土的强度很低时,在这种情况下,即使不断提高桩的强度,复合地基的总强度也不会提高。这就像浆糊里的筷子,浆糊里的钢筋。只有当天然土的强度也增强时,整个复合地基的强度才会增加。因此,桩的强度应适中,并与自然土壤的强度相匹配。另一方面,桩的强度很低,这当然是不行的。
4桩土置换率和粉喷桩含量对复合地基强度的影响
在实际设计计算中,往往提供复合地基所需强度、粉喷桩建议强度和天然地基土强度来计算桩土置换率,计算桩数,然后布置桩位,再进行相关验算。实践证明,如果替代率过低,如低于10%,往往达不到设计要求,甚至会前功尽弃。某高速公路采用粉喷桩复合地基,置换率仅为6% ~ 7%。当路堤填至设计标高时,出现裂缝,因此必须重新处理。这说明作为复合地基的桩土置换率必须大于一定值,否则不能起到复合地基的作用,所以在规范中设定为10% ~ 20%,是合理的。同粉量要控制在一定数值,规格为10% ~ 15%。如前所述,当软土含水量大于70%时,必须增加粉喷桩的用量,否则将无法形成桩身或强度达不到要求的桩身达不到设计要求。
5复搅速度对桩强度的影响
大量的施工实践充分证明,复搅和不搅的质量差别很大。再搅拌的作用是通过充分的搅拌,使粉料与粘土和水充分接触,促进堆体充分成型。同时,钻头喷出的粉末一般呈脉冲状。如果没有充分搅拌,粉末往往会在堆中分层,形成一种“三明治”,对堆的强度不利。如果受到水平推力断水,就要一路再混。如果用作路基加固,只承受竖向力,也可以只重新拌合上部1/3桩。为提高工作效率,钻孔时可提高喷粉钻机的转速,但反向提升喷粉搅拌机时严禁快速旋转和提升。否则会严重影响搅拌的均匀性和添加足够的粉末。
6注粉计量桩的质量
与加粉量直接相关,所以如何计量粉末就成了关键。从理论上讲,气固两相流的测量是非常困难的,但又是非常重要的。目前灰罐容积、电子秤、弹簧秤的测量方法都不理想。最近,一些单位通过研发新型粉喷桩计量装置,提出了气固两相流称重计量,可以在很大程度上克服现有计量装置带来的误差,同时也提出了改进现行电子秤称重方法的方案,从而使粉喷桩的施工工艺更加完善,质量更加可靠。

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