随着我国基础建设的快速发展, 公路建设也得到了快速发展。同时对线形指标的选用也随之提高, 从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。因此, 在软土地基上修筑路基已非常普遍。对公路软土地基的成功处理, 往往也成为提高建设速度、确保工程质量、降低工程造价的重要措施之一。但在软土地基上修建道路时, 若对地基处理不当, 有可能因地基沉降或差异沉降过大而影响道路的正常使用功能。软土地基的加固处理质量直接影响到路基的基础承载力, 也是保证道路建成后安全、高效运营的关键。所以选择合理的软基加固处理方案及方法并快速实施, 从而取得预期的经济和社会效益, 就具有重大的实际意义。
1 软基的特征及其危害性
软土泛指天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1的细粒土。主要为饱和软粘土, 包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。我国广泛分布的软土绝大部分在全新世中一晚期形成, 软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征, 在工程应用上表现为:地基沉降量大, 一般可达数十厘米甚至到数百厘米地基沉降时间长, 一般达数十年甚至到数百年, 特别是沿海一带的软土地基, 由于厚度大, 固结速度较慢;地基沉降不均匀, 由于上部结构的特点与荷载差异, 常常引起地基不均匀沉降;地基抗剪强度低。由于软土地基具有上述特征, 常常影响公路工程质量, 引发地质灾害。其危害性主要表现为:软土地基的过大和不均匀沉降将严重影响路面的平整度, 制约路面通行能力、行车安全度和舒适度;路基、路堤可能会随着软基一起产生滑移, 引起公路路面的整体破坏。由于软土地基的危害性, 公路工程对于软基的处理标准要求高, 而这同时也对公路工程施工提出了很高的要求。
2 喷粉桩法在软土路基施工中的应用
2.1 施工工艺
(1) 施工程序。放桩位—钻机就位—调平—送风—钻至设计深度—送粉—提升搅拌—提升至地平—停粉—复搅1/3桩长—提升至地平—停风—钻机移动—重复循环。
(2) 施工中注意事项。 (1) 开工前先打试验桩, 根据不同的地质条件, 合理选择钻机的档位, 确定喷粉机压力和喷粉量。 (2) 严格控制钻孔深度, 喷灰时间及停灰时间, 确保粉喷桩桩长, 成桩应打入持力层50cm严禁在末钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。 (3) 定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度, 对使用的钻头必须随时检查, 其钻头磨损量不得大于lcm。 (4) 喷灰机必须配有水泥计量装置, 施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。若发现喷灰量不足应进行整桩复打, 复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇停电, 机械故障等原因中断喷粉, 在恢复喷粉时, 其重叠孔段长度应大于1m。 (5) 桩身上部1/3桩长范围内, 施工中应严格进行重复搅拌, 使水泥和土充分拌和, 提高上部桩身强度, 使之符合荷载的传递规律。 (6) 为防止水泥飞扬造成污染, 当钻头提升到地面以下0.5m时, 喷灰机应停止喷灰, 并使钻机迅速换档下钻, 上部0.5m范围内用人工回填粘土并压实。
2.2 粉体搅拌法
粉体搅拌法 (简称粉喷法) , 是用特制的设备和机具, 将加固剂粉体材料 (水泥或石灰) 通过压缩空气的传送, 与地基土强行拌和, 使之产生充分的物理、化学反应后, 形成一定强度的桩体 (简称粉喷桩) 。这是一种改善土质, 提高地基强度的软土地基加固方法, 可以广泛地适用于淤泥质土, 杂填土, 软粘土等地基加固。
2.3 水泥加固土物理力学特性
物理性质。容量:水泥与土搅拌后, 基容量变化不大, 仅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量, 约减少3%~7%。水泥土力学性质。水泥加固土的抗压强度。一般为300k Pa~4 0 0 0k P a, 比天然软土加大几十甚至几百倍, 影响加固土抗压强度的因素较多, 如与土类、含水量、水泥掺入量、养护龄期以及外掺剂等因素有关:经试验, 当水泥掺入比a<5%时, 加固效果微弱, 工程施工中一般采用a=7%~15%为宜;当其它条件相同时, 水泥加固土的强度随土的含水量增加而降低, 当土样的含水量为50%~80%时, 含水量每降低10%, 则水泥土的强度提高30%~50%;水泥加固土的强度随龄期增长而增长, 早期强度增长较快, 7d龄期强度可达28d龄期强度的60%, 一般情况下, 龄期超过28d后, 强度仍有明显增加, 3个月龄期强度可达到0.3MPa~2.0MPa。水泥加固土的抗拉强度。经试验, 当水泥土的抗压强度在300k Pa~4000k Pa时, 抗拉强度为抗压强度的15%
2.4 粉喷法加固软土地基的特点
粉喷法加固软土地基, 是一项新的工艺, 与其它软土加固方法相比, 具有较多突出之处;原理科学、费用低廉。加固成本低。由于采用地基土自身作为桩料, 掺入少量固化剂, 一般掺入15%左右的水泥, 平均每米不超过50kg水泥, 每米材料成本费仅20元左右, 比其它地基加固方法成本均低;桩身质量好。由于成桩粉体与土拌和, 化学反应充分, 桩身强度相对较大;地基加固后无附加荷载, 因为掺入的固化剂含量较少, 加固土的容重略大于地基土的容重, 可将地基土的附加荷载忽略不计。
干法施工。施工不需要水源, 不需要排污, 场地干净;桩体强度高, 与深层搅拌法相比较, 在条件相同的情况下, 粉喷桩施工效果较好, 因为深层搅拌法是湿法施工, 而粉喷桩是干法施工, 是从地基土中吸取一定的水量, 从而提高了地基的加固效果;无侧向挤土问题
该工艺与打入桩或压入桩相比, 由于成桩是将原土作为主要桩料, 在地基中几乎不增加体积, 故不产生侧向挤土, 所以粉喷桩施工对临近环境无其它影响, 甚至可以紧贴相临基础施工, 该工艺可根据工程需要及地质条件, 以不同的掺灰量控制不同的桩身强度, 也可以在同一地基中不同层位控制不同桩身强度, 以满足工程上的需要;该工艺平面桩位布置灵活, 可以组成各种几何形状的桩体, 如单桩分开的桩式, 桩体相切或搭接的墙壁式, 以及桩体构成网格状的块体式, 并适用于各种工程, 如建筑物地基加固, 边坡抗滑加固等, 还可以加固地基中的某个部分, 应用广泛:粉喷桩施工专用机械主要由成桩钻机, 空压机, 供料机三大件组成。设备简单, 机身体积小, 步履移动方便。
3 结语
软土地基是公路工程施工中经常遇到的地质情况, 为避免其影响地基的稳定性, 必须对其进行加固处理。粉喷法是一种常用的处理软土地基的方法, 它施工简便、节约材料、效果显著, 在工程施工中应用较为广泛, 并取得了较好的工程效益和经济效益。
摘要：软土路基在公路建设领域非常多见, 软基处理已成为公路建设的一个技术难关, 本文介绍了喷粉桩法在软土路基施工中的应用, 阐述了喷粉桩法的施工工艺、施工特点。以供同行参考借鉴。
关键词：粉喷法加固,公路,软土地基