水泥粉喷桩在架河节制闸基础处理中应用的施工工艺及质量检测

摘要 总结了架河节制闸工程概况及地基处理设计参数，并分析了水泥粉喷桩施工工艺，最后提出了粉喷桩施工过程中的质量控制与质量检测方法，以期为水泥粉喷桩施工技术的应用提供参考。

关键词 架河节制闸；水泥粉喷桩；施工工艺；质量控制

中图分类号 TU472 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）11-0201-03

1 架河节制闸工程概况

架河节制闸工程位于淮南市潘集区架河镇境内，水闸基础坐落于淤泥黏土层上，软土层较厚，存在地基承载力低、抗滑稳定及变形问题。由于工程地处架河洼地，地下水丰富，如果采用基础换填，深基础开挖且土方开挖量大，基础降水困难且施工工期长。粉喷桩具有以下优点：一是加固工艺合理。在制桩过程中仅向土层中喷射固化料干粉，无需注入附加的水分，使固化剂能充分吸收软土中的水分，从而增强加固效果。二是施工简单、技术可靠。国内有多种粉喷桩施工成套机械，制桩过程完全机械化，减轻了工人的劳动强度，提高了成桩效率。三是制桩原料除原位土外，仅有适量的固化剂便可。可在含有地下水的地层中直接施工制桩，避免水下施工的麻烦，大大简化施工程序。四是施工工期短，进度快，保护环境。在制桩过程中无振动、无噪音、无污染，对附近建筑物无影响。因此，为了在技术上寻找对不同地质及外荷条件下的经济合理的处理办法，满足工后沉降要求的前提下，对不同的条件提出不同的工艺要求，以期达到经济、安全的目的。最终根据地质勘探情况，水闸软基处理设计施工中采用桩径Φ500 mm水泥粉喷桩加固技术。

2 地基处理设计参数

架河节制闸软基处理粉喷桩按“两喷四搅”工艺进行施工，桩长设计要求至基础黏土层为准，长12 m。采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，水泥渗入量为20%，喷粉量55 kg/m。室内配合比设计：7 d无侧限抗压强度qu≥0.8 MPa；28 d无侧限抗压强度qu≥1.6 MPa；90 d无侧限抗压强度qu≥2.4 MPa。现场质量检测28 d取芯强度：R28≥0.8 MPa；90 d取芯强度：R90≥1.6 MPa；单桩承载力＞210 kPa；复合地基承载力＞140 kPa。

3 水泥粉喷桩施工工艺

3.1 施工准备

粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告、土工试验报告、室内配比试验报告、粉喷桩设计桩位图、原地面高程数据表、加固深度与停灰面高程以及测量资料等。场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填黏性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。

3.1.1 施工设备准备。粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装设备，对粉喷桩设备要严格检验，按要求进行标定和工艺性试桩。进场设备必须配备良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力表和计量水泥喷入量、复搅深度的电脑监测记录装置（应能打印每根桩施工中钻头各次下钻深度及提升高度的全过程记录和水泥用量）量器、衡器，且必须经过计量部门的检定。应加强对施工机械设备的检验。每台桩机必须配置可以控制桩身每1 m喷粉量的记录器，且记录器上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数，防止伪造施工记录。桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必须经过标定，不合格的仪表必须更换。每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置2个0.5 kg重的吊线锤，并画上垂直线。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。钻头直径的磨损量不得大于1 cm。

3.1.2 加强对原材料的检验。粉喷桩水泥一般选用325或425的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。施工中所用水泥的品种和标号应符合设计要求。对购进水泥，采用承包人自检和监理抽检的方式进行复核验证，满足规范的要求，必须具有厂家保质单位和出厂试验报告并经监理工程师查验，并尽量不采用那些产量小、质量不稳定的小水泥厂生产的水泥。水泥入罐时应经筛网过筛，最大粒径不超过5 mm，不得含有纸屑、塑料布、垃圾等杂物。监理试验室也应随机分批对所使用的水泥材料进行抽验，确保水泥材料质量。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

3.1.3 测量放样的控制。为保证水泥粉喷桩加固软土工程质量，要严格按设计要求布点定位。因此，应将施工场地事先予以整平，清除障碍物。监理工程师应会同施工单位对工程导线点水准点进行复测，在满足设计文件精度后，办理现场交桩手续。施工单位根据控制点及水准点按方格网平差放样，用钢尺量距。按要求控制定位偏差，并填写放样报验单，提交监理工程师审核批准。监理工程师应进行复测检查，确保放样准确。施工单位应派专人做好工程控制桩、水准点及放样测量记录并对施工所测放的轴线及桩位布置点加以妥善保护以便后用。

3.1.4 施工前进行室内配比试验。在施工前，取含水量较大的地点取样进行室内配比试验，测定软土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有机质含量、pH值和不同掺入量水泥土各龄期的无侧限抗压强度，以检验粉喷桩加固该种软土的适用性和设计掺灰量下的桩身强度能否达到设计要求。在试验过程中，监理人员应进行全过程旁站监督或进行平行试验，以保证试验结果准确可靠。

3.1.5 施工前进行工艺试桩。不同地段具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确保粉喷桩加固地基收到预期的效果，粉喷桩正式施工前要先施工3～6根桩进行试桩，其目的是：一是确定穿过软土层的实际深度。二是了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷粉量。在实际工作中根据其抽芯质量情况发现，对含水率较大的软土，提升整流要慢，风量要大才能保证成桩质量；对砂层，特别是粗砂层，提升速度应较淤泥层快，风量应较淤泥层小。本例试桩确定的参数见表1。三是全面施工前应进行工艺性试桩，以确定在此地质条件下，粉喷桩施工设备的成桩工艺及各项技术参数、水泥的初始凝时间、安定性强度登记等施工工艺参数，并根据设计要求通过成桩试验确定每台机组各自的钻进速度、提升速度、拌合速度、单位时间喷浆量、桩长、成桩时间、复搅次数等，为全面施工提供依据。