城市道路软土地基中的粉喷桩工艺

摘 要：本文作者就自己的工作经验并结合道路工程实例，对粉喷桩工艺在城市道路软土地基的施工工艺与施工注意事项，以及粉喷桩加固软土地基的适用性及可行性进行了阐述。

关键词：道路施工；软土地基；粉喷桩技术；监测方法；

0、工程概况

我市某路工程总长7.8公里，路基宽64m，横向布置为2×22m行车道+2×9m人行道。路线所经地区地表大多为鱼塘、耕地、河涌等。在地表下25米内土质均为淤泥质土，地表的淤泥采用机械清表后换填的方法处理。并采用袋装砂井和粉喷桩处理软土地基，即以水泥作为加固剂，利用深层搅拌机械将水泥与原位软土进行强制搅拌、压缩，并吸收周围水分，经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度，较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对提高软土地基承载能力，减少地基的沉降量及保证桥头高填土路基稳定性具有明显的效果，以下结合实际工程对粉喷桩处理道路软土地基施工工艺与监测方法进行探讨。

一、软土地基处理方案的设计

本工程的土层分布情况及有关参数见下表：

土 层 层 厚

（m） L;DF 密 度

P(g/cm3) 含水量

粉喷桩设计桩径为50cm，间距为1.5m，按梅花型布置，桩长以穿透软流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则，通常为16m长，用于粉喷桩的水泥（42.5井普通硅酸盐水泥）为干粉。根据地基含水量的大小，采用水泥喷入量为50kg/m；设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.0Mpa，单桩承载力为150 Kpa。

二、施工准备

粉喷桩施工前应准备下列资料：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，并于施工前完善以下工作：

1、场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；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。

2、 施工机具准备，进行机械组装和试运转。

（1）每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器，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，便于施工记录。

（2）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。

（3）每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5kg重的吊线锤，并画上垂直线。

（4）在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。

（5）钻头直径的磨损量不得大于2cm。

3、试桩：粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩为5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。

4、水泥的质量控制

(1) 粉喷桩所用的水泥(4 2 .5普通硅酸盐水泥)应符合设计要求、并有产品

合格证,必须经过实验室抽检,满足规范的要求.并尽量不要采用那些产量较小、质量不稳定的小水泥厂生产的水泥。

(2) 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。

三、施工工艺流程

粉喷桩处理软土地基的操作步骤为:

1、深层搅拌机械就位。

2、预搅下沉(至设计标高)。

3、搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)。

4、整桩长度范围内重复搅拌一次。

5、重复搅拌提升，直到离地面下0.5m，上部回填5%灰土(或水泥土)并压实

6、关闭搅拌机械移位至下一桩位。

四、水泥粉的计量控制

粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及喷粉的均匀性有直接的关系，因此，如何来计量粉体是控制的关键。目前一般较为常用的是电子称重法与钻机深度相结合的计量装置，它能在记录上反映深度、相对应每延米的喷粉量、总灰量等。粉体计量控制主要应注意以下两点：

1、 要保证喷粉的均匀性，关键是掌握好钻头的提升速度。因水泥喷入为人工控制，必须避免出现为满足每米喷粉量的要求，施工人员根据记录器显示凑数字，而人为导致的喷粉不均匀现象。对于直径一定的粉喷桩来说，粉体发送器单位时间内水泥的喷出量Q与搅拌轴提升速度可由以下公式来确定：

Q=πD2/4*R*S*V 其中：D:钻头直径(m),，R:软土的容量(t/m3 ),，S:水泥掺入比;V：钻头提升速度(m/min)

2 、从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间，方可提钻。停留时间由管道长度等确定。喷灰时，水泥在管道内的输送速度大约为1m/s，如管道长40米，钻至桩底后即喷粉提钻，则桩底实际少灰长度接近了1米，反而搅动破坏了桩底原状软土，使沉降量加大。

五、施工注意事项

1、钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。

2、严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。

3、定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头定期复核检查，其直径磨耗量不得大于2cm。

4、当钻头提升至地面以下0.5m时，喷粉机应停止喷粉。

5、当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉，在第二次喷粉接桩时，喷粉重叠长度不得小于1m。

6、粉喷桩施工时，泵送水泥必须持续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于±1%。

7、为保证搅拌机的垂直度,应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,每工作班检查不少于2次,使垂直度偏差不超过1%.

8、搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录,深度应达到设计要求,时间误差不得大于5秒,施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志,以便掌握钻入深度,复搅深度.施工中出现问题应及时解决、做好记录.

9、储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg,如储量不足时,不得对下一根桩开钻施工.

10、粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工,操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况.

六 粉喷桩检测及监测情况

粉喷桩施工完成后，共完成10万余米桩，包括2号、3号、4号箱涵及路面，经钻孔抽芯法及复合地基承载力检测(其中抽芯率为0.5‰)，粉喷桩全部合格，复合地基承载力满足设计及规范要求。部分路段通车两、三个月后，沉降观测最大沉降量仅为18mm，满足设计及规范要求。经工程实践证明，采用粉喷桩方法加固软土地基有效地减少地基的总沉降量,与排水固结法相比总沉降量能减少25%-49%，这对控制道路的工后沉降和解决桥头“跳车”具有明显的效果，具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少。

七 结语

1、粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，并坚持全方位的施工监理。

2、采用粉喷桩方法加固软土地基能有效地减少地基的总沉降量，对控制道路的工后沉降和解决桥头“跳车”具有明显的效果。

3、粉喷桩加固软土地基能快速填筑施工，与堆载预压法相比，有效地缩短了工期，并减少了大量的土砂方运输。

4、对粉喷桩采用钻孔取芯法、动力触探法等进行检测是行之有效的，一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度，另一方面对整个桩体也是一次全面的检查，从而保障了粉喷桩的施工质量。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。