水泥粉喷桩软基处理在路基加固技术中的应用

摘要：路基是公路的重要组成部分，它的施工质量的好坏，直接影响到整个公路的工程质量。路基又是路面的基础，它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明，没有坚固、稳定的路基，就没有稳固的路面。路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件，因此，路基的加固与防护在公路施工中显得尤为重要。

关键词：路基加固技术 粉喷桩

1、前言

威乳高速公路是国家重点公路威海―乌海线―青岛支线的重要组成部分，是山东省公路网主框架；“五纵、四横、一环”之“一环”和威海市“三纵、三横”之“三纵”的重要路段，是威海至青岛高速公路的一部分。威乳高速公路疏港连接线工程路线全长8.41km，路基多为粘土、粉土、风化岩（砂），由于路线东侧毗邻水库，沿线有池塘山泉，地下水位高且水系较多,造成路基持力层薄弱，路基直接施工不能保证质量，从工程实际出发，使用水泥粉喷桩加固技术对路基进行处理，并从实际应用中总结出施工应用的一些心得。

2、水泥粉喷桩加固技术的工程实体应用

2.1地基处理要求

K9+065―K9+925地基采用水泥粉喷桩对基础范围内土体进行加固处理,要求处理后的复合地基基坑允许承载力提高到K=140kpa,压缩模量增加到Es=5.8mpa，沉降量与沉降差均应满足现有关规范要求。粉喷桩体底部必须进入粉质粘土层1.25m深。

所谓水泥粉喷桩加固，就是用一种通过钻机成孔，然后将水泥粉利用压缩空气送入软土中使其与土及土壤水一同固结，形成具有一定强度的桩状体，达到地基加固的目的。这种方法与传统的浇筑水下砼加固相比，克服了富含水区水灰比不稳定、施工质量不易保证缺点，施工方法简单，施工质量也易保证。施工时，首先将钻机在指定的桩位上成孔，钻至设计深度，然后通过高压泵把水泥干粉通过钻头处特定的喷咀喷出，在喷射过程中，钻头一边旋转一边缓缓提升，借助高压干粉的喷射力与松动后的土壤拌合，从而起到对地基加固的作用。

2.2状体设计及试桩情况

2.2.1桩体设计

①粉喷桩必须插入粉质粘土层至少1.25m，粉喷桩有效桩长为5.0―7.0m。

②水泥渗入比为2.0%，水泥标号采用东源32.5R级普通水泥，即每米桩长喷粉量平均为60kg。

③复搅长度为1.5m,电流控制：先采用三档钻进，当电流达到80A时，换成二档钻进不少于1.0m,电流控制在40―60A。

2.2.2试桩情况

本工程共打试验桩4个，深度为7.0m，喷粉至地面下0.5 m处。试验桩钻进时电流情况见表1

试验桩钻进时电流情况表表1

钻进深度（m） 档位 钻进电流（A）

2.3水泥粉喷桩的工艺要求及施工

2.3.1桩位放线与测量

因原池塘淤泥严重，在施工前先将淤泥挖去，然后再用运来的粉质土回填，将基础面大致整平，再在此基础理论上进行桩位定位，严格控制各部位内边桩位置。同时测出各桩位地面高程，计算出粉喷桩有效桩长，并经校核准确无误，经监理部门验收合格后方能进行粉喷桩施工。

2.3.2水泥粉喷桩工艺流程

钻机就位 喷气搅拌钻进 喷粉搅拌提升至设计桩长

喷气搅拌钻进1.5m 重复喷粉搅拌停灰关闭空压机，钻机移位。

2.3.3粉喷桩的参数

根据试验的试验成果，结合土层分布条件及设计要求，确定有关的参数（见表2）

粉喷桩参数表表2

钻进速度 提升速度 喷粉压力 掺入比 喷粉量

0.8―1.47（m/min） 0.8―1.47(m/min) 0.24―0.4MPa 20% 55―65kg/m

2.3.4粉喷桩施工

为了确保工程质量，施工总粉喷桩桩基功率为30KW，钻具总长12.5m,空压机风量3m3/min，压力为 0.8MPa。桩位偏差顺轴为±15cm，垂直轴向±10cm，桩径垂直度为1.5%。桩的搅拌深度用钻杆标线控制，钻径用钻头控制。为了保证桩体强度，施工中采用单桩灰量控制法。即每根桩装一次灰搅拌一根桩；并在原设计喷粉量基础上乘1.1系数。为保证桩体粉量均匀，实施全孔三次搅拌两次喷粉工艺，并严格按先中轴后边轴，先里排后外排的顺序组织施工。

2.3.5粉喷桩的桩顶与桩端的处理

为了确保粉喷桩的单桩承载力达到设计要求，有必要对桩顶及桩端作加强处理。

由于桩顶直接承受上部墙体结构传来的荷载，若施工质量不佳或发生其他变异情况，桩顶往往会被破坏，使承载力下降。桩端部位一般是受力较小的部位，特别是摩阻型桩，但由于搅拌桩设备构造原因或施工工艺原因，桩端土会被扰动而未与水泥搅拌均匀或根本没有搅拌，这部分被扰动的土体，在受荷载后会产生较大的压缩变形。所以，对桩顶与桩端的处理，建议在桩顶或桩端部分（500―1000mm范围内）采用复喷复搅工艺，即在原一次喷粉，二次搅拌工艺上再加一次搅拌而不再增加水泥掺量。

2.3.6粉喷桩施工注意事项

应严格控制钻机下钻深度，喷粉高程和停灰面，确保粉喷桩高度。应定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期复核检查，其直径磨耗量不得大于20mm。当钻头提升至地面以下500mm时，喷粉机应停止喷粉。当喷粉机在成桩过程中遇到故障而停止时，第二次喷粉成桩时，其喷粉重叠长度不得小于1.0m.

2.4质量控制的依据

2.4.1原材料质量控制

施工所有水泥采用东源32.5R普通硅酸盐水泥，经现场抽样检验，其质量符合规范及设计要求，为合格产品。

2.4.2成桩质量

在施工过程中要严格按照工艺所选定的参数操作，未经工地主管技术人员同意不得变更施工技术参数。在整个制桩过程中，在确保搅拌、段粉、提升的三连续作业法，如遇堵粉、民粉等问题时要及时采用补喷措施，补喷重叠长度 不得小于1.0m。为保证单桩喷粉量满足设计要求，要严格控制搅拌提升速度均匀和喷粉压力的变化；结果表示，均匀搅拌提升速度为0.8m/min时，平均喷粉量达到60kg/m,满足设计要求。

2.4.3粉喷桩轻便触探质量检查结果

为了及时判定成桩质量，在粉喷桩施工结束后及时开挖，采用轻便触探仪（NIO）随机检查成桩质量，符合地基承载力试验验算，质量符合要求。软土地基处理后，地基承载力及相关力学强度指标明显提高，均满足设计承载力140kpa的要求。

3结束语：

用粉喷桩加固软土地基，形成了复合地基，明显提高了软土地基强度，可加快路基填土速率，铺筑路面后的沉降量能得到有效控制，保证了工程质量。由于粉喷桩软土处理施工方便，速度快，效果好，对环境影响小，与其他类型桩基相比较具有造价低等优点，受到了广泛好评。