水泥粉喷桩在软土地基施工中的应用

摘要：粉喷桩是一种快速处理公路软土路基、减少工后沉降较为合理的方法，因而在处理公路软土地基施工中得到广泛的运用。文章以具体工程为实例，详细介绍了水泥粉喷桩的施工工艺和质量控制措施。实践证明，用水泥粉喷桩处理软土地基是一种有效的方法。

关键词：水泥粉喷桩；软土地基；质量控制措施

中图分类号：U213.1 文献标识码：A

一、工程概况

某高速公路处位于河漫滩冲积平原，其地质情况比较复杂，地基土在地表下20m范围内分布有：①粉质黏土，中塑性，硬可塑状；②高塑性黏土，软可塑状；③淤泥，饱和，流塑，含少量有机质；④粉质黏土，中塑性，软可塑状。

由于该地区地势较洼，经常积水，地下土含水量较大，且水位较高，地基土的承载力较低。为减小路基的沉降量，保证工程质量，须对地基进行处理，处理方法为粉喷桩加固。

二、粉喷桩的设计

设计方案中粉喷桩的长度为8m，孔径为500mm，桩位采用梅花形布置，桩间距为1.0m/1.2m，水泥的掺量为15%，采用普通硅酸盐425#，要求90d龄期无侧限抗压强度不小于1200kPa。

三、施工工艺

由于该段地下水含量较高，施工时决定采用干喷法，机器型号为GPP-5型，共2台。施工工艺如下：

（一）根据设计中15%的水泥掺量，取土的平均容重为1.845kN/m3，计算出每米桩的喷粉量为54kg（设计为55kg）。

（二）指定专人负责现场施工及质量控制，做好原始记录及过程控制。清理并整平施工场地，使现场做到三通一平。

（三）放样定位，每个粉喷桩的中心位置洒上石灰，并插一根木筷，确保施工时对位快速且准确。

（四）对钻机进行检测，主要有:钻头的尺寸是否符合要求；空压机、喷粉机、仪表是否能正常工作；喷粉记录器的显示数据和实际钻进的深度和喷粉量是否一致等。

（五）移动钻机，准确对孔。对孔误差不得大于50mm。施工时对各孔进行编号，从一边按照顺序进行施工。

（六）利用支腿液压缸调平钻机，钻机主轴垂直度误差不大于1%。

（七）起动主电动机，根据施工要求，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档（0.48m/min、0.8m/min、1.47m/min）逐级加速的顺序，正钻预搅下沉。钻至接近设计深度时，用低速慢钻，且钻机应原位钻动1～2min。为保持钻杆中间送风通道的干燥，从预搅下沉开始直到喷粉为止，在轴杆内连续输送压缩空气。

（八）粉体材料。水泥材料按照设计要求选用425#普通硅酸盐水泥。

（九）提升喷粉、搅拌。在确认水泥已喷至孔底时，按0.48m/min的速度反钻提升。当提升到设计停灰标高后，慢速原地搅拌1～2min。

（十）重复搅拌。为保证粉体搅拌均匀，再次将搅拌头下沉到设计深度。提升搅拌时，其速度控制在0.5～0.8m/min。

（十一）为防止空气污染，在提升喷粉距地面0.5m处减压喷粉。施工中，孔口设喷灰防护装置。

（十二）提升喷灰过程中，配自动计量装置。喷粉记录器由控制箱、称重器、供粉泵和深度测量器四部分组成。它能自动打印不同深度处喷入水泥粉的重量，有效地控制和检验水泥土桩的质量。

（十三）钻具提升至地面后，钻机移位对孔。按上述步骤进行下一根桩的施工。

四、施工中的注意事项

（一）粉体喷射机安装的位置与搅拌机施工最远处之间的距离不超过60m，不然送灰管的阻力增大，送灰量就不稳定。施工机械、电器设备、仪表仪器及机具等，在确认完好后方准使用。

（二）施工中，若发现钻机出现不正常振动、晃动、倾斜、移位等现象，应立即停钻检查，必要时停钻重打。

（三）施工中随时注意喷粉机、空气压缩机的运转情况、压力表的显示变化和送灰情况。当送灰过程中出现压力连续上升、发生器负载过大、送灰管或阀门在钻杆提升中途堵塞等异常情况时，应立即判明原因，停止提升，原地搅拌。为保证成桩质量，必要时应予复打。堵管的原因主要是水泥结块。施工时对水泥应进行过筛，并要求管道系统保持干燥状态。

（四）在送灰过程中如发现压力突然下降、灰罐加不上压力等异常情况，应停止提升，原地搅拌，及时判明原因。若由于灰罐内水泥粉体已喷完或容器、管道漏气所致，应将钻具下沉到一定深度后，重新加灰复打，以保证成桩质量。

（五）一般相邻桩的施工间隔时间不超过8h，若因停电、机械故障而超过允许时间，应征得设计部门的同意，采取适宜的补救措施。

（六）在粉体发送器中有一个气水分离器，用于收集因压缩空气膨胀而降温所产生的凝结水。施工时应经常排除气水分离器中的积水，防止因水分进入钻杆而堵塞送粉通道。

五、质量检测（一）施工期间的质量控制

1．桩位偏差不超过50mm。施工前在桩中心插桩位标，施工后将桩位标复原，以便验收。

2．桩顶、桩底的标高均不低于设计值，施工的桩顶面高出设计规定值0.3～0.5m。

3．桩身垂直度。每根桩施工时用水准尺检查导向架和搅拌轴的垂直度，垂直度误差不超过1%。

4．桩身水泥掺入量。按照计算量检查每根桩的水泥用量，允许每根桩的水泥用量在±5kg规格范围内变动。

5．水泥标号、水泥规格按设计要求选用。对所用的水泥分批提前对它作出检验，试验合格后方可使用。

6．搅拌头上提喷粉的速度。喷粉提升速度不超过0.8m/min，并采用二次搅拌。当第二次搅拌时，不允许搅拌头未到达桩顶标高之前出现水泥粉喷完现象：有剩余时可在桩身上部做第三次搅拌之用。

（二）工程竣工后的质量检验施工完成后挖去上面50cm的桩头，按照设计要求采用声波检测和取芯检验相配合的方法进行检测。其中声波检测采用低应变反射波法，检测数量为总数的20%，以检查桩长和有无短桩夹泥及缩径等桩身质量问题，检测时间为桩身龄期14d后。取芯检验为随机抽取3根桩，分别在桩顶下0.5m、1m和1.5m取样，进行无侧限抗压强度试验，检测时间为28d龄期后。声波检测显示除了3根桩为B类桩外，其余均为A类桩，而取芯检验中的28d抗压强度也均满足设计要求。六、结语现在该段路基已经施工完毕。根据目前的情况看，粉喷桩的应用是比较成功的，通过不间断的沉降观测发现沉降量累计为36mm，然后沉降趋于稳定，连续两个月沉降量小于3mm/月。。

参考文献：

[1]公路软土地基设计与施工技术规范（JTJ017-96）．

[2]张诚厚，袁文明，戴济群．高速公路软基处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997.