结合市政道路软基处理工程探讨粉喷桩施工工艺及质量控制措施

摘要：在城市建设过程中,市政道路起到很重要的作用。市政道路在建设施工时经常会遇到软弱地基或软厚的杂填土，需要对软基进行处理。软土地基处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。文章结合海口市货运大道工程探讨了处理市政道路地基的施工工艺、质量控制措施与检测方法。

关键词: 市政道路；软土地基；粉喷桩；施工工艺；质量控制

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：

前言

软土是指以水下沉积的软弱粘性土或淤泥为主的地层，有时也夹有少量的腐泥或泥炭层。软土在我国沿海、沿湖、沿河地带有广泛分布。近年来，随着经济建设的不断发展，我国市政道路建设的规模日益扩大，难度不断提高，市政道路建设对软土处治提出了更高的要求。粉喷桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，就是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。由于粉喷桩具有能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等优点，目前在道路工程建设领域应用得较为广泛。

1.工程概况

海口市某市政道路，其桩号K5+350-K6+300段为多年沉积水溏，地质勘察揭示，本段地层为淤泥质粉砂土层，层厚平均厚为6.5m，工程性能差不能直接作为道路持力层，经多方案的技术与经济比较分析选定采用粉喷桩技术对该段软基进行处理。粉喷桩设计桩长为7m，桩平面布置呈梅花形，桩间距为1.5m，在涵洞基础下粉喷桩间距为1.2m。本文结合工程实际对粉喷桩处理市政道路软土地基施工工艺、质量控制措施与检测方法进行探讨。

2. 粉喷桩施工施工方法

2.1 施工现场的准备工作

2.1.1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。

2.1.2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。

2.1.3根据施工图纸画出桩位平面布置图。

2.1.4根据桩位平面布置图，在施工现场用钢尺定出每根粉喷桩的桩位，并做好标记，每根桩的桩位误差不得大于5cm。

2.1.5在施工现场搭设水泥棚，水泥棚的底部用土填高，使之比周围地面高出30cm～50cm，并铺设一层木板，然后铺设一层彩条布，最后再铺设一层塑料薄膜，以确保水泥不受潮变硬。水泥棚内的水泥储存量应不少于60吨。

2.1.6对进场的机具设备进行组装和调试，确保机具的完好率，保证满足施工要求。粉体喷射机安放的位置与搅拌机施工最远处之间的距离不宜超过60米，不然，送粉管的阻力增大，送粉量就不易稳定。

2.1.7一切准备工作结束后进行试桩，以确定成桩的各项技术参数。以确定好钻进速度、提升速度、提升时的管道压力及喷灰时管道压力等技术参数； 水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，确定合适的技术处理措施。

2.2 施工方法

2.2.1定位：做好复测工作，在以后的施工中应经常检查桩位标记是否被移动，确保粉喷桩桩位的准确性。机具移至桩位处并使钻头正对竹签，复核机架的垂直度。

2.2.2启动空压机送气，钻机正转并垂直钻进。当控制双螺旋搅拌头到达设计桩底标高时，钻机反向转动，启动送灰机送灰，待水泥送至喷灰口（一般约一分钟）后再提升钻头，根据电子称重装置显示的喷灰量调节调速电机，这样边喷粉，边搅拌，边提升。

2.2.3当钻头提升至地面下0.25米时停止送灰，关闭送灰机。此时钻机迅速换档，重复搅拌，直至电流表达到100A以上停止复搅。

2.2.4复搅结束后，关闭空压机，消散所有管道压力，钻机主电机停机。

2.2.5开启液压步履，钻机移位。

3.粉喷桩施工的质量控制措施

在工程实践中，粉喷桩处理软土地基施工中常存在如下一些问题：施工单位偷工减料，水泥用量难控制；均匀性差、强度低；沉降得不到有效减少，达不到设计意图等，影响了加固效果。因此，在施工过程中应采取何种科学有效的质量控制措施，确保粉喷桩处理软基的加固效果。

3.1粉喷桩施工前质量控制措施

3.1.1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，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；

3.1.2 加强对原材料的检验

粉喷桩所用水泥必须经过试验室抽检，满足规范的要求；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施工前必须进行工艺试桩

不同地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，在粉喷桩施工前必须进行工艺度桩。

3.2 粉喷桩施工过程中的质量控制措施

粉喷桩施工过程中，重点要控制好三个重要施工环节和日水泥用量、日进度两个指标。

3.2.1桩长按进入持力层控制

粉喷桩宜尽量打至持力层上，并且要进入持力层50cm左右。在施工过程中，桩底设计标高往往与持力层并不一致，施工单位容易出现桩长以设计标高控制的现象，如在桩尖下尚留几米软土，则会有较大的工后沉降量。故粉喷桩实际施工桩长应按进入持力层控制。判别是否进入持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度和电流表的读数来判定，这两个参数是在工艺试桩时确定。

3.2.2粉体计量控制

粉喷桩的质量好坏与水泥掺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电子称重法与钻机深度相结合的计量装置，它能在记录反映深度、相对应每延长的喷粉量、总灰量等。粉体计量控制主要应注意两点：一是要保证喷粉的均匀性，关键是掌握好钻头的提升速度；二是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。

3.2.3复搅拌控制

水泥与土搅拌均匀程度是关系到粉喷桩桩体强度的关键因素。大量的施工实践已充分证明粉喷桩复搅与不复搅的质量相差很大。钻头喷出的粉体往往呈脉冲状，若不充分搅拌，粉体在村中呈现层状，形成一种“夹生”，这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速等，并应尽量采用全桩复搅以保证质量。当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时，应采用“二喷二搅”的施工工艺，即：钻进一钻至桩底后慢档提升、喷灰、搅拌至停灰面一钻进、复搅复喷至桩底―提升、搅拌至停灰面―移位。防止出现“沉桩”现象。

近些年来水泥土搅拌桩的施工质量问题受到了各方面的关注。目前在施工过程中都配水泥自动计量装置，这种装置能够正确显示桩身垂直方向上不同点所喷入的水泥粉量，保证了桩身的均匀性和桩体强度，从源头上解决了施工质量控制问题，使工程质量事故得到遏止。

4. 粉喷桩的质量检测

因为粉喷桩属隐蔽工程，工序环节多，本施工控制难度较大。粉喷桩复合地基质量检验是保证工程成功的重要手段。

4.1桩距、桩径及钻杆倾斜度的检测

在每处粉喷桩施工过程中，随机按规定频率用吊锤对钻杆倾斜度进行现场检测；对已成桩7d的粉喷桩，随机按规定频率挖出桩头，然后用卷尺对桩距、桩径进行检测。

4.2桩体强度及桩长的检测

4.2.1 对成桩7d的粉喷桩，随机按规定频率进行如下几项检测。

1）破去桩头0.3m-0.5m表层水泥，进行外观检测，主要检测其桩体外观是否圆顺，水泥土搅拌是否均匀；

2）用轻便触探仪对开挖出来的桩头进行强度检测，根据N10贯入10cm的锤击次数或N10的连续贯入30cm的锤击次数来判定桩头强度是否合格。不合格的桩，在成桩28d后进行进行钻芯取样检测。

4.2.2对成桩28d的粉喷桩，随机按规定频率的桩进行钻芯取样检测，主要有以下几个方面。

1）检测桩体粉喷是否均匀，桩体有无断粉现象，桩长是否达到设计要求；

2）对粉喷桩的芯样进行加工，磨制成等高试件做无侧限抗压强度，应尽可能在芯样上、中、下三个部位各磨一组，一组三个试件，用三个试件的代表值评定强度。

4.3单桩和复合地基承载力检验

对某一场地施工质量有疑问时，最终可以采用静荷载试验，检查复合地基承载力或单桩承载力。静荷载试验没场地不小于3点，取3点试验的代表值，检查其是否满足设计要求。

粉喷桩在质量检测方面，虽有多种方法，但由于试验设备和技术等因素的限制，只能限于浅层。对于深层强度与变形等检测，目前尚没有更好的方法，有待于今后进一步研究解决。

5.结论

粉喷桩就其自身性质来说是一种介于钢性桩与柔性桩之间的一种桩型，其刚度、抗压强度和抗侧压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。粉喷桩可以完全改变软土的性质，它与桩间土形成的复合地基，可以大大的提高承载力，减少沉降。粉喷桩处理软基是一种行之有效的工艺手段，与其他软基处理手段相比，具有施工方便，工期短，工后沉降小等显著优点。但从其设计方法及施工质量管理来看，技术难度比较大，而且造价相对较高。因此在选择这种处理措施时，因充分考虑其适用条件，以确保最终的处理措施经济、合理、可行。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范（TB10113－96）.

[2]徐至钧、曹名葆.《水泥土搅拌法处理地基》P122-P136.