浅谈粉喷桩在桥头地基处理中的应用

摘要：简述粉喷桩加固原理，介绍笔者所在工作地滨德高速路基施工中粉喷桩加固桥头地基的具体做法，施工质量的监控措施，对其加固效果进行了检验和分析，谈了两点体会。

关键词：桥头地基 ,加固,粉喷桩

Abstract: the paper pile reinforcement of principle, the writer's coast were introduced, the subgrade construction of bridge foundation pile reinforcement of the concrete methods of construction quality control measures, the reinforcement effect of a test and analysis, talk about the two experience.

Key words: the bridge foundation, strengthening, pile

中图分类号：TU4文献标识码：A 文章编号：

粉喷桩加固法又称为粉体喷射搅拌法，是一种对较厚土层进行深层搅拌加固的技术，通过专用的深层粉体搅拌机，将粉体加固料（水泥、石灰等）喷入地基深处，凭借搅拌机的回转钻头叶片的旋转，使之与原位桥头充分混合，粉体加固料吸收地下水发生一系列物理，化学反应，形成稳定的、具有一定强度的桩体，即粉喷桩，粉喷桩与周围土体一起形成半刚半柔性复合地基，使地基的承载力得以提高，变形得以减少，从而达到减小荷载作用下可能发生的均匀与不均匀沉降的目的。在滨德高速公路工程的桥头地基加固中应用了这项技术，现将其施工情况及加固效果作一介绍。

一、工程概况

山东省滨州至德州高速公路是国家重点公路东营至香港（口岸）公路滨州至衡水支线的重要组成部分，东起滨州市沾化县，与国家高速公路长春至深圳和荣城至乌海公路相连，西到德州市鲁冀界，与已建的德州至衡水高速公路相接，是山东省规划的“五纵连四横，一环绕山东”高速公路网“一横”和“一环”的重要组成部分。

二、粉喷桩施工

2.1设计指标

（１）粉喷桩设计的主要部位在离建筑物较近的桥头路基及部分沟塘，粉喷桩呈等边三角形布置，桩径50cm。其处理长度根据桥头填土高度确定：H≤5m，L=30m；5＜H≤7m，L=40m；H＞7m，L=50m，并分为A（桩距1.2米）、B（桩距1.5米）、C（桩距1.8米）三个区域，路堤两侧护坡道（桥头路基含锥坡）范围内全部处理，具体平面布置见图1。

（２）施工前必须进行成桩试验，每个处理路段工艺性成桩试验的根数不少于5根，室内水泥土试验数量不少于5组，室内水泥试验的7天龄期无侧限抗压强度不小于900KPa，28天龄不小于1500 KPa，单桩承载力应大于100KN。

（３）粉喷桩采用深层搅拌法施工，施工顺序应由里向外。

（４）粉喷桩所用的固化剂，应为P.O42.5R普通硅盐水泥，每延米用水泥量不得少于50kg。但在实际施工时，每延米水泥用量增加2.5Kg，以保证工程质量。

（５）粉喷桩桩长应按照设计表进行，停灰面不低于地表以下0.5m，送灰器停止送灰，用同剂量的混合土回填。严格控制喷灰时间、停灰时间，确保粉喷桩的长度；桩体重复搅拌的长度应为整个桩长，以确保桩身质量。

2.2主要施工机械

每个施工队配备的主要机具有：粉喷机２台、灰罐２个、发电机２台、空压机４台、电子称2台、电脑计量仪2台、电焊机２台，推土机两台。

图1 粉喷桩平面布置图（正三角形布置）

2.3施工工艺

2.3.1施工工艺流程 粉喷桩施工工艺流程见图2

图2.粉喷桩施工工艺流程

2.3.2主要工艺参数

钻进速度0.5～０.8m/min

提升速度0.5～0.8m/min

搅拌速度28～50r/min

钻进、复搅与提升时管道压力 0.1MPa≤P≤0.2MPa

喷灰时管道压力 0.25MPa≤p≤0.40MPa

2.4劳力组织

粉喷桩施工每班由10-20人组成，人工情况为：指挥兼记录1名，技术人员1名，送料2-4名，司机（粉喷机、发电机、空压机），3-4名，后勤人员（管线工、电工）2名。

2.5粉喷桩操作要点

（1）转机起动正转给进，当钻头的喷灰口钻入地层20-40cm时，迅速开启大空压机连续送风，以防止喷灰口或管道淤塞。

（2）灰罐封紧后，及时启动小空压机给灰罐加压（压力根据喷灰质量要求确定），当灰罐内压力达到要求后，关闭小空压机，以后根据喷灰过程中灰罐压力的变化随时补压。

（3）钻至桩底设计标高时，原位搅拌2-5min，然后关闭支路风道阀门，在压力正常时开启发送器送灰。在整个送灰过程中，要时刻注意观察压力情况和橡胶皮管的跳动情况，以确保喷灰量均匀。

（4）钻具反转提升至桩顶设计标高后及时关闭发送器和大空压机，打开支路风道阀门，关闭灰道阀门，同时打开灰罐放气减压阀门。

2.6施工质量监控措施

（1）施喷前认真检查设备及材料的准备情况，在设备完好，材料充足的条件下方可开工，以保证施工的连续性（起码单桩要一气呵成）。

（2）粉喷桩的钻进，必须确保一次转至设计标高，不得随意减小桩长。如果遇到钻进困难达不到设计标高的现象，则应查明情况：是地质变化，还是遇到漂石，如果是前者所致，则变更桩长，如果是后者所致，则应考虑采取挖除（浅位漂石）或改动桩位（深层漂石）。

（3）在喷灰过程中，应充分搅拌以提高水泥土的均匀程度，保证单桩承载力，规定对设计桩长的水泥土要进行全程复搅。

（4）用垂球控制钻标的倾斜度，使之不超过1.5%。

（5）控制灰罐压力，沿桩长范围严格按设计加灰量喷灰。

（6）经常检查钻头直径，磨损超过10mm者必须更换。

（7）对成桩进行质量检查，包括桩位、桩径、桩长、单桩承载力及无损检测。要求桩位偏差小于10cm，桩径误差小于5cm，桩长偏差小于10cm，单桩承载力符合设计要求。发现有断桩、喷灰量不足及桩体缺陷等问题时，视具体情况立即采取局部补喷、整桩复搅、复喷或补桩等补救措施。补桩的重叠长度不小于1m，复喷的喷灰量不小于设计喷灰量。补喷、复喷均在原桩成桩12h以内完成，否则应考虑补桩。

三、粉喷桩施工质量监理要求

3.1粉喷桩施工前应对下列内容进行监理

（1）进场施工设备的型号、性能、数量及其机械设备的可靠性；

（2）进场施工人员的组织机构及配备；

（3）进场加固料的质量、数量、规格；

（4）施工图放样。

（5）监理人员应对承包人填报的进场设备报验单，施工组织设计审报表、施工放样报验单和建筑材料报验单进行签证。

（6）监理人员应详细审查承包人申报的施工技术方案审表，并对施工方案、施工工艺、质量控制及进度计划等提出审查意见。

（7）工艺性喷桩时监理人员旁站，确认其施工工艺及各种操作参数，并作为工程桩施工依据。

上述各项经批准后，应由监理工程师签认分项工程开工申请单，作为分项工程的开工通知，承包人方可开工。未经批准，不得开工。粉喷桩施工时就对加固深度、桩长、复搅长度、喷灰量加强监理，及时指出存在的问题。对于错误的施工手段及手法应指令承包人及时纠正。施工原始记录不得弄虚作假及涂改。监理人员就认真检验并签认。

四、地基加固效果的检验分析

4.1粉喷桩外观检查

将每个工点粉喷加固范围按照施工组织计划安排情况分成几个区，每区内粉喷桩加固结束后7天，开始检查粉喷桩的外观质量检查，结果是：挖出的桩头外观整齐，灰土搅拌均匀，表面成螺旋状，直径一般为510～550mm（钻头500mm），桩长坚硬，对周围土体有明显的挤密作用。

4.2桩身水泥土无侧限抗压强度试验

粉喷桩完成28天后，近1%的比例，随机在粉喷桩上转心取D=70mm的试件，进行室内无侧限抗压强度试验，无侧限抗压强度平均值和最小值都大于设计值，表明桩身水泥土的喷灰量都满足了设计要求，桩体刚度大，桩体效用表现将更为明显。

4.3复合地基承载力

在轻土地基加固结束28天后，要对粉喷桩加固地基进行地基承载力复合，在粉喷桩加固后的地承上，其承载力均已达到甚至超过设计承载力的2倍以上，加固效果很好。

五、结论

通过本段地基的加固，粉喷桩加固桥头地基具有施工方便、施工工艺简单、工序单一、单桩能一次成型、地基加固见效快、施工工期短等优点，特别适合工期紧、需要较快地提高地基强度和承载力的加固工程。

粉喷桩的喷桩质量直接影响着桥头地基的加固效果，也直接关系到其上面的建筑的稳定。因此，除对成桩用各种手段进行严格检测外，在施工过程中的质量监测更为重要，特别要避免施工中人为因素对桩长、喷灰量、搅拌次数的负面影响，要提高施工人员的责任心，确保每一个环节的施工质量。

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〕江苏省高速公路建设指挥部.粉喷桩施工质量的检验与评判方法

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。