粉喷桩加固桥头软土地基在公路工程中的应用

摘要：文章介绍了贵州省某高速公路大桥采用粉喷桩加固桥头软土地基的施工程序及检测项目、控制标准等，对地基处理前后的效果进行对比分析，指出其适用性，从而推广粉喷桩在软土路基施工中的应用。

关键词：粉喷桩，软土地基，施工程序，检测项目，控制标准

粉喷桩就是应用特制的设备和机具，将固化剂――水泥、石灰粉等通过压缩空气的传送，与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应形成连续的水稳性的坚硬桩体，是一种改善土质，提高地基强度的软土路基加固方法。它具有施工简单、方便，承载力提高幅度大，费用低廉等特点，所以被广泛应用于淤泥质土、杂填土、软黏土等软弱地基的加固处理。本文结合贵州省某公路大桥工程中利用粉喷桩加固桥头软土地基一例，详细地阐述了粉喷桩施工的程序，检测项目及控制标准。

1、工程概况

贵州省某高速公路某大桥位于安顺与贵阳市交界处，处于该高速公路里程K36+050~K38+652处，属山丘地带，该段软土成因复杂，构成多元土结构，层位复杂。根据沿线地基勘探表明，分为三个地质层：Ⅰ层为软塑状低液限黏土，分布连续，深度0 m~3.3 m。Ⅱ层以流塑状淤泥质低液限性粉土为主，间夹低液限粉土质砂、低限黏土，深度为3.3 m~10m左右。Ⅲ层以中密状低液限粉土质砂为主，压缩性低，深度为12 m~13 m左右。为减少路基沉降和桥头差，达到规范要求，采用粉喷桩技术以提高地基的整体承载力。台背填土高度6.5m，为了保证台背填土下卧层的承载力及台背回填的质量，同时考虑工程工期紧，决定采用粉喷桩施工方案进行桥头地基加固。按设计粉喷桩为：固化剂采用42.5级普硅水

泥，桩径为500mm ，桩长为13m，4800根，正方形布桩，桩距1.2m。每米桩身水泥掺入量为50kg，本工程粉喷桩设计总工程量为62400延米，要求加固后复合地基承载力达到160 kPa。施工后要求填土区能稳定，填土区沉降在允许的范围内不产生不均匀沉降。

2、设备选择

选择PH-5B型粉喷桩机及配套的电脑计量仪、发电机及配套设备等施工机具设施。

3、施工方案及施工工艺

1)施工方案：应用PH-5B型钻机为施工机械，掺入42.5级普硅水泥，干粉水泥与原位土进行均匀搅拌成桩，对地基土产生膨胀、脱水、挤密和桩固结的效果，以达到加固地基的目的。严格按粉喷桩施工规范进行施工，用钻头为500mm的钻机钻进至设计深度后，反转叶片，压喷干水泥粉，压实、提升，严格控制钻机的钻进、提升、压实速度及粉喷量，粉喷桩停灰面为距离自然地面下0.5m。在每根桩的施工钻机钻进过程中应随时控制机架水平度，使钻机的钻杆始终保持与地面垂直，确保桩体的垂直度，严格控制相邻两桩的间距，在设计要求的范围内确保施工质量。若地质情况发生变化应做好记录，并通知甲方，以确保成桩质量。

2)施工工艺流程见图1。

4、质量保证措施

为了使工程保质保量按期完工，我方严格抓好工程施工的各个环节，严格按规范及监理工作程序施工。

1)认真组织好图纸会审，严格按图纸施工，按照国家行业标准《软土地基深层搅拌加固技术规程》进行施工，组织好现场施工技术人员的技术交底。

2)精心组织安排现场施工人员的岗位，明确其责任，强调工作人员坚守岗位，把好质量关，采取积极措施，确保水泥的存放，严格材料管理。掺入剂为42.5级普硅水泥，水泥必须具有出厂合格证；其进场后，使用前必须抽样检验，不合格的水泥一律不准使用。

3)做好场地平整。清理场地内一切障碍物及杂物，根据甲方提供的测量定位线放线定位，并由施工技术人员进行复测检查，在误差满足规范允许的范围要求后，才能进行放点，并在钻机对位时再进行一次桩位点检查，按测出的场地标格控制桩底、桩顶标高和停灰面标高。

4)机械设备进场后严格按要求进行拼装，各种机械设备至少进行一次试机，在场地的指定位置进行试钻，检查好各个部位是否正常进行，及时修整。在每完成一根桩的施工后，机长必须对钻头大小、喷灰管线进行一次检查；当钻头直径小于450mm时必须立即更换新钻头，以确保成桩直径。必须在钻机的钻杆或钻架上做出明显的标记，使施工时能看出钻进的深度和标高，并对钻机进行编号。

5)严格控制钻架的垂直度，用水准尺对钻机平台四边进行检查或利用某参照物两个方向的垂直度目测，使倾斜度小于1.5%H，确保成桩桩身的倾斜度小于1.5%H，桩位点偏差严格控制在50mm以内。在钻机钻进过程中，应随时观察钻杆的垂直度、主电机的电流变化、钻进速度；钻至标高后，必须有30s停顿时间，确保桩尖喷粉到位后才能以匀度反转提升。在钻进过程中，若遇障碍物，应立即做好记录并通知甲方处理，以确保成桩质量。

6)水泥必须经过滤网过滤，筛去杂物和结块水泥，才能进入小灰罐。若水泥量达不到设计要求，必须对该桩重新进行全过程施工。在桩头部分按设计要求进行复搅，确保成桩的均匀性和桩体强度。喷灰过程中出现堵管，必须在堵管钻头标高下1m处重新开始喷粉，以免出现断桩现象。

7)记录员和施工员要及时做好每根桩的施工记录，特别是钻进标高及喷水泥量的记录。现场技术人员要采用电脑记录仪经常检查，并随时抽查。

8)每天施工的桩位必须及时统计，并做出形象进度表，确保施工过程不漏桩。为工程保质保量按期完工，严格抓好工程施工的各个环节，严格按规范及监理工作程序施工。认真组织好图纸会审；精心组织安排现场施工人员的岗位；严格材料管理；做好设备调试及施工时设备的检查和修整；严格控制机架的垂直度；做好每根桩的施工记录。

5、检测项目

1)原材料(水泥)检测：安定性、强度测试；每200t测试一次。

2)成桩加固后检测。成桩7d后现场进行开挖检查，用目测法检查桩体成型情况，搅拌均匀程度，检查深度0.5m~2.0m，检查频率不少于1.0%。同时检查桩的中心距及垂直度。成桩14d后现场进行桩身完整性检测(单桩无破损检测)，检测频率不少于1.0%。

成桩28d后现场采用静力荷载板做单桩承载力测试、复合地基承载力测试，每一单项工程测试组数不少于3组。本项目单桩承载力测试3根，单桩承载力均大于120kN，复合地基承载力测试6组，复合地基承载力大于165kPa，满足设计要求。沉降观察：路基施工完后，经约6个月时间的加载预压对路基桥涵做最后的沉降观察，并做了路基沉降曲线图，判定实际的工后沉降量均少于原理论计算的沉降量，最大为8.1cm，从而达到减少工后沉降的目的。

6、结语

通过对桥头的沉降差异观测(沉降差异几乎没有)证明，采用粉喷桩加固桥头软土地基是合理的；加固地基的稳定速度快，工后沉降小，承载力提高幅度大。同时解决了桥头跳车问题。所以对桥头软土地基以及高填方路段，利用水泥粉喷桩处理地基是首选方案之一。另外，在公路、桥梁工程项目中，也经常利用水泥粉喷桩来处理桥涵、通道的软弱地基，或应用于小型桥梁的墩台基础。水泥粉喷桩处理，在公路、桥梁工程项目建设中发挥了其良好的社会、经济效益。

参考文献：

[1] JTJ 017-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[2]郝毅，邬晓光，李莲莲.粉喷桩的工作原理及质量检测[J].山西建筑，2007，33(1)：98-99.

[3] TB-1002.5-99，公路桥涵地基和基础设计规范[S].

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。