试析公路路桥软土地基水泥粉喷桩施工技术

【摘要】水泥粉喷桩是一项广泛应用于公路路桥软土地基加固的施工技术，其施工质量必须达到软土地基加固的要求。文章作者根据个人多年的工作经验以及一些粉喷桩施工案例分析，对如何确保公路路桥软土地基施工质量以及如何有针对性的控制其施工质量做了详细的探讨，进而为同类公路工程项目的施工提供有利的参考意见。

【关键词】粉喷桩施工技术；软土地基；施工质量

一、前言

粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩。深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂（浆液状和粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地墓。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。粉喷桩不仅可以有效降低总沉降量、承受极大的加荷速率，还具备较强的抗侧向变形能力及缩短施工工期的特点，当前水泥粉喷桩施工技术在整个公路建设领域得到了广泛的应用。

以前的一些工程案例里面，采用粉喷桩施工技术处理公路路桥软土地基尽管具备很大的优势，但是也有着很大的不足，比如施工单位不能严格按照施工规范进行操作，存在着严重的偷工减料行为，而且水泥用量极难控制；均匀性比较差、强度也比较低；沉降很难减少，不能满足施工设计意图；此外由于沉降率不断增大给加固效果带来了不利的影响。所以粉喷桩施工过程中一定要采取科学合理的措施来对施工质量进行控制，进而保证加固公路路桥软土地基的施工效果，从而将技术难题克服掉。

二、公路路桥软土地基水泥粉喷桩施工前的准备工作

1、原材料引进施工现场需试验

粉喷桩水泥常会选用规格为325或者425的普通硅酸盐水泥以及矿渣水泥进行施工。施工过程中采用的水泥品种及标号一定要满足施工设计的要求。引进的水泥一定要由实验室进行抽检，在确定达到施工规范规定要求后才可投入使用。水泥堆放区域要采取必要的防雨及防潮措施，这样就能很好的避免水泥过期、受潮、结块或者先变质现象。

2、检验机械设备

施工人员要在每台桩机处都配制能够将桩身每米喷粉量控制住的记录器，这种记录器上面不管是什么按钮和开关都不可以用来设置时间或者进行时间、深度、桩位编号以及喷粉重量等参数的操作，防治伪造施工记录行为出现。桩机上采用的气压表、转速表和电子称要标定清楚，如果质量不合格一定要及时检修更换新的。每台桩机钻架垂直面上都要设置重约1斤的吊线锤，并画明垂直线；桩机上还需画清楚钻进刻度线，并且要标写清楚深度。一般钻头直径磨损量不得少于1厘米。

3、开展试桩作业

施工路段不同，其地质条件也会不一样，为了避免施工人员盲目开展施工作业，促使粉喷桩加固施工不能取得较佳的施工效果，施工作业人员在将其正式应用到软土地基施工中时，一定要先进行试桩，而且每次试桩数量至少得5根以上。试桩有以下五点好处：

（1）可以向施工单位提供喷粉桩施工时所需的各种参数，例如管道压力和钻机提升速度等；（2）对搅拌的均匀程度和成桩的直径进行验证；（3）保证掺灰量可以满足该地质条件下的施工质量要求；（5）保证施工工艺流程合理，能够满足当前地质条件所需；（5）对持力层的判断方法做出定论。

三、公路路桥软土地基水泥粉喷桩施工工艺控制

粉喷桩在公路工程项目中属于比较隐蔽的地下工程，但是它的施工质量控制关系到整个公路工程项目的施工质量，因而在施工时要从全程对其质量进行控制，施工人员的技术旁站要属最为关键的施工环节，其重点在于以下几点：

1、严控三施工环节质量

（1）桩长需以打入持力层为标准

粉喷桩一定要打到持力层，也就是要穿透软弱土层直接进入强度极高的持力层，通常施工人员会以能够进入持力层里面50厘米为合格。然而实践中桩底设计标高跟持力层不一样，因而施工现场桩长及设计标高出现不达标情况比较常见。这种情况也会带来很多不利的影响，比如桩尖下面如果留着几米软土，就会造成更大的工后沉降量；如果排水不够顺畅，预压施工在极长一段时期内都不会温度下来，因而粉喷桩施工桩长必须达到持力层才能将其质量控制住。通常判断其是否进入持力层可以借助施工人员在把钻机钻到最深位置时下钻的速度和电流表显示的读数来判断，当然这两个参数要跟施工工艺试桩所得数值进行比较才能得出合理结论。一般下钻速度需为0.5米/分，额定电流值需为125%以上。

（2）控制住粉体计量

粉喷桩质量高低受掺入其中的水泥和喷粉自身的均匀性的影响，因而施工人员必须控制好粉体的计量质量。施工人员常把电子称重法和钻机深度两种计量装置结合在一块使用，它可以将粉喷桩的相关数据记录下来，然后充分反映出深度、总灰量和对应每延米喷粉的数量。计量粉体要从如下两个方面进行控制：

A、喷粉保持均匀性的关键在于可以掌握好钻头提升时的速度。水泥喷入施工的进行要依靠人工进行，所以不允许为了达到每米喷粉量的标准，虚拟伪造记录器数字致使喷粉出现不均匀现象。粉喷桩直径若能保持一致，单位时间内粉体发送器所喷出的水泥量Q及搅拌轴提升的速度可按照下面的公式确定：

Q=π/4.D2.R.S.V 其中：D代表钻头直径（m）；R代表软土的容重（t/m3）；S代表水泥掺入比；V代表钻头提升速度（m/min）。

B、从喷灰一直到钻头中有灰出的这段时间，施工人员需把钻机钻到桩底，施工人员要预喷停留一会，才可以提钻，通常停留的时间要根据管道长度进行确定。喷灰过程中，管道输送水泥时的速度应控制在1m/s左右，当管道长大于40米时，就要把它钻到桩底后再进行喷粉提钻，那么桩底的实际少灰的长度差不多有1米长，这时搅动不仅会破坏掉桩底原状软土，还会逐渐加大沉降量。

（3）控制好复搅时的质量

粉喷桩桩体强度也会受到水泥和土搅拌时的均匀度影响，所以很多工程项目在正常搅拌施工结束后还会开展复搅，一般复搅拌过的粉喷桩的施工质量要远远高于没有进行复搅的粉喷桩施工质量。钻头常会喷出呈脉冲状的粉体，假如不能充分搅拌好，它的粉体就会一直以层状出现在桩中，加上不能及时处理，进而会演变成“夹生”，即便后期在里面掺加大量的水泥也难以将其强度提高。所以复搅很有必要，既可以借充分搅拌促使粉体可以跟土、水完全接触，这样便会形成桩体。施工人员一定要严格控制好整个钻机的提升速度以及搅拌叶璇转的速度，尽可能的对全桩进行复搅以确保搅拌的均匀性，进而保障桩体的质量。

2、控制每日水泥用量及进度指标质量的措施

粉喷桩施工过程中，要对钻机的水平度、垂直度以及钻进深度等随时进行抽查，与此同时还要做好相关的记录检查。

（1）施工人员要及时将施工现场记录器及打印记录收回，认真审核时间及桩号的连续性，尽量避免弄虚作假现象出现。在每天的施工作业结束之后，现场监理人员要对全部的打印记录进行检查在确定合格之后才能签字。

（2）每天施工结束后施工人员还需将当天水泥的用量和记录器中打印记录中水泥的用量进行认真比较和统计，而且要记录在该日的施工日志里面。假如两者的误差超过5%，就要仔细查明引起误差的原因，然后相关负责人员要在打印好的记录上面签字，如有必要也可采取适当的补桩措施来弥补误差。

（3）施工人员要根据现场钻杆提升速度和每台桩机每台工作的任务来指定延米数完成的时间以及每根桩施工所需时间。一旦某台桩机延米数完成时间比规定的数值还要太多，也会存在搅拌不均匀或者弄虚作假的现象，因而要及时采取适当的补桩措施。

四、公路路桥软土地基喷粉桩质量检测措施

粉喷桩施工结束后还需按照施工规定的频率对其进行取芯、单桩、复合地基承载力以及无侧限抗压强度进行试验。检测时，取芯、单桩和复合地基承载力试验桩必须按照监理工程师指定的检验计划开展试验工作，在此期间常会呈现各种质量问题，比如土层没有穿透，一些粉喷桩有断灰、喷灰等各种不均匀现象出现，有些还造成强度极度不足，监理人员必须加强对这些问题的重视，并且及时采取加密和补桩措施进行处理。

检测人员应该在桩径的1/2进行取芯，由于粉喷桩桩体中心位于钻杆所占据的空间里，所以成桩之后中心位置强度一般会比较低，这就会形成桩体强度不够的假象；另外钻孔取芯时必须保证钻机本身平衡性，这样钻杆就不会发生倾斜而产生斜孔，导致取芯不成功；取芯长度一般要比桩长多出50厘米，以便后期对桩底土性状筋检验。

检测粉喷桩方法有很多种，最常用的是取芯试验的方法，该方法不仅可以从直观上对桩体本身完整性及搅拌均匀度进行把握，还可以衡量含灰量的多少，因而比较实用。

五、结语

总而言之，粉喷桩施工技术在公路工程施工中应用范围越来越广，并且给公路工程创造了极大的经济效益，因而在其实际施工中，一定要对粉喷桩施工进行全程控制，每一道施工工序只有确保质量合格后才能对下一道工序进行施工，并且施工前必须严格控制材料的质量关，这样才能促使粉喷桩施工能够取得最佳的效果。