粉喷桩施工质量控制技术

摘 要：作为一种处理软土地基的常用施工方法，粉喷桩就是将水泥用作固化剂，把原状土强制使用深层搅拌机械进行搅拌、压缩，促使其吸收周围水分，经过一系列的物理化学反应后，形成一种特殊的混合柱状体，具有强度高、易变性的特征，它对提高软土地基承载能力、减少地基沉降量及保证桥头路基及填方路基稳定性具有明显的效果。若施工质量控制不好，往往会发生路基失稳或过量沉陷，特别是桥头路基处理不好，则会导致桥头跳车、工程破坏或不能正常使用。本文以粉喷桩在济菏高速公路第十二合同段路基及桥涵软土地基处理过程中施工质量控制情况作简要介绍。

关键词：粉喷桩 喷灰量 复搅 检测方法

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0041-02

1 工程概况

济菏高速公路第十二合同段位于济宁市梁山县境内，起点于梁山县韩岗镇齐岗村，终点于梁山县与嘉祥县交界处的郓城新河南岸，绝大部分在梁山县徐集镇内，里程为K120+000～K131+700，全长11.70 km。全线采用四车道高速公路标准建设，设计车速为120 km/h，路基宽28 m，桥涵设计荷载为汽车一超20级，挂车-120。大羊至王官屯段属丘陵区及黄泛冲积平原区。土质主要为黏土、亚粘土、亚砂土。为防止路基过量沉降和桥涵两侧台背路基下沉，导致桥头跳车现象。全合同段软土路基处理及桥头路基粉喷桩共计30万延米，粉喷桩强度设计为：R7d≥0.96 MPa；R28 d≥1.60 MPa；R90 d≥2.40 MPa。

2 固化剂原材料

粉喷桩的固化剂采用水泥，水泥采用山东曲阜金鲁城水泥厂（旋窑）生产的P.O32.5水泥，检测结果符合规范要求。试验结果如表1。

3 粉喷桩配合比设计

根据土的天然密度和天然含水量，按照每延米粉喷桩水泥用量为：45 kg、50 kg、55 kg、60 kg分别成型了R7 d、R28 d、R90 d的无侧限抗压强度试件（Φ50 mm、h50 mm）。根据试验结果最终确定最佳水泥用量为：55 kg/延米。

4 施工准备

（1）粉喷桩施工前应准备施工技术资料：施工部位的工程地质报告、土工试验报告、室内配合比试验报告、粉喷桩桩位设计图、原地表高程数据表、加固深度与停灰高程等资料。

（2）保证粉喷桩的场地平整无障碍，用粘土填补场地当中的低洼地带；用沙土或者碎石对场地铺设垫层，来保证机械的正常行走。采用相应措施预防地表过软致使机械失稳。

（3）施工机具准备，进行机械组装和试运转。

（4）粉喷桩要通过试桩来确定实际施工工艺的设计要求配比和工总施工参数。一般情况下通过5根试桩以确定钻进的速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷出的粉尘量等数据。

（5）粉喷桩要使用符合设计要求的325#普通硅酸盐水泥，该水泥要保证其合格证书，还要在通过室内检验并且合格，不能受潮结块、变质。

5 粉喷桩工艺试桩

为了确定各种操作技术参数，按照下列满足设计水泥粉喷量的各种技术参数：钻进速度：参考值V=1.5 m/min；平均提升速度：参考值VP=0.8 m/min；搅拌速度：参考值R≈30 r/min；复搅与提升时管道压力：0.1 MPa≤P≤0.2 MPa；喷灰时管道压力：0.25 MPa≤P≤0.4 MPa；同时根据粉喷桩室内试验确定的配合比，按照55 kg/延米的水泥用量，进行了工艺试桩5根。R7 d后经现场钻芯取样试验后，芯样强度满足设计要求。试验结果见表2。

6 粉喷桩的施工与质量控制

（1）粉喷桩的桩径为Φ50 cm，设计的桩长穿透持力层并达到持力层内50 cm，最小桩距为1.5 m，桩径在平面上呈三角形（梅花形）布置。粉喷桩的强度设计为：R7 d≥0.96 MPa；R28 d≥1.60 MPa；R90 d≥2.40 MPa。

试桩过程中根据粉喷桩的工艺对各个技术参数进行确定，然后开始粉喷桩施工。对工地在施工前进行清表处理，用粘土填平低洼地段然后施工。

（2）粉喷桩的施工工艺为：粉喷桩机就位搅拌下沉至桩底钻头反转（粉喷）提升至距地面30 cm处停喷复搅至桩底钻头反转提升至地面关闭粉喷桩机移至下一桩点。

（3）为了确保粉喷桩质量，在施工过程中采取如下控制措施。

①为保证粉喷桩强度严格控制水泥用量，每延米水泥用量55 kg，最低不得少于54 kg。

②粉喷桩施工所用袋装水泥要垫高覆盖，严禁雨淋、受潮，以免影响粉喷效果。

③每一台粉喷桩机均配备水泥电子计量装置，对水泥的粉喷量全过程记录、并进行打印，同时现场技术员、监理全过程旁站检查，防止因水泥用量不足而影响桩体质量。

④根据设计桩长，派专人进行成桩搅拌时间的记录，误差不得超过5 s。控制钻机下钻深度，喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。

⑤为确保桩身质量，对于桩身上部1/3～1/2桩长或不小于8 m的范围内必须进行二次复搅以便使桩体质量上下均匀一致。粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于±1%。

⑥定时对成桩直径以及搅拌的均匀程度进行检查。及时检查使用的钻头，保证其直径的磨损程度小于2 cm。在喷粉成桩过程中因为其他原因停止喷粉，并且进行第二次喷粉接桩的时候，要保证不小于1 cm的喷粉重叠。

⑦为保证搅拌机的垂直度，应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，使垂直度的偏差不超过±1%。搅拌机钻杆钻进、提钻及喷粉速度必须均匀，施工前应丈量钻杆长度，并标注明显标志，以便掌握钻入深度，复搅深度。

7 成桩检查、验收

按照5%的取芯频率对本合同段软土路基处理及桥头路基粉喷桩，成桩R28 d后的粉喷桩进行了钻芯取样，并在桩体的上、中、下部位三处取芯，加工成径高比为1∶1的无侧限抗压强度试件，经试验后，强度满足设计要求，合格率为100%，现将K122+804箱涵基础粉喷桩检测结果见表3。

8 结语

济菏高速公路第十二合同段软土路基处理及桥头路基粉喷桩共计27万延米，按照5%的取芯频率对粉喷桩进行了钻芯取样，并在桩体的上、中、下部位三处取芯，加工成径高比为1∶1的无侧限抗压强度试件，经试验后，强度满足设计要求，合格率为100%。根据粉喷桩的成桩检查验收情况看，粉喷桩作为软土地基处理的一种方法，它与其它软基处理方法相比较，具有施工简便，工期短，工后沉降小等优点。但由于粉喷桩属于隐蔽工程，质量控制应贯穿于施工的全过程，如何控制好粉喷桩的施工质量，是确保粉喷桩质量的关键，这就要求施工人员要增强责任心，严格规范操作，是粉喷桩质量的保证。随着粉喷桩施工工艺的进一步的完善，施工水平进一步的提高，粉喷桩机的性能进一步改进，粉喷桩作为软土地基处理的一种行之有效的方法之一，必将在我国高等级公路的软基处理施工过程中发挥其应有的作用，并得到广泛应用。