结合实践探讨粉喷桩的施工技术与试验检测

摘 要: 本文笔者探讨了粉喷桩的施工技术要点与试验检测, 对施工中常遇到的若干问题进行有效解决, 并对桩的质量试验检测进行详细论述。

关键词: 粉喷桩; 施工技术; 试验检测

1工程概况

1. 1概述

某工程项目为8层住宅楼软地基处理。工程设计桩径d=50cm, 桩距为800×885.7 等, 设计复合地基承载力标准值fsp，k≥180kPa。单桩承载力标准值 =90kN, 置换率m= 0.30, 桩长为9.5m(从自然地面计算) , 总桩数865根。采用32. 5级水泥, 每米喷粉量为50kg ±5kg, 基础埋深以下2. 0m 复搅复喷。

1. 2场地工程地质与水文地质条件

该场地属第四系全新冲洪积层, 上部为素填土、粉质粘土夹粉细砂, 下部为中细砂及中粗砂夹砾石层, 整个场地属中软场地土。场地地势平坦, 施工条件较好。

勘察期间未见地表滞水, 承压力埋深较大, 不影响基础施工, 根据区域水文资料判定地下水无侵蚀性。施工场地位于市区, 交通方便, 施工机械可以直接运进施工现场。场地平坦, 工地附近有水源, 水源充足,场地为供电局电缆供电。

1.3工程特点

场地条件: 该场地南侧有一栋7层住宅楼, 晚上施工存在噪声问题。场区砂土层较厚, 钻头消耗较大。工期要求: 计划工期15d。

质量目标和要求: 要求桩身动测试验基本完整, 单桩静载试验和复合地基静载试验合格。

施工技术及特殊过程特点: 要求桩身喷灰均匀, 桩上部复搅复喷深度到位。钻头及时绑焊, 以确保桩径不低于标准要求。

2施工方法及技术措施

2. 1设备配套及材料计划

根据场地施工条件, 配置GPP-5 型粉喷桩机及配套设备3 台, J2 经纬仪及S3 水准仪各1 台, 电焊机2台。材料计划每日25~ 30t 水泥。

2. 2施工方法

(1) 工程定位与放线: 以南侧已建7 层住宅楼和东侧围墙为参照物, 采用J2 经纬仪定向, 钢尺量距, 相对高程用S3 水准仪测定, 从而确定该住宅楼的位置, 轴线确定后, 根据桩位布置平面图进行细部放线, 定位桩桩位误差控制在±20mm, 具体桩位控制在规范允许范围之内, 用竹签和石灰双重标记。

(2) 钻机就位与成孔: 钻机就位调平, 重直度≤1.5% , 钻头锥头对准竹签, 经检验合格后开钻成孔。

(3) 主要技术指标及施工工艺参数: 严格按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002、设计图施工技术要求施工。

钻进速度0.8~1.47m/min, 提升速度严格控制在0.4~0.8m/min, 搅拌速度28~27r/ min, 风速2.0m3/min, 风压0.25~0.45MPa, 送粉速度28~56kg/ min。

( 4) 施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

(5) 施工质量实时监控: 本工程施工桩长和喷灰量采用电脑监控新技术, 断灰或喷灰不均是粉喷桩工艺的缺陷, 而电脑实时监控技术有效清除了隐患, 它突破了搅拌桩只限于在成桩后进行检测的局面。

该技术是利用流量传感器、密度传感器、桩深光电测量仪和微机系统, 对搅拌桩在施工过程中的水泥渗入量、水泥浆喷注均匀程度直接进行实时监控, 并经微机系统处理而直接显示各个桩段的水泥用量与桩体尝试的关系。它还可与桩体水泥用量设计值比较, 以便对不合格桩段立即进行补充注浆或喷灰, 从而圆满地达到直观地、定量地检测监控, 实时确保桩体质量; 最后由打印机输出监控结果, 可作为这根桩的施工实录, 存档备查。详见图2。

图2 搅拌桩施工质量实时监控系统框图

技术人员与现场管理工员轮流跟班, 随时检查桩深、桩机对位、复喷复搅情况、钻头更换情况、班报表记录、喷灰量及有无喷粉中断现象, 发现问题及时提出警告并采取相应的补救措施。

施工前严格检查各管道系统是否畅通, 其风压、风量是否满足设计要求。整个制桩过程确保边喷粉、边搅拌、边提升的连续作业, 并注意观察有关仪表和管道脉动情况, 以判断管道是否畅通, 喷粉量是否正常, 提升阶段不允许断粉, 如果遇到断粉则在故障排除后进行补喷, 补喷长度不小于1m。施工过程中根据钻头的损耗情况更换钻头, 确保桩径满足设计要求。严格控制水泥用量, 无合格证及检验不合格水泥禁止进场。

基槽开挖时, 避免扰动桩柱和桩间土, 扰动土需彻底清除, 同时严禁地表水和管道水流渗到基坑内。

(6) 施工过程中潜在不合格及预防措施: 场区上部砂土层较厚, 厚度大于5m, 搅拌时钻头消耗较大, 采取措施为及时帮焊钻头, 60 根桩更换钻头一次。施工正逢雨季, 易造成喷粉不畅或堵管, 采取措施如下: 迅速操作喷粉阀门, 反复开关; 防止水泥受潮, 并过筛。

3 试验检测和施工效果

工程用时15d, 共完成粉喷桩865 根, 实际进尺为8217.5m。龄期超过28d 后, 随机抽取桩进行质量检测, 桩身动测试验45 根, 静载试验3 根。

（1）粉喷桩复合地基载荷试验检测依据和加载方法: 中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002 )和《建筑桩基技术规范》( JGJ94 -2008) 。

检测设备: 千斤顶30t , 量程0~300kN; 百分表量程/灵敏度0~50/0.01kN, 4 个; 压力表100MPa, 量程/灵敏度0~ 100MPa/ 1.5 级。

加载方式: 现场试验最大加载量按复合地基承载力标准值的2 倍即360kPa 进行, 分为8级, 第一级加载量为45kPa, 以后逐级加载量增加45kPa ( 每级历时5min) 。

单桩复合地基静载荷试验承压板780mm×780mm方块, 板底铺设10mm 中粗砂找平层, 试桩坑底开挖至基底标高, 坑底面积为5m×5m。采用手动油压千斤顶加载、工字钢搭设平台, 地锚提供反力, 共下 300mm地锚12根, 地锚底深2.5m。

荷载及沉降测量: 荷载值通过压力表测量, 再由千斤顶的标定曲线换算给出。试桩沉降则通过承压板四边对称架设的机械式百分表测量, 所有百分表均用磁性表座固定于由工字钢构成的基准梁上, 基准梁在独立的基准桩上安装, 基准桩中心与承压板中心的距离为4m,基准桩中心与地锚边的距离为1m, 基准桩固定在工程桩顶上。参见图3。

图3复合地基载荷试验示意图

检测结果: 3个检查点试验加载达到预期最大试验荷载360kPa 时, 终止加载。试验加载到109.4kN (承载力设计值对应的荷载, 即板底压力180kPa) 时, 沉降量分别为1.97mm、2. 52mm、1.32mm,试验终止荷载为218.9kN (即板底压力360kPa ) , 总沉降量分别为2.82mm、4.84mm、3.06mm, p~s/ b 曲线平缓无明显陡降段(比例极限拐点) 。

表1试验结果汇总表

综合分析, 抽查的3 根桩单桩复合地基承载力值≥180kPa, 满足设计要求。

(2) 基桩低应变反射波法的检测原理、检测方法: 检测依据标准及代号为中华人民共和国行业标准《基桩低应变动力检测规程》JGJ79-2002。桩的完整性采用瞬态激振时域频域分析法进行检测。

瞬态激振时域频域分析法是通过安装于桩顶的速度传感器, 获取瞬态激振后的响应信号并根据波动理论、振动理论以及应力波在桩体内的传播与反射的固有规律, 借助于电子计算机对实测信号在时域内进行波形分析, 在频域内进行频谱分析, 以了解桩内波阻抗的变化情况, 进而根据其规律和特征确定桩体的匀质性、实际桩长、缺陷性质和缺陷位置。

检测设备: 主机型号FD-P204、传感器速度计EG-10、加速度计SY-3、手锤、力棒、尼龙头、黄油耦合剂, 耦合方式平整粘结。根据完整性分类及判别标准的要求, Ⅰ类桩桩身水泥土结构完整, 桩底反射合理, 实测波速在合理范围内, 桩底反射波到达前, 无同相反射信号出现; Ⅱ类桩桩身水泥土结构基本完整, 存在轻微缺陷。桩底反射基本合理, 实测波速在合理范围之内, 缺陷反射波幅值相对较弱, 进行试验检测的50 根工程桩中, Ⅰ类桩45 根、占所测桩数的90%, Ⅱ类桩5 根, 占所测桩数的10% , 满足桩身动测试验基本完整、单桩静载试验和复合地基静载试验合格的质量目标和要求。

潜在不合格品在施工中的情况: 上部土层含水量小, 成桩后采取及时浇水, 下部中细砂厚, 施工或及时更换钻头。开挖后所见桩身很好, 满足设计要求。

4结束语

软弱地基的处理在道路和房屋基础施工中是一个非常重要的课题。如果不认真对待, 会影响整条道路和房屋的质量。介绍软基处理中的一种方法粉喷桩的施工技术方案和试验检测, 希望能提供一点参考。