公路工程粉喷桩的施工控制

摘 要：粉喷桩技术被广泛应用于软土地基处理。笔者结合多年的工作经验，介绍了粉喷桩的概念 ，讲述了粉喷桩

的施工工艺和粉喷桩处理软土路基施工时的操作要点，最后对粉喷桩施工的质量控制进行了阐述，以提高软地基承载能力，减少地基的沉降，确保了工程的质量。

关键词：公路；粉喷桩；软土地基；质量控制

1 粉喷桩概述

粉喷桩是粉体喷射深层搅拌法的简称，它是深层加固处理技术的一种。其原理是通过专用的深层粉体喷射搅拌机，将粉状加固料如水泥、石灰粉，用压缩空气喷入地基深部，凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合，就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体，桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结，从而使桩体与桩间土一起组成复合地基，起到加固地基的目的。

2粉喷桩的施工工艺

2.1 施工设备

严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备必须配备性能良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表，显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤或流量计。

2.2 室内配比实验

粉喷桩处理软基效果为何，很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。各标段承包人和监理单位在施工前必须根据设计地质资料和动力搅拌资料，按有关规范要求做室内配比试验。

1） 粉喷桩加固料宜采用425# 普通硅酸盐水泥，水泥用量因天然含水量而异，按以下方法配比：W1≤50%，水泥用量50kg /m；50%＜W1≤70%，水泥用量为55kg/m；W1＞70%，水泥用量为60kg/m～65kg/m。2） 加固处理的强度，应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d，28d，90d，要求R28≥0.8MPa，R90≥1.2MPa。

2.3 现场工艺性试桩

根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求：1） 钻进速度V≤1.5m/min；平均提升速度Vp≤0.8m/min；搅拌速度R≈30 转/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） 确定合适的技术处理措施，掌握水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，成桩试验的桩数不少于5 根。

2.4 施工工艺

进行粉喷桩的场地需清表处理，做好抽水、清淤及整平工作。主要施工工艺为：放样粉体喷射搅拌机械就位预搅下沉喷粉搅拌提升至离地面30cm 处重复搅拌下沉重复搅拌提升至离地面30cm 处关闭搅拌机械铺筑砂砾垫层铺设土工布填筑路堤。路面工程在完成粉喷桩施工不少于60 天后才能进行。搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不大于5 秒，提升前要有等待送粉到桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况。

3 粉喷桩处理软土路基的施工要点

（1）做好粉喷桩施工前的施工组织设计。制订施工技术人员的岗位职责及操作规程。

（2）为了严格控制水泥粉喷桩的长度，要求平整场地，其高差宜控制在±5mm。

（3）选取水泥和有代表性软土，按设计要求测定在设计掺灰量下的水泥无侧限抗压强度，强度符合设计要求后确定施工掺灰量。

（4）在有代表性的软土路段下做好工艺性试验桩，桩数一般不少于10 根。通过试验桩掌握机械性能、地层情况、

钻机下沉和提升速度、下沉和提升遇到的阻力、复搅工艺等因素，对成桩质量特别是桩强度均匀性的影响，通过检测认可后确定其技术参数，作为正式施工依据。

（5）为保证喷灰量的均匀性和搅拌充分，必须恒压喷灰，提钻喷灰应用慢挡（0.5m／min），钻进和复搅用中速挡（不大于0.8m／min）。

（6）严格控制喷灰时间和停灰时间，不得中断喷灰。如遇停电、电机机械故障等原因喷灰中断时，必须复喷，复喷重叠孔段应大于1m。

（7）水泥粉喷桩掺灰量沿桩长都应均匀并达到设计要求，必须坚持每延米计灰，如发现某延米喷灰量少于设计喷灰量时，应及时补喷灰，补喷灰量应不小于设计喷灰量，搭接长度不小于50cm，以保证桩身强度。

（8）当土层含水量较低时，水泥粉喷桩桩身呈疏松状态，其强度较低。因此，对较干土层，如硬壳层，施工时要适当加水，使其含水量不小于45%且不大于60%，以利于桩身均匀和密实，保证桩身的强度。含水量较大的土层，桩强度会降低，施工中如有发现，要适当增加掺灰量。加固土强度标准值取90d 龄期的无侧限抗压强度， 一般可达到0.8mpa ～ 2.0mpa。处理后的复合地基承载力可达到160kpa～180kpa，甚至更高。检查频率为1～2。必要时

进行全桩长取芯以检测粉喷桩的质量。

4 粉喷桩施工对策

在粉喷桩应用的过程中，也出现了一些问题，影响了地基加固质量，制约了这一技术的应用，主要有以下二个方面。

（1）粉喷桩搅拌不均、桩身强度较低

粉喷桩的桩身强度不连续是普遍存在的问题，影响桩身强度的因素有很多，如软土的性质、掺灰量、施工工艺等。由于在施工前一般都做了室内配比试验，施工中出现的强度问题一般并不是土质和掺灰量的原因，可能是机械及施工工艺的原因。由于机械设备和施工工艺导致水泥土搅拌不均匀的原因主要有：叶片数量过少、叶片磨损较大、提升速度过快、搅拌次数不够、电机功率偏低等。对此，全面施工前应通过软基处理试验段，掌握施工参数并对设计方案的效果进行实地验证。深层搅拌机应基本保持垂直，要注意平整度和导向架垂直度；钻进与提升时管道压力不宜过大，以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。钻进速度、提升速度、搅拌速度、泵送能力、管道压力等参数应能相互匹配，在全桩长范围内重复搅拌一次，保证加固深度范围内任何一点均能达到20 次以上的搅拌。为提高水泥土的均匀性，还可以考虑从以下几方面对施工工艺进行改进：① 将搅拌叶片由2 层增加到3 层，改变下层叶片的倾角，从而增大对土体产生侧向推移、切削的径向力；② 在桩底适当座浆，即增加在桩底的喷灰时间。当下钻至桩底时，持续喷粉搅拌1 分钟，以避免因桩底喷粉不足或深度不够而导致的“沉桩”等问题；③ 当桩长较长或发现搅拌明显不均匀时，增加一次复搅，以增加水泥土的均匀性。

（2）处理后复合地基承载力不足

处理深度不够，桩端未达到力学指标相对较好的硬土层，或桩间距太大，都会造成复合地基承载力不足。其原因可能是：施工质量不达标或地质勘察资料不精确，未能反映真实软土层的分布及厚度情况，或试验所得各上层的力学指标不准等。地基承载力不足首先对地质资料及原方案进行分析，通过对粉喷桩钻芯取样等方法分析其成桩质量，必要时对地基进行补充勘察；查明原因后再确定采用加密、加长粉喷桩等具体处理方案。对处理后沉降观测值偏大的路堤，可延长堆载时间、加强观测；如果对结构安全有影响，则需加密或采用其它补救措施。

5 质量控制

影响粉喷桩处理地基（主要是成桩质量）的主要因素有：① 水泥的标号；② 水泥的喷入量；③ 桩体搅拌均匀程度；④ 复拌程度；⑤ 桩体的垂直度；⑥ 桩径和间距。

对于水泥标号和桩径、桩间距可以分别通过试验和较为成熟的应力计算公式确定，而软土土质的均匀程度是客观存在。相对于以上3 个因素而言，②，③，④，⑤点就存在较多的主观人为因素和客观因素影响。

对水泥的喷入量而言，各桩段喷入量虽可以通过试验确定，但在实际施工中的喷入量与它有较大出入，主要受旋转提升速度，软土基的压力，密实度，空气的压力等因素的影响。一般而言旋转提升速度（至少在一段长度内）是一定的，软土基的压力、密实度是变化的，空气压力是可调节变化的，但就现在大量使用的机具而言，其变化是滞后的。当土质突变大、提升速度快时，就会产生瓶颈现象或断桩的危险。对此可以根据机具上的送灰记录仪的反馈，发现粉喷量不足时，及时下沉重喷，此时应相应调整提升速度，重钻深度以与送灰量符合要求的下桩段有一定的重叠为适。这样可保证各段桩体的固结强度。而当成桩后发觉粉喷量不足时应整桩复打。

成桩作为柱体垂直承受竖向荷载，其最大承载力往往取决于桩体最弱的部分，可见均匀搅拌对提高桩体承载的作用。而搅拌的均匀程度受软土基的密实度、含水量、钻杆旋转提升速度等的影响。一般，可通过在现场具有代表性的点进行多根试验桩施工，检测其成桩质量，确定在其附近范围内的旋转提升速度。

最后应指出的是粉喷桩的强度是衡量桩体质量的一个重要指标，水泥和土的硬凝反应约需3 个月才能充分完成，因此一般选择90d 龄期强度作为水泥土的标准强度。桩身水泥土90d 的强度一般为1.0mpa～1.2mpa，在实际工况中，由于粉喷桩处于三相受力状态，其抗压强度应比室内无侧限抗压强度试验指标要高。

结束语

在公路施工中，软基处理一直是个难点，又属隐蔽工程，虽然粉喷桩施工工艺简单，处理效果显著，但要使其成桩质量接近理想效果需要在施工中仔细琢磨，反复调整，不断积累经验。各种检测方法是检验工程质量的必要手段，它要求既要全面又要有一定的准确度。使用良好的检测方法既能提供准确的质量信息，同时又能反馈整个施工效果，有助于我们认识施工中的不足，改进施工，进而提高工程质量。

参考文献

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[2] 唐益波,向俊.谈桩处理公路软基施工工艺与检测方法[J].山西建筑,2006

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