粉喷桩软基加固技术的施工质量控制分析

闫炳恒

(甘肃路桥建设集团圆陇公司,甘肃兰州 730000)

粉喷桩软基加固技术的施工质量控制分析

闫炳恒

(甘肃路桥建设集团圆陇公司,甘肃兰州 730000)

粉喷桩是对软土地基处理的一种行之有效的手段,文章主要同归对施工准备阶段和施工过程中施工工艺的论述,提出粉喷桩施工技术的质量控制措施,并进而提出四种常用的粉喷桩质量检查方法。

粉喷桩 软基加固 施工 质量控制

1 概述

在湖泊、沼泽、江、河、谷底和山涧处常分布有近代沉积的淤泥、淤泥质土，即我们常说的软土。软土具有亲水性强而透水性差，孔隙较大且土粒间连接结构不稳定的物理特性，所以在此类地区上修筑公路，一定要先对软土地基进行加固处理，否则由于其压缩性较大，当路基受到交通载荷或者自身重力的作用，会导致路基不均匀沉降，从而引起路面结构的破坏。软土地基的处理方法有很多，如表层处理法，换填土法，袋装砂井法等，在实际施工中，应该根据路堤厚度、软土层厚度、软基压缩性及现场实际情况确定最合理的施工方法，在保证加固效果的同时，注意经济效益。粉喷桩是一种软土地基加固的常用技术，最早是在1967年由瑞典的BPA公司提出，1974年这项技术取得专业并且得以在工程中实际运用。粉喷桩是在钻机向软基内钻孔时，通过回转转盘和加压机构对钻头施加压力，当钻头在轴压力和回钻扭距作用下深层切入土体后，使用水泥或石灰粉体等固化剂，不断由钻头向周围被搅松的土体内喷射，并利用钻头使固化剂和粉体充分拌和，边提升钻头边喷入固化剂，边搅拌边混合，直到钻头提升出地面形成一根桩体。利用粉喷桩方法加固软土地基，能有效控制地表的下沉，并且不至于影响到软基周围的建筑物，施工过程中噪音小、振动小，具有良好的社会效益和经济效益，能够以较小的投入达到理想的处理效果。但是粉喷桩属于隐蔽工程，不能够直接对其质量进行检测和控制，所以文章中将对粉喷桩软基施工中的控制环节和质量检测方法进行分析和论述。

2 施工准备阶段的质量控制措施

(1)施工资料的准备。软基处理前首先要掌握各土层的物理、力学指标，比如土体的容量、承载力、摩擦力、孔隙比、含水率，液性指标、塑性指数等，只有基础数据的准确无误，才能保证通过分析验算，计算得出地基的承载能力、确定桩径和桩距、总桩数等施工数据的准备性。另外，还需要对地质剖面图、地下水情况、地面标高、软土层厚度、分层情况进行了解，尽量选择天然承载力较高的土层作为持力层。(2)浆体材料的选择。粉喷桩所用材料可以选择石灰、水泥、粉煤灰等作为加固材料，其质量要符合设计要求。水泥一般选用普通水泥或者矿渣水泥，其进场、使用、保管须有专人负责，禁止使用结块、受潮的劣质水泥，并在材料进场前对水泥进行各项物理、力学指标实验，水泥入罐时要经过筛网过滤，去除杂物。浆体中粉煤灰的二氧化硅、三氧化二铝的含量不少于70%，烧失量不大于10%。(3)施工机械的准备。粉喷桩的施工机械主要是由行走机构、动力机构、操作机构、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头组成，主机是由一台能完成钻进及搅拌工作的钻机，为保证不同的提升和钻进速度来满足不同桩身强度的要求，必须确保钻机足够的灵活性和速度可变性。为确保成桩质量，粉体发送器必须要配备计量装置，如电子秤或电脑计量仪。电子秤可以记录每根桩的累计喷粉量，电脑计量仪可以瞬间喷粉量，并在粉喷过程中认真的做好粉量记录，确保掺入量符合设计要求，并由转鼓转速控制粉体的定量输出。

3 施工过程中的工艺及质量控制

(1)正式施工前的工艺性试桩。为保证成桩质量，组织合理的粉喷桩施工成桩工艺，确定水泥的初始凝时间、安定性强度等技术参数，在全面施工前，首先进行工艺性试桩，在实验过程中，要根据粉喷桩设备的操作，确定每台机组各自的钻进速度、拌和速度、提升速度，以及单位时间喷浆量、桩长、成桩时间、复搅遍数等信息，为施工提供可靠的依据。(2)施工前的场地平整和调整钻机。首先，要按照施工图纸对场地进行清理，包括石块、垃圾等，场地低洼路段应排水清淤再回填平整，铺设好砂垫层。为保证施工机械在软泥地段的正常运行，要对其进行表面处治，排除地表水。桩位放线时，根据可靠的水准点及控制桩，用经纬仪将桩位精确放样，标出每根桩的位置。组装架设粉喷桩机设备，事先检查主机各部分和喷粉系统的安装和连接状况，做好必要的紧固调整工作，灰罐装满料后，进料口应加盖密封，排除异常情况后方可开始施工。(3)在成桩时，先用粉喷桩机在桩位钻孔，至设计要求深度后(钻速为0.5～1m／min)，将钻头以≤1m／min的速度边拌和边提升，同时通过粉喷系统将水泥(或石灰粉)通过钻杆端喷嘴定时定量向搅动的土体喷粉，使土体和水泥进行充分拌和混合，形成水泥、水、土混合体。(4)一根桩应该装灰一次，在喷粉过程中不能中断，要一气呵成，一般喷粉压力控制在0.5～0.8Mpa之间，在钻杆上用标线控制喷粉深度。(5)重点控制好单位桩长喷粉量，一般每米量为45～70kg之间，具体的喷粉量应随桩体的实际情况而定，为避免桩机移动路线过长，在每个施工段应调定一次喷粉量，喷粉桩施工时宜采用先中轴后边轴，先里排后外排的次序进行，桩机移动最长距离不超过50m为宜。(6)当钻头提升到地面以下约50cm时，喷粉系统停止向孔内喷射水泥(或石灰粉)。遇有荷载较大或不正常情况，为避免桩上部受最大部位因气压骤减出现松散层，提高桩体质量，在桩体上部3.5m范围内，宜再钻进提杆复喷(水泥用量为10kg／m)一次，桩体即告完成，复喷桩体强度可达到1.2Mpa左右。(7)喷粉桩应自然养护14d以上始可挖基坑土方，桩基上部50cm尽可能人工开挖，避免挖土机和推土机在其上行驶或站在桩上挖土，以免将桩头压碎或水平推力作用造成断桩，切割上部桩头是应用人工在周边凿槽，在用锤击破碎。

4 质量检查方法

对粉喷桩进行质量检查时，应该在室外实验的基础上，采用多种方法进行综合评价。

(1)桩身定位检查：当全部桩完成后，进行基槽开挖，桩顶会露出1m左右的高度，按照设计高度桩长截掉多余的部分，再用经纬仪进行测量桩的偏位、桩顶标高、开挖标高情况。(2)桩身强度实验：制桩后7天内，用轻便触探法进行一般性实验，然后抽样钻心取样，试验抗压强度，钻孔直径一般不小于108mm，试件尺寸不小于50mm×50mm×50mm。(3)静力初探实验：是将一定规格的圆锥形探头，按一定的速率压入土中，量测土对探头的阻力，从而分析土的质量，实验结果可以判断桩体和土层的密实性、均匀性、地基前后的承载力和压缩性实验，并可计算单桩的承载能力。(4)轻便动力触探法：一般是在成桩7d内，使用轻便触探器取桩身水泥土样，通过观察水泥土样的颜色是否一致、有无结块水泥或未拌匀的土团来检查喷粉桩搅拌均匀程度，同时根据触探击数(N10)来判断桩身强度，对N10贯入10cm击数不能少于10击，少于10击或者每击大于10mm的区段直接可认为所检查段不符合要求，应进行处理。

[1]林宇澄.软弱土地基深层粉喷搅拌桩施工技术探讨[J].福建建设科技,2006年03期.

[2]王爱凤.浅议粉喷桩处理软土地基施工工艺与检测方法[J].今日科苑,2009年20期.