论粉喷桩处理公路软土地基施工技术

肖瑞军

(深圳银广厦)

1 粉喷桩概况

对于软土地基的处理比较常用的就是粉喷桩处理技术。水泥粉喷桩对地基的加固在当下非常流行，这是一种常见的复合地基形态，其主要的操作就是在搅拌机的作用下将地基中的土与水泥粉进行拌和，从而使水、水泥以及土发生固化、水化反应，形成具有水稳定性、整体性和一定强度的复合地基桩，实现了对地基的加固。

2 粉喷桩处理公路软土地基实例

某高速公路某段分离立交桥台之后，设置为粉喷桩+土+砂砾垫层的工布结构形式。粉喷桩的桩径是50 cm，桩长是8 m，进入硬土层的桩长为50 cm，粉喷桩距离桥台的距离分别是100 cm，140 cm，180 cm。土工布使用的材料是聚酯长丝纺粘针刺土工布，材料的规格为250 g/m2。垫层材料使用的是直径2 ～4 cm 的级配碎石或者是天然沙砾。由于在施工的时候采取了质量控制措施以及科学有效的技术，使得粉喷桩加固软基的效果得到了很好的保障。

3 粉喷桩的施工技术

3.1 确定工艺参数

粉喷桩桩体的强度指标对于粉喷桩的质量具有决定性的作用，这与成桩均匀性、水泥掺入量以及地基土的形态有很大的关系。所以，在粉喷桩正式施工之前都需要进行室内和现场的工艺性试验，以确保成桩的效果。

(1)室内配合比试验确定技术参数

确定水泥的掺入量(根据设计的实际情况，在粉喷桩配合比中水泥的量应该是土的15%)。粉喷桩材料的物理性质的确定(粉质粘土天然干容重应该是1 490 kg/m3，天然含水量应该是28.7%)。经过处理的水泥的强度标准(如果设计要求为28 d 龄期，则其强度为1.1 ～1.3 MPa，而如果是90 d 龄期，则其强度是1.8 MPa)。经过实验室内的周密试验得出，如果水泥掺入量为加固土重的15%，且水泥的型号为425 号普通硅酸盐水泥，则这样的粉喷桩能够满足设计的要求。

(2)现场工艺试桩条件

对满足设计的水泥掺入量的平均提升速度以及钻进速度进行确定;对喷装时的管道压力以及钻进、复搅以及提升的管道压力进行确定;对钻进的速度进行掌控，采取有效的处理方法;试验桩的数量最少要能够达到5。根据现场的试桩试验，结合以往的施工经验以及现场地质情况，使用PH－5D 型钻机，可以得到相关的施工参数，其数值如表1 所示。根据这些参数施工的粉喷桩的强度和外观质量，都能够满足施工规范和设计的要求。

表1 粉喷桩施工工艺参数

3.2 施工方法

粉喷桩的施工工艺首先平整场地，然后是测量放线，桩机就位，接下来是预搅下沉，喷粉搅拌提升，进行重复搅拌，之后就成桩了，最后对桩机进行进行移位处理。

(1)施工前的准备工作

在施工之前，工作人员需要对现场进行平整，对场地的障碍物进行清理。为了防止施工桩机下陷，需要对软土进行回填，材料是中粗砂，回填的厚度一般在0.5 ～1.0 m，此外周边的排水设施要处理好。场地处理之后的高程应该高于桩顶至少50 cm，确保在桩顶喷粉时水泥灰不会出现外喷的情况。对柱位以及施工平台地面高程进行确定，用小木桩标识已经放样的桩位，对施工中被破坏的桩位进行补测。值得注意的是，钻进的时候搅拌头中心对正桩位标识，对钻杆垂直度进行适当的调整。

(2)施工中工作要点

开启钻机，根据设置的挡速下钻至桩底设置的标高。然后启动灰罐，在原地用搅拌头搅拌2 min 之后，根据设置的挡速提升到设置的标高处。如果在操作的时候停灰的话，在重新施工时，需要下沉到停灰地点以下1 m 处，进行喷粉搅拌提升。对以上步骤进行重复操作，完成设定的遍数。在搅拌最后一遍之后提升到桩顶的时候需要在原地再搅拌2 min。对下一个桩进行上面的相同的操作。根据设计的实际要求，采用间隔跳打的方式进行施工操作。

3.3 粉喷桩质量控制措施

粉喷桩的成桩质量与粉质量、加固原材料、施工桩长、搅拌的均匀程度、桩机垂直度及桩径等参数有关，此外，在施工的过程中还要注意质量控制和施工机械设备的检查。

(1)检查施工机械设备

必须对桩机上的转速表、气压表、电子秤等仪表进行标注;给每台桩机配置记录仪，能够对桩的桩长、施工时间、单位喷粉量以及复搅深度等参数进行记录;每一个桩机都需要配置钻杆垂直度调节的水准仪，并把深度显示器设置在桩机比较醒目的地方。

(2)施工过程质量控制

检验原材料要认真，注意原材料的防潮、防水，避免使用变质材料或者是不合格材料;为了确定成桩效果以及施工技术参数，需要在施工之前进行工艺性试验。

(3)三个重要施工环节的质量控制

桩长控制:根据设计，桩进入硬土层的深度要达到50 cm。可以利用钻机钻到最深处时候的电流表的读数和下钻速度来确定是否钻到了硬土层。这两个参数是在试验的时候确定的，一般电流值要达到额定电流的25%以上，下钻速度要达到0.5 m/min。

粉体计量控制:粉喷桩质量是否达标与喷粉的均匀性以及水泥掺入量具有直接的关系。而要确保喷粉的均匀性，最关键的就是掌握好钻头的提升速度。对于直径固定的粉喷桩来讲，粉体发送器单位时间内水泥的喷出量与搅拌轴提升速度可以表示为Q=πD2RSV/4，公式中，D 是钻头直径，m;R是软土的容重，t/m3;S 是水泥掺入比;V 是钻头提升速度，m/min。

复搅控制:粉喷桩的强度主要是由土与水泥搅拌的均匀程度来决定的。为了使得土、水以及粉体能够得到充分的接触，促进桩的形成，需要对桩体进行复搅。为了提升搅拌的均匀性水平，在搅拌的时候，需要对搅拌叶旋转速度以及钻机提升速度等进行严格的控制。

(4)日进度指标和日水泥用量的质量控制措施

在正常的施工结束之后，需要对每天的现场水泥用量以及记录器记录的水泥用量进行对比分析，数值要记录在当天的施工日志中。如果发现两者的误差超过5%，则需要查明原因，并进行适当的补桩等处理。根据每台桩机的日工作数以及钻杆的提升速度等，确定每根桩的施工时间和每日完成米数，施工的时候要加强检查，进行严格控制。

4 质量检测

在正常的施工结束之后，需要使用动测法对20%的桩身进行检验，如果发现桩体存在缺陷则需要取芯进行抗压强度试验，如果强度达不到标准则需要进行补桩。取芯的根数同一工点要不少于2 根，取样的位置要在桩顶以下0.5 m，1.5 m，3 m 三处。施工员全程进行技术旁站，使得所有桩基经检查后合格，其中Ⅰ类桩达到了90%。

5 结束语

公路软土地基的处理对于公路的上部施工具有重要的影响，一旦处理不当不但不能够满足公路的质量要求，而且可能留下安全隐患，影响正常的交通运输。为了提高软土地基的处理水平，应该加强对粉喷桩施工技术的学习和运用，并在施工之前、之中和之后对质量进行科学合理的控制，对每一道工序进行严格控制，并严把材料质量关，只有这样才能最终确保粉喷桩的质量。

［1］虢立明，郭延华，何雪雄.浅谈粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法［J］.科技信息(学术研究)，2007，(15).

［2］吴新卫，王恒.粉喷桩处理公路软土地基施工工艺与检测方法的探讨［J］.中国新技术新产品，2008，(8).

［3］谢劲辉，武泽锋.公路施工中粉喷桩处理软土地基的施工工艺及检测方法的探讨［J］.黑龙江交通科技，2008，(12).