粉喷桩技术在公路软基工程中的应用

王桂敏 朱平

1青岛海陆通工程质量检测有限公司 山东 青岛 266000

2中建筑港集团有限公司 山东 青岛 266000

粉喷桩又称加固土桩，是深层搅拌法加固地基方法的一种形式，是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。适合于加固各种成因的饱和软粘土，中国常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。

1 工程概况

某公路工程K0+640～K1+707.336段软基采用粉喷桩技术进行加固处理，总处理宽度约9.0m。粉喷桩加固范围可分成以下三段：第一段处理宽度约9.0m，桩长4.8m，桩径0.5m，桩间距1.2m，桩数为645根，总桩长3096m，褥垫层452.6m，单桩承载力特征值为97kPa，复合地基承载力特征值为87kPa；第二段处理宽度约9.0m，桩长4.3m，桩径0.5m，桩间距1.2m，桩数为1680根，总桩长7224m，褥垫层1174.7m，单桩承载力特征值为97kPa，复合地基承载力特征值为87kPa；第三段处理宽度约9.0m，桩长2.8-3.5m，桩径0.5m，桩间距1.2m，桩数为5408根，总桩长17035.2m，褥垫层3800.5m，单桩承载力特征值为97kPa，复合地基承载力特征值为87kPa。

2 施工准备

（1）由项目经理组织相关人员参与规范学习，掌握规范与施工工法。

（2）由项目的技术负责人开展图纸会审，明确图纸各项设计要求，并在会审通过后进行技术交底。

（3）以业主与有关部门上交的水准点为依据，做好基准点与标高测量，并据此开展定位放线，保护所有控制点。

（4）对所有进场材料进行检查验收，同时按照要求严格复验，经复核合格以后才能在施工中使用[1]。

（5）对于施工场地范围内存在的低洼处，需在施工开始前利用素土对其回填和夯实，使所有机械都能正常行走，并对地下障碍物进行清除。

（6）若场地的实际标高比设计要求的桩顶标高低50cm以上，应进行回填土，并将其压实，保证成桩质量。

（7）施工机械配置：PH-5型粉喷桩机，3台，37kW×2，用于成桩；3W2.6型空压机，3台，15kW×2，用于送灰；罐气包，3个，用于存气；灰罐，3个，2kW，用于储存水泥；小灰罐，3个，用于添加水泥；电焊机，2个，13kW×2，用于机械维修；PJ4-1型电子计量仪，2个，用于粉喷计量；深度器，2个，用于深度计量；J2型经纬仪，1台，用于轴线测量；水准仪，1个，用于标高测量。

3 施工工艺

（1）该工程粉喷桩施工主要工艺参数为：①钻进速度按0.6m/min控制；②提升速度按0.7m/min控制；③搅拌速度按40r/min控制；④气体流量按20L/s；⑤空气压力按0.3MPa；⑥单位长度水泥用量按52.97kg/m控制[2]。

（2）根据现场规划红线，结合设计图纸提出的具体要求，安排专门的技术人员开展测量定位，为之后的桩基施工奠定良好基础。

（3）将桩机运输到现场并组装完成后，借助液压系统使桩机到达桩位的正方上，并确保桩机的搅拌钻头与桩位完全对准，同时使搅拌轴始终保持垂直。

（4）钻机定位并将其调平以后，开启电机，使搅拌头在旋转的同时不断下沉，并将空压气打开，持续喷入压缩空气，使喷射口始终保持畅通，将土体破碎，使其松动，直到设计要求的深度。实际的下沉速度需要以土质软硬程度为依据确定，在必要的情况下可以使用冲水的方法进行下沉。

（5）待钻头进入到设计要求的深度后，开启粉体发送器，并将送灰阀打开，使水泥粉喷射至土体当中，然后按照设计要求的提升速度，通常为二挡，在喷粉的同时进行搅拌提升，到设计要求的高度为止（一般需要达到桩顶设计标高以上50cm处）[3]。

（6）为了实现对桩身和桩头的有效加强，并保证桩底搅拌充分和均匀性，切实提高强度，需按照设计要求水泥用量与复搅长度，于原位实施重复搅拌和下沉，确保水泥与土体之间能够充分和均匀搅拌，到整个钻头被提出到地面停止，将桩机移动到下一个桩位准备施工。

4 质量要求与控制

4.1 质量要求

粉喷桩施工质量基本要求为：

（1）做好定位放线工作，严格控制轴线与桩位的偏差，平面偏差不能超过±2cm，垂直度不能超过1%。（2）加强材料检查与验收，使其质量与数量都能达到要求，并针对水泥制定针对性防范措施，以免由于材料质量问题对粉喷桩施工质量造成影响。（3）喷粉过程必须连续，不可虚喷，以32.5普硅水泥为固化剂，其掺入按照52.97kg/m控制[4]。（4）当人工填土实际含水量相对较少时，应洒入适量的水，这样是为了能使桩身水泥土实际强度达到设计要求。（5）保证粉喷桩的桩长与桩径，这是使成桩后单桩承载力与复合地基整体承载力均达到设计要求的前提，如果桩长不足，则会使桩端无法达到设计确定的持力层。（6）成桩完成后，要在3d时间内使用触探器对加固土体实施抽样，确定搅拌是否均匀，同时通过对比对桩身的强度予以判断。（7）加固土的龄期达到28d后，对整个复合地基开展载荷试验，以确定加固土的实际承载力，对于检验点的数量和位置，都要根据设计要求确定。（8）将基槽开挖完成后，应立即对桩位、桩数和桩径等参数进行检验，若检验结果未能达到规定，则应立即采取有效的补救措施[5]。（9）施工中应做到全过程监理，根据地质条件，确定进入持力层之后的电流值，对于桩长，需要以图纸要求为依据，并结合会审记录来控制，如果地质条件有很大的变化，则要按照电流值对桩长进行适当调整。对每根桩都要做好原始记录，在每天施工过程中都要由业主或监理单位进行签证。

4.2 质量控制

为保证粉喷桩施工质量，施工中应注意以下质量控制要点：

（1）在测量定位过程中，应利用完成校验的仪器，包括水准仪、计量表和经纬仪等，在放线时，所有水准点都应达到牢固，同时测量的手续必须齐全。（2）所有施工材料都必须由总包方进行采购，对每批材料进场均予以严格把关，所有材料都应提供相应的复试报告与合格证，将材料运输到现场后，应加强保管，避免风吹雨淋导致材料变质，影响使用，造成浪费[6]。（3）每天都要施工机械设备进行检查，使喷灰能够连续进行，成桩时，如果发生意外，需要在12h之内进行补喷，复喷的长度应达到停灰面以下至少1m。（4）喷粉装置必须配备准确的计量器，用于对水泥瞬时喷入数量和累计总量进行记录，施工时随时注意显示器示值，据此对风压和阀门进行适当调整，以有效保证送灰均匀性与数量准确性，最终保证成桩质量。（5）对钻孔的深度、喷灰时间与停止喷灰时间都要予以严格控制，使实际桩长达到设计要求。一般按照3d的时间间隔对成桩直径和搅拌均匀度进行检查，同时每天都要对使用的钻头进行检查，如果磨损量超过1cm，应对其进行更换。（6）复搅必须严格设计要求实施，在达到设计桩顶标高以上0.5m的位置后方可停喷。在提升的过程中，速度应按照0.8m/min严格控制，确保水泥和土之间能够充分搅拌均匀，达到保证成桩质量的目的[7]。（7）施工中要对机械垂直度进行经常性检查，检查方法为在机架上悬挂一条线锤，这样能十分方便的进行观察和调整，使桩身的垂直度始终不超过1%。（8）施工中应做好对施工记录的检查，同时要对所有桩实施质量评定，对质量不满足要求的，应按照其位置与数量进行补桩，也可采用其它补强措施。（9）施工机械应配备计量装置和储气罐，保证送气数量和均匀性，并使施工实现信息化，保证工程的施工质量[8]。（10）为达到桩径要求，施工时所用钻头的直径不能比设计要求的桩径小，具体的沉桩深度要以设计要求为依据，结合施工电流进行控制，每天都要对施工的原始记录进行整理，同时交由监理单位进行校核，通过校核后予以签证。

5 结束语

综上所述，软基是公路工程施工中经常遇到的问题，粉喷桩则是一种常用的软基加固处理方法。目前，该工程粉喷桩施工已经顺利完成，且经检查确认其各项技术指标都能达到规范和设计要求，说明以上施工技术合理可行，具有一定的参考借鉴价值。