浅谈粉喷桩在软基处理中的应用
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摘要： 本文结合省道S118线余家庄水库至集丰段改造工程的实例，介绍了粉喷桩在软土地基处理中的应用。
关键词：软土地基；粉喷桩；省道S118线
一、工程概况
省道S118线余家庄水库至集丰段改造工程特殊路基设计中K13+310～K13+410左侧，K13+430～K13+620左侧以及K13+490～K13+580右侧软基厚度平均超过6米，根据地质勘探揭示，本项目区软土主要以淤泥、淤泥质黏土为主，具有天然含水量高，高压缩性和抗剪强度低等特点，对路基具有很大的破坏作用，经论证，采用粉喷桩加砂砾垫层的处治方案。粉喷桩采用桩长8m，桩径50cm，桩距1.5m，等边三角形交错布置，粉喷桩水泥含量20%，要求桩穿过软土层，伸入持力层0.5m以上，复合地基承载力不低于120kPa。
二、粉喷桩施工工艺
（一）施工准备
1．清表。在施工范围内，清除原地面20～30cm表土，低洼处回填粘土或粗砂，并初压整平，地表过软应采取防止机械行走或施工时的沉陷或失稳的措施，测量平整后的地面高程。
2．施工机械和材料的选择。粉喷桩机采用国产PH-5型桩机，选用1.0m3固化剂罐、供料器及电子称量系统，并配有灰罐架，供料器及电子称量系统，空压机选用XK型，容量为1.0m3，固化剂采用普通硅酸盐425号水泥。
3．施工前必须进行工艺试桩。不同地段具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确保加固地基收到预期的效果，在施工前必须进行工艺试桩，试桩数量不少于5根。通过试桩确定喷浆量的各种操作参数，如管道压力、灰罐压力，钻机提升速度、钻进速度、搅拌速度等。还要验证搅拌均匀程度及成桩直径。选择符合质量要求的合理掺灰量。确定进入持力层的判别方法。检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求。检验加固剂分布的均匀性和有效加固长度能否符合设计要求。
（二）施工过程
1．施工放样。根据施工设计图纸按各施工段绘出布桩图，并按施工顺序对桩位进行编号。根据导线点定基轴线，按等间距平差网格放样，布置出所有桩位。
2．桩机就位对中。施工机械就位后，调整钻机及导向架，保证钻杆的垂直偏差≤1.5%，检查钻头直径，其磨损≤1cm，钻头对中偏差≤5cm，检查校核钻杆的长度及深度显示仪，记录储罐读数及钻杆的初始高程。
3．预搅下沉。启动搅拌钻机，保持0.5m/min、转速30r/min，边旋转边钻进，同时开动空压机送风，防止钻进时堵塞喷灰口。由于电流值的大小与地层地质情况、钻进速度均有关系，故应以稳定的钻速电流值为准，以确定桩底的地质情况。
4．搅拌提升。钻进到设计桩长或持力层50cm后，开启送灰系统，提升钻杆，提升的速度应略小于钻进的速度，保持稳定的喷入量。
5．复钻搅拌。为使加固料与软土搅拌均匀，在提升喷粉后要进行复钻搅拌，必须在设计的深度范围内认真复钻搅拌，使水泥土得到充分的搅拌和压实。钻进到设计桩长或持力层50cm后，开启送灰系统，提升钻杆，提升的速度应略小于钻进的速度，保持稳定的喷入量。
6．喷粉检查。停粉工艺如前，整桩喷粉结束后，应检查计量仪。若喷粉量不足应整桩复打，若中间有喷粉量不足应检查记录，部分复打，复打长度应重叠1m。
（三）施工检查及记录
1．认真做好施工原始记录，随时检查施工质量，有无异常情况。
2．施工过程中发生的情况都应在原始记录中反映，对不符合要求的粉喷桩注明采取的措施和补救方法。
三、粉喷桩施工质量控制措施
1．施工前一定要按设计要求将每根桩的桩位用小木桩或小竹片定出，施工时将钻头对准定位小木桩，使桩位偏差控制在允许范围之内。
2．预搅时钻速不宜太快，要根据不同土层来控制。施工过程中，桩底设计高程往往与持力层并不一致，施工人员容易出现桩长以设计高程控制的现象，如在桩尖尚留有几米软土，会有较大的工后沉降量。故搅拌桩实际桩长应按进入持力层来控制。判别是否进入持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度和电流表的读数来判定，这两个参数在工艺试桩时由监理确定，一般是下钻速度0.5m/min，电流值是额定电流值的125%以上。
3．成桩过程中，钻头提升速度与喷灰量必须协调一致，使水泥掺量均匀准确。提升速度控制在0.4～0.7m/min，搅拌转速控制在30～50转/min，钻进、复搅、提升时管道压力控制在0.1～0.2MPa，喷浆时管道压力控制在0.25～0.4MPa，计量装置施工前必须标定准确，施工过程中还需经常校验。
4．水泥与土搅拌均匀程度是关系到搅拌桩桩体强度的关键因素。钻头喷出的浆液往往呈脉冲状，若不充分搅拌，浆液在桩中呈现层状，形成一种“夹生”，这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格掌握好钻机的提升速度、搅拌叶的旋转速度等，并尽量采用全桩复搅以保证质量。
5．在钻进和提升的过程中都应使钻机转盘水平，机架垂直，机身平稳，以保持桩体的垂直度误差不大于允许值。
6．水泥须经室内试验合格后才能使用，施工时送灰必须连续，不得中途有断灰现象，若遇机械故障造成断灰，需要采取复打措施，复打重叠长度不得小于1m。
7．粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及均匀性有直接的关系。固化剂浆液要严格按照预定的配合比拌制，制好的浆液不得离析、不得停置时间过长，浆液倒入时要加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。
8．水泥搅拌桩施工完成后，应按规定的频率进行取芯、无侧限抗压强度、单桩及复合地基承载力试验。对检测发现的问题，如未穿透软土层、部分断灰、喷灰不均匀、强度不足等，应严格进行加密、补桩等处理。
四、结语
在省道S118线余家庄水库至集丰段改造工程中，粉喷桩处理软基的总体质量良好，加固效果明显，有效地减少了路基的沉降，是一种行之有效且广泛应用的施工方法，与其他软基处理方法相比，具有施工方便、工期短、工后沉降小等显著优点。但从其设计方法及施工质量管理来看，技术难度较大，如果掌握不好，极易出现偏差，且因其为隐蔽工程，易留下隐患。只要以科学的态度，掌握粉喷桩的施工工艺，掌握其技术标准，严格控制施工质量，就一定能取得满意的工程质量。
参考文献
[1]薜殿基．粉喷桩设计与施工．郑州：河南科学技术出版社，1997．
[2]JTJ 017-96公路软土地基路堤设计与施工技术规范．
[3]地基处理手册编写委员会．地基处理手册．北京：中国建筑工业出版社，2000．
作者简介：麦年飞（1983－ ），男，广州市公路工程公司路桥助理工程师，工学学士。
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