水泥粉喷桩加固公路软基施工质量控制

胡波

（中铁十二局集团第二工程公司，山西 太原 030032）

1 引言

粉喷桩是处理公路软基较为有效的方法之一，粉喷桩加固公路软土路基施工作业简便，可以应用于淤泥质土、淤泥、粘性土、人工填土或杂填土等地基的加固，该法比其它方法在各种土质条件下的适用性及加固效果具有更大的优越性。但由于我国搅拌机械的性能及施工监控系统比较落后，加之操作不认真，设计理论不完善，工程中出现了不少事故，暴露了不少问题。

2 施工中影响成桩质量的因素

2.1 混合土搅拌效果

混合土的搅拌效果，直接影响混合土抗压强度。一般情况下，土体破碎得越细，加固料与土体搅拌得越充分，加固料分布越均匀，则混合土的无侧限抗压强度就越高。在混合土搅拌初期，随着搅拌次数的增加其强度增加很快，而经过一定的时间后，随着混合土搅拌时间的延长，混合土的强度几乎无变化，这表明混合土的搅拌效果与搅拌次数有关。因此在粉喷桩的施工中，我们可以用调节搅拌次数来控制混合土的搅拌效果，即通过控制回转速度和搅拌头的提升速度来进行。

2.2 空气压缩机的风压和风量

当空气压缩机的排气压力不能保证储粉罐、送粉管道、地下反压三者之间合适的压力差，将导致喷粉困难、管道堵塞等，造成喷粉量偏少、不匀、断桩等桩身缺陷。但若空气压缩机的排气量和排气压力过大，又会造成喷粉量偏多、桩体松芯直径过大等现象，而且容易将粉体喷向地表，导致成桩时水泥沿桩体轴线方向分布不均匀。

为保证桩体不同深度加固料含量相同，应使风压及风量随孔深逐渐加大，以抵消围压逐渐增大的影响，保持粉喷口内外压力差为一恒值。这需要通过理论分析和施工前试验桩施工予以确定。

2.3 空气中水分的凝结

空气潮湿会使加固料吸湿变糊，不利于粉体喷送。在压力作用下，空气中的水汽凝结成水珠，而空气从空气压缩机中排出时由于体积膨胀、温度降低也会导致空气中的水汽凝结成水珠，如果不及时打开空气压缩机排水阀或安装在管道上的气水分离器的排水阀，将凝结水排除，凝结水就会随压缩空气进入储粉罐而与加固粉料反应形成硬块。这样不但易于堵塞管道，不利于粉体喷送，而且影响混合土的搅拌效果，对成桩质量不利。

3 施工中质量控制措施

3.1 施工准备阶段质量控制

对于重要的工程，检测工作完成后，需修正设计及施工参数。因此在粉喷桩大面积施工前应进行施工工艺性试验。通过试验确定适合该场地的各种操作技术参数并以此掌握该场地条件下的成桩经验。根据水泥粉喷桩施工特点，工艺性试验应达到以下目的：提出满足设计水泥喷入量的各种操作参数，如:钻机提升速度、管道压力、灰罐压力等；检验水泥的搅拌均匀程度；了解钻进及提升的阻力情况，并提出相应的实施措施。

3.2 搅拌施工质量控制

整个制桩过程一定要保证边喷粉、边提升连续作业，在送灰过程中，如发现压力突然下降、灰罐加不上压力等异常情况，应停止提升，原地搅拌，及时判明原因。若由于灰罐内水泥粉体已喷完或容器、管道漏气所致，应将钻头下沉到一定深度后，重新加灰补喷复打，补喷重叠长度不能小于lm。

桩顶设计标高与地面标高接近时，地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速；当钻头提升至地面以下500mm时，粉喷机应停止喷粉；当钻头即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒钟，以保证桩头均匀密实。

水泥入罐时必须过筛，以保证水泥粒径最大不超过0.5微米，没有纸屑、石块等杂物。

喷粉开始时，应将电子秤显示屏置零，使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉搅拌时，记录人员随时观察电子秤的变化显示，随时调整阀门、风压，保证送灰量的准确性，以保证各段喷粉均匀。

管道堵塞是施工常出的故障，其原因是材料中含有杂物、材料潮湿、管道弯折多、阻力大、管道未及时清理疏通等。管道堵塞是造成喷搅不匀的主要因素之一，施工中应采取措施，尽量避免。

对地下水位较深、基底标高较高的场地，或喷灰量较大、停灰面较高的场地，应在施工时加水或在施工区地面加水，以使桩头部分水泥充分水解水化反应，以防桩头呈疏松状态。

3.3 施工中常见质量问题及处理

喷灰量不足或不均匀。水泥粉喷桩施工中的关键问题是确保均匀和足额的喷灰量，以保证桩身强度。施工时应根据单桩喷灰量和每米喷灰量来调节供灰的速度，送灰时要密切注意电子秤计量的变化，如发现喷灰量不足，应及时采取复喷或补喷等措施。

断灰或桩短。检测中有时发现桩体局部没有喷灰迹象，造成断灰，或桩长小于设计值，即桩短，使桩体不能正常传递荷载，直接影响复合地基承载力。造成这一现象的原因是：袋装水泥有结块、纸屑等异物，使送灰管道或喷嘴堵塞。为避免送灰管道或喷嘴堵塞，要求水泥进灰罐前过筛，并要求管道系统保持干燥状态；切土下沉时没有送压缩空气，使喷嘴被泥堵塞；操作配合不当，钻具提升过早，钻头下沉到设计深度后，一般应开启灰泵2-3分钟，当感觉到灰泵有强烈冲击感以后，方可提升钻具。一旦发现堵灰或断灰，应立即停机，待故障处理完后，再进行喷粉。

桩径变小。桩径变小，单桩承载力可能降低，原因是多方面的：空压机压力太小，气流影响范围不够，因此应配备相应能量的空压机增大压力；桩周土质密实，水泥粉体受阻力大；钻头磨损使喷嘴变大，压力下降。因此，施工过程中应随时检查粉喷桩的成桩直径，对使用的钻头须定期复核检查，其直径磨耗量不得大于20rnm，一旦超过，就要求更换或加固焊接磨损钻头。

复搅不喷灰或不复搅。根据水泥桩的荷载传递特性，桩承载能力主要取决于桩身强度。特别是桩顶以下3-5倍桩径范围，是承受荷载最集中的部位。粉喷时钻头喷出的粉体一般呈脉冲状，若不充分进行搅拌，灰、土不均匀，粉体在桩中往往呈层状，形成一种“夹生”，影响桩体强度，有的工程全桩长无灰复搅，也影响了桩体质量，而复搅复喷后桩体强度明显增高外观上无成层、断灰现象。因此为保证桩体受力要求，通常应在桩身上部3-5倍桩径范围复搅、复喷。

高含水量地段出现桩体下沉。当土中含水量较高时，孔隙比也较大，土周边的束缚力极低，当钻头反转提升喷灰时，产生一个垂直向下挤压力和一个径向水平推力，由于土呈流塑状，束缚力极低，桩体在成形过程中向下及向四周水平向排水，桩体往往下沉到地表下0.5m-lm。在公路施工过程中，常常发生此情况。此时若按常规掺入粉体数量，由于水分过多形成不了足够强度的水泥土桩体，将严重影响粉喷桩的强度，如果不作处理将会造成过大的路基沉降。由于桩数较少，当时采取立即回填土并重新复喷复搅，并增加粉体的掺入量的施工工艺，克服这种现象。

4 结语

软基处理是一个公认的世界性难题，大量的工程实例反映，粉喷桩桩长过大，其质量难以保证；在成桩过程还存在喷粉量不足、搅拌不均匀、胶接不好等先天质量问题。因此，应十分重视施工质量控制，施工时不仅应严格把住原材料关，选用正规的机械设备，同时更应加强施工监控，对出现的质量病害及时采取有效措施，从而有效保证成桩质量，发挥粉喷桩最佳的工程效果。

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