水泥粉喷桩在宁夏高速公路软基处理中的应用

马壮

摘 要：软土对公路路基造成的危害十分严重，软土地基根据具体情况有多种处理方法，粉喷桩作为一种有效的软基加固技术，已广泛应用于公路施工中，由于水泥粉喷桩处理软基属隐蔽工程，因此控制和检验好粉喷桩的施工质量可以有效的保证加固效果。

关键词：粉喷桩；施工工艺；质量控制

粉喷桩适用于深层的软土路基，加固效果非常明显，加固后可很快投入使用，满足了施工速度快、工期短的特殊要求。现根据我区多条高速公路的粉喷桩施工浅谈粉喷桩施工质量检验与控制。

一、质量检验

1、检查记录

检查施工过程中的所有记录，要重点检查搅拌深度、水泥粉喷入的连续性、单桩喷入的总量及每米喷入量，对于不合格的桩应进行补桩。具体的记录要求为：

⑴施工记录

详细记录每次施工时的桩号、水泥的标号、预搅、喷粉、复搅的起终时间。记录钻进、搅拌、提升的速度，管道压力等。记录停灰、停钻时间、喷粉深度、停灰标高等。

⑵粉记录

要记录每根桩的起始、最终的供粉量，记录储灰罐每一次的供粉量，记录停灰量。

⑶录汇总、装订

记录每一天要汇总，要有专人记录，专人汇总，装订成册，然后存档保存。

2、开挖检验

由于粉喷桩在施工过程中不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的水分，因此加固后的地基早期强度较高，一般七天后就可以进行下一步作业。在进行下道工序土方作业前对粉喷桩按2%比例开挖抽检，深度0.5-lm。要检查桩径、桩位、桩数、桩身水泥土混合程度及桩头的强度。

3、N10检测

N10检测即轻便触探法检测，抽检比例为2%。本工地选取132根桩检测其强度，桩身龄期为7天，击入深度为4-11cm，检测的触探点位置取桩径的1/4处，检测结果N10击数最大值40击，最小值为12击，平均击数为29击，全部大于10击，检测结果为合格。

4、取芯抽样

在成桩28天后，按2%0的比例抽检桩体。通过钻探抽芯，先检查桩长是不是满足设计，并观察岩芯表现是否正常。然后从桩顶以下按0.5、1、1.5m三个深度值，钻孔取大于或等于10.8cm的芯体制作成5cm×5cm×5cm的试块，分别进行无侧限抗压强度的试验。本项目通过抽芯钻探，桩深5.18-5.48米，芯样表现如下：

⑴0-0.4米，路基填土与水泥相很互胶结，黄褐色间青色，胶结紧密，水泥分布均匀，岩芯呈现短柱状及碎块状（机械破碎），岩性偏硬。

⑵0.4-5.2米，淤泥质粘土和水泥胶结，灰色，水泥分布均匀，岩芯呈层理片状，局部夹碎石与水泥胶结呈混凝土状，胶结紧密，岩芯呈短柱状，坚硬。

⑶5.20-5.48米，粘土夹少量水泥，黄褐色间青灰色，半干硬状态，水泥含量偏低。

二、粉喷桩加固软土地基施工质量控制

1、合理选用搅拌头组合形式

合理的选用搅拌机搅拌头组合形式，一是指搅拌头叶片组合形式。为保证搅拌效果，在大部分搅拌机的搅拌头部都装有多层的搅拌叶片，该叶片可以将土体粉碎得更细，以便于加固料与原土充分、均匀拌合。另外搅拌头分为单轴式和双轴式两种，单轴式搅拌头转动的力矩相对较小，对具有高压缩性、含水量大的淤泥類土比较适用，作业效率也较高；双轴式搅拌机搅拌头的旋转半径及转动力矩都较大，不仅能适用于孔径较大的淤泥类土的粉喷桩施工，而且也适用于压缩性及含水量相对于淤泥类土偏小的软粘性土粉喷桩施工，同时，施工深度也较单轴式增大。

合理选用搅拌机搅拌头组合形式，二是指粉喷式搅拌头的喷出口位置。粉喷式搅拌头喷出口有叶片上和中心轴上两种形式，形式不同，加固料沿桩横截面方向喷射效果就会不同。当喷出口位于叶片上时，加固料沿桩横截面方向分布呈外密中疏现象，成桩的直径越大，这种现象就越明显。而且，搅拌机下钻时搅拌头喷出口很容易堵塞，只能用纯水泥粉作为加固料；当喷出口位于中心轴上时，在粉喷压力的作用下，沿桩横截面方向加固料分布基本均匀，成桩直径在lm以内，这种优越性表现尤为突出。所以，为保证喷射效果，粉喷式搅拌头的喷出口通常位于中心轴上，本项目就采用这种形式。

2、加固料（水泥）输出量控制

复合地基中水泥含量的多少是影响地基承载力很关键的因素。通常，水泥含量越高，复合地基无侧限抗压强度就越高。为此，在粉喷桩加固软土地基施工中，应根据粉喷桩承载力的特点控制水泥的输出量，以提高粉喷桩成桩质量。

除选择合适的粉体喷出量外，同时还必须控制加固料输送系统风压及风量的大小。风压及风量大小取决于现场施工的深度、搅拌头的组合形式、粉喷口的直径和数量、以及搅拌头提升速度等。风压、风量过小，则孔深时送粉困难，喷粉口容易堵塞；当粉体喷出量较大时，水泥携带能力欠佳。而风压过大，则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。控制加固料输送系统风压及风量的大小，对于提高粉喷桩施工质量十分重要。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。

3、混合土搅拌效果控制

混合土的搅拌效果，直接影响混合土抗压强度。一般情况下，加固体破碎得越细，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。又由室内试验得知，在混合土搅拌初期，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。这表明混合土的强度还与混合土搅拌次数有关。为保证混合土的抗压强度，混合土的搅拌效果与搅拌次数都应受到控制。

4、在施工工艺上采取措施

为保证工程质量，粉喷桩施工应有合理的施工程序，并且应根据各粉喷桩施工点的地质条件和综合情况，在施工工艺上采取相应的措施。

（1）各施工点开工前应认真做好工艺性试验，以便了解各施工点的施工条件和确定成桩的技术参数。

（2）严格控制粉喷桩的桩位偏差。各控制桩均由专业测量技术人员放样。对于在曲线上的桥涵构造物引道地基加固工程，当采用折线代替圆曲线放样时，桩位偏差应不大于1cm.

（3）严格控制喷灰量，认真贯彻执行喷灰量偏差不大于7%的要求。

（4）采用水平尺沿垂线方向严格控制搅拌机钻杆的倾斜度，以满足钻杆倾斜度偏差小于1%的要求。

（5）严格控制桩长及桩径。施工中搅拌机钻头直径大于5Ocm时，桩长要大于设计桩长。

（6）按设计要求，严格控制停灰面，为桥涵构造物的后期施工提供便利条件。

三、施工中常见问题和处理

1、预搅下沉困难，流值高，电机跳动。原因是电压偏低或土质太硬，遇到块石类。处理方法是调高电压，挖除块石等硬物。

2、搅拌机下不到位，但电流不大。原因是土质太粘，搅拌机自重不够。处理办法是增加搅拌机自重或加设反压装置。

3、搅拌桩偏位，桩偏斜。原因是钻机平台倾斜，导向架倾斜。处理方法是重新调整钻机平台，调整支撑杆，使钻杆垂直。

4、断桩。原因是水泥粉中有结硬块，堵塞压力管道，或是地下含水量过大，粘土堵塞钻头喷射口。处理方法是检查储粉罐，有结块的水泥或纺织带等就必须废掉这罐粉，重新装粉或是提升钻头，清理喷射口。

5、喷粉量不足。原因是提升速度过快或粉体发送器喷粉不均匀。处理办法是检查储粉罐或空气压缩机。

四、结束语

粉喷桩作为一种新型软基处理方法已越来越被工程界所重视，但影响粉喷桩加固软土地基施工质量的因素很多。施工工艺措施、质量检验方法、搅拌机搅拌头的叶片形式、加固料（水泥）输出量、混合土的搅拌效果等是其中较为重要的因素。endprint