软土地基处理中粉喷桩的应用与质量检验

2011-02-14姚运昌

治淮 2011年8期

姚运昌

（安徽省水利部淮河水利委员会科学研究院合肥 230088）

1 引言

目前常用的地基处理方法按加固原理共分八大类：置换、排水固结、灌入固化物、振密或挤密、加筋、冷处理、托换、纠斜等。其中工程中常用的有置换、灌入固化物、振密或挤密、加筋。粉喷桩作为灌入固化物处理地基基础方法的一种形式，在我国大部分地区有广泛应用。本文根据一些施工与质量控制经验，就粉喷桩的施工与质量检验进行探讨。

2 粉喷桩处理软土地基的优点

粉喷桩加固软土地基原理是在搅动软土的过程中喷射水泥粉，通过水泥粉与软土及空隙水的相互作用后形成网络状胶凝体骨架或水泥结石，从而提高复合地基的抗剪强度和承载力[1]。

采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点，如能有效减少地基的总沉降量，采用粉喷桩加固后路基在填筑过程中侧向位移减少，提高地基土的承载力，适应快速填筑施工等。

3 粉喷法施工后水泥土的强度影响因素

3.1固化剂的选用及掺量

普通硅酸盐水泥的活性高，其早期和后期强度均较好，因而加固效果优于其他品种水泥。一般来说水泥土的无侧限抗压强度随水泥的掺量的增加而提高，掺量在7%～20%为最佳。同时在桩体的不同部位采用变掺量的施工工艺，效果更好。

3.2水泥标号对强度的影响

水泥标号直接影响水泥土的强度，一般水泥标号提高一个强度等级，水泥土的强度可提高20%左右。

3.3待加固土体性质

土体的含水率、密度、有机质含量等因素对粉喷桩的强度影响比较大，土体含水率不宜太低也不宜太高，较为合适范围是50%～85%；土体越松散、有机质含量越高，加固效果越差。

3.4养护龄期和温度

水泥搅拌桩处理的复合地基，水泥土强度同混凝土一样随龄期的增长而增大，但增长规律不尽相同，水泥土的强度在龄期超过28d后仍有明显的增长，90d后强度增长才变缓慢；据一些资料反映，处理后的地基水泥土强度真正稳定需达3年时间。在相同的龄期条件下，水泥土桩的强度随养护温度的升高而提高。

4 施工工艺

4.1技术要点

粉喷桩施工技术要点主要为粉喷、粉土体均匀密度及后期固化强度3个要素。喷粉要控制好压力及进粉量，粉土体均匀密度要控制好钻头旋转速度及提升速度。

喷粉操作一般在喷气操作后进行，其操作程序是：开通喷粉球阀和蝶阀，按无极变速器电机启动按钮，使旋钮供料器送至喷射管，喷入土层[2]。

4.2施工中应注意的问题

（1）粉喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土，以及含水率较高、承载力不大于120kPa的粘性土地基，且处理深度不宜大于15m。

（2）粉喷桩施工场地应平整，确保施工区地下无障碍物；当场地承载力不能满足桩机的施工要求时，应考虑做灰土层以保证桩机的平稳施工。

（3）粉喷桩施工前应进行室内模拟实验，针对场地地质情况，选择合适的固化剂及掺量，为设计提供各种配比的强度参数。在工程桩施工前，先做3根试桩，以确定合理的喷粉量、钻头提升速度、喷粉压力等技术参数。

（4）开动搅拌机钻进500mm后，边钻进边喷气，以防止土体颗粒堵塞喷粉孔，影响喷粉均匀性。

（5）粉喷桩喷粉量不应强求上下一致，桩上部可适当增加喷粉量及搅拌次数，一般情况可按桩长的1/3进行复搅。

（6）施工中要专人负责质量控制，严格控制喷粉量及均匀性，杜绝断喷。

5 粉喷桩的质量检验

粉喷桩施工后的质量检验包括开挖检验、轻便触探检验、取样检验、完整性检验和荷载试验。软土地基的处理效果是通过施工的全过程质量控制和现场进行检验来反映[2]。

开挖检验：基槽开挖后，检查桩位偏差、桩数、桩径、水泥土均匀性及桩头强度等，若发现漏桩、桩位偏差过大和桩头强度偏低等，以便可以及时采取补救措施。

轻便触探检验：抽取已施工完成桩数的2%，采用轻便触探法进行桩身质量检验，1d龄期的击数N10＞15，7d龄期的击数N10＞40，经检验合格率大于等于90%。

取芯抽样：在成桩28d后，按设计要求比例抽查桩体，从桩顶以下按比例分段取样制作试块，分别进行无侧限抗压强度试验；既可以检验桩身强度，又可以检验桩身的完整性及搅拌的均匀程度。

低应变检验：成桩28d后，按设计要求比例进行低应变完整性检验，检验桩体是否有断桩等情况。

荷载试验：按照规范要求，承载力检验分单桩承载力及复合地基承载力检验,一般主要进行复合地基承载力检验。荷载试验前应采取措施，防止试验场地地基土含水率变化或地基土扰动，以免影响试验结果。试验加载等级可分为8～12级，最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍；当压力-沉降曲线上极限荷载能确定，而起值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；当压力-沉降曲线是平缓的光滑曲线时，复合地基承载力特征值取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。荷载试验的试验点数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值[3]。荷载试验最能反映处理后的复合地基承载力能否满足设计要求，不会导致今后结构物产生过大沉降等。