水泥粉喷桩施工技术及质量控制

路丽娜 朱铁军

摘要水泥粉喷桩广泛应用于加固软土地基，粉喷桩的质量必须满足软土地基的加固要求，本文结合实际工作中的经验和体会，介绍了利用粉喷桩进行软基处理时，就如何保证软基处理的施工质量，应采取哪些针对性的质量控制措施，从而为类似工程的施工控制提供有益参考。

关键词粉喷桩；软土地基；施工工艺；技术措施

1.概述

粉喷桩也叫加固土桩，它是利用粉状水泥(或石灰)等材料作加固化剂，在钻孔过程中使用特制的深层搅拌机械将固化剂喷入软土地基的深层，经搅拌使原位土与固化剂均匀混合并发生一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体相互影响，共同作用承担上部荷载的粉喷桩复合地基。由于粉喷桩具有能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等优点，目前在高速公路建设领域应用得较为广泛，特别是对于工后沉降控制要求较高的桥头路基，采用粉喷桩+碎石垫层+土工布处理软土地基，对于降低路基沉降过大出现桥头跳车、路堤变形失稳尤为重要。

在以往的工程实践中，粉喷桩处理软土地基施工中常存在如下一些问题：施工单位偷工减料，水泥用量难控制；均匀性差、强度低；沉降得不到有效减少，达不到设计意图。因此，在施工过程中施工技术人员采取何种科学有效的质量控制措施，来确保粉喷桩处理软基的加固效果，成为了需要克服的技术难题。

2.施工工艺要求

（1）原材料的要求。粉喷桩水泥一般选用325或425的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。施工中所用的水泥的品种和标号应符合设计要求。对购进水泥必须经过试验室抽检，满足规范的要求。

水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

（2）根据不同地基土的性质，按设计要求选择不同形式的施工方式和数量。

（3）施工后的粉喷桩的长度、直径和间距应满足设计要求。

3.施工工艺及质量控制

3.1施工准备

1）施工劳动力安排，现场要有施工负责人、记录员、安全员、机械操作员、投料员、电工等。2）施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。3）为了满足粉喷桩施工工艺的要求，需对表层土进行开挖场地平整、清除障碍，形成工作面便于施打。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设土或碎石垫层。压实度不小于85%。若地表过软，应采取防止机械失稳措施。4）施工机具准备。粉喷桩设备配有：粉喷桩钻机、粉喷机、空压机和贮灰罐。进行机械组装和试运转。5）粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配合比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩7～9根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。粉喷桩所用的水泥应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能使用。6）施工前首先进行成桩挤密实验，桩数7～9根，如发现有质量问题应适当调整桩距、水泥量等参数。

3.2试桩

粉喷桩正式施工前要先进行成桩挤密试验。粉喷桩施工前应做好加固土室内试验，根据设计要求的无侧限抗压强度，按28天龄期的试验成果求出合适的掺入比，28天龄期抗压强度为1100KPa～1300KPa。以确定：1）要穿过软土层的实际深度；2）了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷粉量。

施工要求：对含水量较大的软土，提升速度要慢，风量要大才能保证成桩质量；对砂层，特别是粗砂层，提升速度应较淤泥层快，风量应较淤泥层的小。

3.3三个重要施工环节的质量控制措施

粉喷桩在公路工程中属于地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿于施工的整个全过程，施工员的技术旁站是最主要的工作，技术旁站重点要控制好三个重要施工环节和日水泥用量、日进度两个指标。

3.3.1桩长按进入持力层控制粉喷桩宜尽量打至持力层上，要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并且进入持力层50cm左右，在施工过程中，桩底设计标高往往与持力层并不一致，施工单位容易出现桩长以设计标高控制的现象，如在桩尖下尚留几米软土，则会有较大的工后沉降量，由于排水不畅，预压很长时间也很难稳定。故粉喷桩实际施工桩长应按进入持力层控制。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，这两个参数是在工艺试桩时确定的，一般是下钻速度0.5米/分，电流值是额定电流值的125%以上。

3.3.2粉体计量控制粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及喷粉的均匀性有直接的关系，因此，如何来计量粉体是控制的关键。目前一般较为常用的是电子称重法与钻机深度相结合的计量装置，它能在记录上反映深度、相对应每延米的喷粉量、总灰量等。粉体计量控制主要应注意以下两点：

要保证喷粉的均匀性，关键是掌握好钻头的提升速度。因水泥喷入为人工控制，必须避免出现为满足每米喷粉量的要求，施工人员根据记录器显示凑数字，而导致出现喷粉不均匀的现象。对于直径一定的粉喷桩来说，粉体发送器单位时间内水泥的喷出量Q与搅拌轴提升速度可由下式来确定：

Q=π/4.D2.R.S.V

其中：D：钻头直径（m）；

R：软土的容重（t/m³）；

S：水泥掺入比；

V：钻头提升速度（m/min）

从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间，方可提钻。停留时间由管道长度等确定。喷灰时，水泥在管道内的输送速度大约为1m/s，如管道长40米，钻至桩底后即喷粉提钻，则桩底实际少灰长度接近1米，反而搅动破坏了桩底原状软土，使沉降量加大。

3.3.3复搅控制水泥与土搅拌均匀程度是关系到粉喷桩桩体强度的关键因素。大量的施工实践已充分证明粉喷桩复搅与不复搅的质量相差甚大。钻头喷出的粉体往往呈脉冲状，若不充分搅拌，粉体在桩中呈现层状，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，促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等，并应尽量采用全桩复搅以保证质量。

4.结语

总而言之，要想确保粉喷桩的施工质量，我们必须做好事前、事中及事后三个阶段的全程控制，只有对每一道工序进行严格控制，并严把材料质量关，才能确保粉喷桩的最终质量。

参考文献：

[1]JTJ017-96公路软土地基路基设计与施工技术规范.北京：人民交通出版社.