软基处理技术设计及施工

言明忠 邹俊勇 蔡加忠

（嘉兴市中路交通设计有限公司，浙江 嘉兴 314000）

粉喷桩也叫加固土桩，它是利用水泥(或石灰)等材料作加固化剂，在钻孔过程中使用深层搅拌桩机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性、水稳性和一定强度的优质地基，作用承担上部荷载的粉喷桩复合地基。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，目前在较多省市的公路及市政道路建设中得到广泛应用。

1、粉喷桩设计方法

1.1 技术要素的选用

在进行粉喷桩的设计时，有几项比较主要的技术要素，如基准期、容许工后沉降、加载速率、预压期等，而在进行这些技术要素的标准选用时，我们必须进行严格控制，在参照相关的规范标准等要求，并结合实际应用情况之后，才能进行合理的设计。目前，粉喷桩采用的设计标准普遍为：

1.1.1 基准期及容许工后沉降：柔性路面设计使用年限为15年，按目前通常的做法，基准期亦为15年，即从开放交通之日起至路面大修日止，所发生的沉降视为工后沉降。其容许值对于一般路段取20cm，涵洞及箱型通道处取15cm，其它结构物与路堤相连处取10cm。

1.1.2 稳定验算安全系数:稳定验算安全系数一般以K≥1.2控制。

1.1.3 加载速率：加载速率关系到路堤在施工中的稳定性，设计采用两种平均速率：粉喷桩处理路段及填高小于极限高度的路段取15cm/d，其余取10cm/d。施工中的速率可根据路堤稳定观测的结果予以调整。

1.2 桩体及桩位的布设

粉喷桩的桩径一般为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.3m，桩位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。为改善路堤底面的受力条件，粉喷桩处理段路堤下宜铺设30cm左右的碎石垫层。经计算，如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm，则其地基宜采用粉喷桩处理，桩间距宜采用1.1～1.2m。对于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，则其地基宜采用土工合成材料加筋配合等载预压进行软基处理。经计算，如桩基桥台位置工后沉降量大于30cm，则对其台前及台后地基用粉喷桩处理，再施工桩基础及进行台后路基填筑。

1.3 施工沉降观测

1.3.1 观测点位的布设：观测点布设在路堤中心 (以距离中心线50cm左右为宜)及两侧路肩，一般软土路段每100m布设一观测断面，预压施工高度超过5m的路段上每50m设一观测断面。此外在与跨度超过30m的桩基结构物相邻的两端各设一观测断面，跨度小于30m时仅在一端设置，观测断面宜离开桥头搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)处原则上均需设置一组沉降观测点，观测点位于涵背一侧，离涵背约2m处。在粉喷桩一般处理段、过渡段、等(超)载预压段接头处，应在离开接头各10m以外的位置分别设置一组沉降观测点，以观测不同处理方案的沉降差异，距离相近、地质情况一致的可考虑统一布点。在地质情况明显变化的分界线两侧各10m处，应分别布置一组沉降观测点。

1.3.2 观测频率的确定：路堤施工期:每往上填筑一层便观测一次，路堤填高超过极限高度之后，每7d观测一次，直至稳定再转入正常观测。预压期：第一个月每7d观测一次，第二个月至第三个月每15d观测一次，从第四个月起每一个月观测一次，直到铺筑路面前。

2、工艺性试桩的设计要求

为了确定各种操作技术参数，粉喷桩施工前施工单位必须考虑到不同的地质情况，根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求：

2.1 满足设计水泥喷入量的各种技术参数。钻进速度：参考值V≤1.5m/min；平均提升速度:参考值Vp≤0.8m/min；搅拌速度:参考值R≈30r/min；钻进、复搅与提升时管道压力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；喷灰时管道压力：0.25MPa≤P≤0.40MPa。

2.2 水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，确定合适的技术处理措施。成桩试验的桩数不宜少于5根。

3、施工工艺要求及注意事项

3.1 施工工艺要求

要根据工艺试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，供现场操作人遵守。严格控制钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度和喷粉量达到规定要求。深度误差不得大于5cm，水泥损耗量平均不得大于1kg/m。粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上升，说明已进入硬土层，如能持续50cm以上则说明已进入持力层。搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5s，提升前要有等待送粉到达桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况，具体时间随机械类型与送灰管长度而变化。在桩上部1/3范围内应重复搅拌一次，并且复搅长度不足5m的，按5m施工。特别需要指出的，对于软土天然含水量大于70%的地段，要求复搅长度应贯穿软土层。

3.2 施工注意事项

3.2.1 关于复搅与提升：在桩顶部1/3范围内应重复搅拌一次，高度至少大于5m。钻进提升时管道压力不宜过大，以防淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。

3.2.2 关于补喷和废桩问题:如发生意外影响桩身质量时，应在水泥终凝前采取补喷措施，补喷重叠长度≤1.0m。补喷无效时须重新打桩，新桩与废桩的间距≥20cm。

3.2.3 输灰管须经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60m为宜。对钻头定期检查，直径磨耗量≤1cm，钻头直径≤53cm。

3.2.4 在灌注桩两侧布设粉喷桩位时，应预留钻孔灌注桩施工位置，预留净距为140cm。

3.2.5 成桩施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩必须跳跃间打。

3.2.6 碎石垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。

4、质量验收标准

对成桩质量的验收办法，可通过有以下四种方式进行检测：

4.1 成桩7天内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径。检查频率为10%。

4.2 用轻便触探仪检查桩的质量，触探点应在桩径方向1/4处，抽检频率为2%。

4.3 成桩28天后在桩体上部 (桩顶以下0.5 m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为1%～2%。

4.4 必要时可安排进行全桩长取芯，以检测粉喷桩的质量。粉喷桩施工允许偏差。

5、粉喷桩检测。目前国内的粉喷桩检测主要有浅部开挖、轻型动力触探、瑞典贯入法、标准贯入试验、静力触探试验、取芯检验、截取桩段做抗压强度试验、静载荷试验、反射波动测法检验、袖珍贯入试验、电阻率法等。

结束语。从近年来软基处理方式的应用效果上看，粉喷桩处理软土地基在目前来看仍然是一种行之有效的技术手段，它与其他软基处理方式相比，具有了预应力砼管桩、砂桩等所没有的一些技术优点。但从施工操作的角度出发，其技术难度较大，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。所以，我们只有以科学的态度，按照设计的方法、标准来严格规范施工的工艺控制，只有这样，才能确保粉喷桩施工质量。

[1]张仲福.粉喷桩施工技术在加固软土地基中的应用.2005年.