浅谈粉喷桩在湿软路基中的应用

何庆 王海峰

摘要：根据105国道济宁西环段湿软路基粉喷桩的实际施工，介绍了粉喷桩的施工方法及检测方法，为以后的施工提供了参考数据

关键词：粉喷桩湿软路基

1、工程地质概况

105国道济宁西环段，是105国道穿越济宁市区的改线路段，一级公路。在K3+200～K9+386.78段约6.2公里穿过稻田区，局部路段为老湖底淤积，地下水位高。该地区为黄河冲积平原，地势平坦，根据野外钻探揭露地质情况，结合原位测试及室内土工试验等资料综合分析，地层及主要指标见下表：

土层指标一览表

注：上表十字板剪切强度为现场所测的平均值。

另外，该段地下水位在0.5～2.0米之间，化学类型为HCO3-·Cl-Ca·Na，矿化度为1.4g/l，对普通硅酸盐水泥无侵蚀性。由上资料分析知，②、③层强度小含水量大，地下水对地基具不良影响。经计算，对于高填土路段，天然地基无法满足路基稳定性要求，沉降超出规范要求,为了保证路基稳定性，减少地基沉降，在进行多种方案比较后，最终确定了实施方案，即采用粉喷桩处理高填方路段地基(K3+228—K3+410)，同时结合粉煤灰轻质路堤，减少路堤自重，进一步减少路基沉降。

2、湿软路基粉喷桩的设计粉喷桩是以水泥为固化剂,利用深层搅拌机械对原状软土进行强制搅拌,经水泥与软弱土之间的离子交换作用、凝结作用、化学作用等一系列作用,而生成一种特殊的具有较高强度、较好特性和水稳定性的混合柱状体。它与原位软土层组合成复合地基,对提高软土地基承载力,减少地基沉降具有明显效果。

根据提交的地质资料，委托山东省交通规划设计院进行设计。设计单桩承载力为120KN，桩长6.5米，每延米桩长水泥用量为50公斤，90天无侧限抗压强度为0.9Mpa；为控制施工沉降速率，在K3+231（填土厚度最大处）设置沉降观测点一组。

3、湿软路基粉喷桩的施工

3.1 成桩试验

按照施工规范要求，粉喷桩施工前必须进行成桩试验，应达到以下要求，并取得以下技术参数：

1）满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、喷气压力，单位时间喷入量等；

2）确定搅拌的均匀性；

3）掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施；

4）根据地层、地质情况确定覆喷范围，成桩工艺性试验桩数不宜少于5根。

根据要求，本工程成桩工艺性试验桩共10根，掌握的各项技术参数为：钻进速度V=0.5～0.8m/min；提升速度VP=0.5～0.8m/min；搅拌速度R=30～50转/min；空气压力P=0.2～0.4Mpa；水泥用量误差不得大于1.0%。

3.2 施工步骤

1）施工前，先清除场内杂草，平整场地，采取必要措施排除路基范围内地表水；

2) 施工放样，根据设计要求，对所有桩位准确放样；

3）移动钻机，使钻头对准已放样的设计桩位，调平钻机使其达到要求；

4）启动钻机，空压机送风，待钻头转速正常，边旋转边下沉，直至达到设计深度；

5）喷粉机开始喷粉，钻机边提升喷粉边搅拌，达到地面下0.5米时停止喷粉；

6）按设计要求进行二次搅拌，以提高桩体搅拌均匀及强度；

7）关闭搅拌机，钻机移位至下一设计桩位开钻。

3.3 施工要求

钻机进场后，应对钻机的电流表、压力表、水泥计量装置等进行标定，满足精度要求方可使用。同时应丈量钻杆长度，并进行标记，以便掌握钻头入土深度。另外还应做到以下要求：

1）注意钻头定位的准确性，防止桩体偏位；

2）为保证粉喷桩垂直度，应将钻机平面调平，以使钻杆对地面保持垂直，使垂直误差在规定范围之内；

3）每一根桩开工后，应连续作业，严格控制喷粉标高和停粉标高，保证桩长和桩的连续性。如因特殊原因停粉，应在排除故障后及时补喷，补喷重叠长度不应小于1米，间隔时间超过12小时时应采取补桩措施。

4、粉喷桩的检测

现场检测方法

1）规范要求的允许偏差的检测。粉喷桩施工时对桩体检测项目如下表：

2）成桩均匀性检测。成桩7 天内，在监理工程师在场的情况下，施工单位开挖自检，观察桩体成形情况及搅拌均匀程度。检查频率2%，开挖深度为1.5米。

3）强度检测。成桩28天后，对桩身进行强度检测，除施工单位按要求检测外，后委托山东铁正工程试验检测中心进行整桩取芯检测，分别从桩身上、中、下部取芯，制作Ф70×70强度试件，进行无侧限抗压强度试验，共制作试件24组72个试件。结果如下：

对于上部试件： 1.03（Mpa）>0.9R；

对于中部试件：1.00（Mpa）> 0.9R ；

对于下部试件：1.08（Mpa）>0.9R；

上式中K1 =1.65， K2 =0.85，0.9R=0.81Mpa；由此知强度评定合格。

4)规范要求的其他项目检测。按监理规定的方法对规范要求的项目逐一检测，特别是成桩前检测的项目，一定要严格要求，对于不符合要求的及时改正，以保证工程质量，加快施工进度。

通过取芯强度试验的结果知，在不到90天龄期的情况下，粉喷桩强度均达到或超过了设计强度，说明粉喷桩施工只要按照施工要求去做，认真操作，严格控制，质量就可保证。

济宁西环经过多年的通车检验，该段高填土路段未出现不稳定现象，路基沉降在规范要求范围内，说明利用粉喷桩处理高填土段湿软路基达到了预期目的。

参考文献：

[1] 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》

[2] 铁道部《粉体搅拌桩加固软弱土层技术规范》