基于粉喷桩的高速公路软基处理及质量检测

石风军

（邢台市信都区地方道路管理站，河北 邢台 054001）

0 引言

高速公路工程建设受软土路基的直接影响，规范化地开展软土路基增强处理，能有效提升公路基础的承载能力，保证高速公路的稳定性。现阶段，粉喷桩在高速公路软基处理中得到了广泛应用，规范使用粉喷桩施工技术，能通过固化剂材料应用，改善软土物化性质和原有土层结构，由此形成复合地基，提升地基的稳固性。本文结合工程实例分析其施工要点，并通过质量检测确定其实施效果，从而保证高速公路软基处理质量。

1 粉喷桩加固原理及技术特征

1.1 加固原理

作为高速公路工程建设中较为常用的一种地基加固方式，粉喷桩能在规范使用石灰、水泥等固化剂材料的基础上，通过深层搅拌的方式使软土发生化学反应，并由此固结，以提升基础的承载能力。一般经粉喷桩施工后，软土的水稳性会逐渐增强，地基稳固性也有所提升。在粉喷桩施工中，若水泥掺入量不足，则会出现土体颗粒与水泥间反应不足的问题，影响软土固化效果和整体的稳定性，对此，掺入水泥的用量应在5%以上，以提升整体的固化效果[1]。

1.2 技术特征

现阶段，粉喷桩施工技术在高速公路软基处理中应用广泛，从施工过程来看，该技术的应用特征表现为：一方面，粉喷桩施工具有操作简单、整体高效的特点，在项目建设中，通过各种工艺环节的紧密控制，能有效地提升软土基的加固效果。另一方面，粉喷桩是一种绿色的施工方式，其施工噪声小，对周围环境的扰动较轻，符合新时期可持续发展的要求。此外，在软基项目处理中，粉喷桩施工具有较强的灵活性，即能结合软基实际情况选择加固方式，使软基加固操作的针对性更强，有效地减少了资源浪费现象，提升了地基加固的整体质量和效益。

2 基于高速公路软土路基处理的粉喷桩施工要点

粉喷桩施工流程如图1所示[2]。

图1 粉喷桩施工流程

2.1 施工准备

在项目施工准备阶段，应做好施工材料、设备的准备工作，施工材料包含水泥、白石灰等固化剂材料，所选水泥为普通硅酸盐水泥，不得受潮或结块。施工设备准备中，应准备空压机、粉喷桩钻机设备，做好设备规格、性能的检查控制，确保其满足后续施工需要。应做好软基基础情况调查，掌握软弱基础承载能力、富水情况等指标，结合调查内容开展粉喷桩施工方案设计，且施工方案应交由主管部门审核，审核通过后还应进行施工人员技术交底，确保施工人员掌握具体操作要点。在初期阶段还应开展粉喷桩强度试验，通过试验检测水泥土配合比、掺量等参数，并控制水泥土无侧限抗压强度不低于1MPa。

2.2 基层处理和放线测量

高速公路软土地基增强处理初期阶段，应规范化进行基层处理工作。施工人员应通过设置排水设施，降低地表水位，及时清理基层的垃圾、杂草。若施工区域有低洼情况，需回填与施工路段土质相同的填土，完成填土后应适当进行碾压，以保证路基的平整性和承载能力，填土压实度在85%以上。

完成填土施工后，施工人员应借助全站仪等设备开展放线测量及定桩工作，并用水准仪确定桩体标高，以确定最终的桩位。测量放线过程中，施工人员应在考虑所处地质条件、现场情况的基础上，可对特殊软土路基进行标注；在桩体定位过程中，应做好桩间距的准确标记，控制各桩之间的测量误差，一般要求桩位间的误差在5cm以内。

2.3 成桩试验

为从源头上确保粉喷桩施工的规范性，提升项目整体建设质量，在钻进成桩及粉喷桩施工期间，应规范化地开展成桩施工。成桩试验中，试验检测的桩数应不小于5根，且在整个试验过程中，需准确记录存在问题的试验桩数据，并与专业人员进行分析探讨，找出问题成因并从根源上予以解决，以保证后续施工操作的规范性。

2.4 钻机定位及钻进施工

钻机定位及钻进是粉喷桩施工的重要环节，钻机就位前，需复测桩位，避免桩位移动。钻机就位过程中，应规范安装钻机，并检查钻机水平度，使钻机处于水平稳定的标准状态；施工人员应借助全站仪、水准仪精准检测钻杆的垂直度，钻机钻杆的操作误差应小于1.5%；同时，应在钻机的支座处安装较大面积的钢板，保证钻机的稳定性。还应及时检查运行状态的钻机垂直度情况，对发生偏移的钻机进行适当调整，以使钻机保持在正常工作状态，并使桩基底盘与接触网位置达到设计标准。

粉喷桩钻进施工多依靠电机和空气压缩机完成，在具体施工中应做好钻机工作状态的有效控制。一方面，钻进设备在作业时应保持均匀、衡速施工，一般钻机电压、电流分别控制在380V 和80A，同时应按照45～70r/min 的标准进行钻杆转速控制，保持整体的钻进速度控制在2.8m/min，钻进至孔底时，应控制转速将至0.8m/s，然后进行反转提升。另一方面，按照三角定点方式完成桩体定位后，施工人员应规范操作钻机进行钻进施工，钻进施工过程中，定期检查喷射装置的通畅度，防止因空气压缩产生堵塞问题。

2.5 粉喷成桩

粉喷成桩是粉喷桩作业使关键环节，直接关系着软基处理的整体质量。①粉喷成桩应严格按照成桩试验的标准控制水泥用量，喷粉量一般控制在35～60kg/m，搅拌成桩环节的水泥用量稍大于一根成柱所需水泥量，且水泥整体用量应不小于5%。②喷粉时，应严格遵守平稳均匀的原则，实现水泥和软土的充分混合。③在水泥、白石灰等加固料应用中，应重视粉喷压力控制，粉喷水泥、白石灰时，送粉压力需控制在0.25～0.4MPa，当钻机提升到离桩顶30cm处时，应停止喷粉。④为进一步提升粉喷桩的成桩质量，还应重视后续的重复搅拌作业。通过充分搅拌，使固化剂与软土良好融合，提升软土地基的稳定性。⑤成桩后，施工人员应系统开展成桩质量检测工作，及时发现并处理质量不合格的粉喷桩，以提升工程项目整体施工质量，为高速公路工程建设创造稳定基础[3]。

3 基于高速公路软土路基处理的粉喷桩质量检测

3.1 静荷载试验

静荷载试验是粉喷桩施工质量检测的常用方式，能较好地模拟桩身实际受荷条件，得到桩体的实际承载能力，且从质量检测结构来看，静荷载试验所确定的粉喷桩承载能力较为准确、可靠。使用静荷载试验检测粉喷桩质量时，应注意以下几个方面的事项：

（1）应严格控制静荷载试验的时间，一般在施工28d 后开始进行静荷载试验，并且在试验中，应准确绘制P-S曲线，以确定桩体的极限或容许承载能力。

（2）在静荷载试验中，应注重试验设备的系统选择，一般除千斤顶、荷重传感器外，位移传感器、百分表等都是静荷载试验的常用工具，应保证这些试验设备的精准性，提升粉喷桩荷载检测的准确性。

（3）静荷载试验多采用人工加荷方式，试验过程中，应按照逐步加荷的方式进行控制，避免造成超荷载变形问题。

（4）静荷载试验的费用较高，且工作量较大，若只进行少量粉喷桩抽采，可使用该方法进行检测。

3.2 钻孔取芯检测

采用钻孔取芯法也能对粉喷桩的施工质量实时监测，这种检测方式具有直观、有效的优势。在钻孔取芯法质量检测方法应用中，首先应注重芯标的系统控制，一般钻芯标的直径应大于10cn，以减少对试件的影响。其次当进行无侧限抗压强度试验时，可选择立方体块试件，确保试件的规格保持在7.07cm×7.07cm×7.07cm，或使用圆柱体芯样试验。最后应严格地控制钻芯取样的范围、数量，一般采用钻孔取芯法检测粉喷桩施工质量时，应认识到该方法不适宜做大面积检测，故而应严格选择钻芯位置，确保钻芯所取样品的代表性，最大限度地提升检测结果的准确性，保证粉喷桩的施工质量。

3.3 标准贯入试验法

桩身水泥土强度、搅拌均匀性和桩长是粉喷桩质量评价的三个基本要素[4-6]。为实现这三个要素的准确评价，可通过标准贯入法进行试验检测。在水泥桩强度检测中，一般借助标准贯入法可准确获取桩体的标准贯入击数，通过评价标准贯入击数与无线侧抗压强度之间的关系，可准确判断7d 龄期和28d 龄期的粉喷桩水泥土强度。同时，在标准贯入试验法下，通过取芯、观察、描述等操作，还能准确了解水泥土的均匀性。若有必要，还可在试验室进行芯样的抗压试验，确定其整体的强度。

此外，标准贯入试验法能准确掌握粉喷桩贯穿桩底的长度。为提升粉喷桩质量检测的效率和准确性，在标准贯入试验法应用中，还应注意以下要点：

（1）在粉喷桩施工中，受钻杆影响，其粉体呈扇形喷射，故而桩体的中心存在一定的盲区，故而在标准贯入试验中，应选择离桩中心2/5处钻孔贯入。

（2）就粉喷桩本身而言，其直径多处于50cm，且桩长保持在10m左右，在钻孔贯入过程中，应在这一范围进行操作，确保贯入钻杆的倾斜度保持在1%以内。

（3）在贯入击数和强度分析中，应注重其扰动系数的分析，一般在28d龄期时，应将控制器扰动系数控制在0.3～0.5。

4 结语

软土路基处理是高速公路工程条件建设的难点所在，采用粉喷桩工艺能快速有效地提升软土路基的承载能力。公路施工人员应深刻认识粉喷桩的作业原理和特征，结合工程实际，做好施工准备、基层处理和放线测量、成桩试验、钻机定位及钻进施工、粉喷成桩等环节的技术要点控制，并严格开展成桩质量检测，提升软土路基施工质量，保证软土路基承载能力，推动高速公路工程的可持续发展。