软土路基湿喷桩施工及质量控制

2022-10-14彭涛

交通世界 2022年26期

彭涛

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西咸阳 712000）

0 引言

近年来，湿喷桩工艺在软弱地基加固施工中应用广泛，取得了良好的工程应用效果。经湿喷桩处理后的软弱路基，在固结硬化后可形成水稳性能、承载性能优良的复合地基。基于此，本文依托具体工程，对湿喷桩施工技术及质量控制方法展开研究，旨在提高公路工程建设质量。

1 湿喷桩施工原理及工艺流程

1.1 施工原理

湿喷桩工艺本质上就是利用水泥的水化作用加固软土，加固过程可分为四个阶段[1]：（1）水泥浆在搅拌机械的作用下，与土层中的软土充分混合，水泥浆中各种钙质矿物在软土中水化，生成水化物；（2）一部分水化物硬化，在软土中形成骨架结构；（3）一部分水化物与土体中的化合物离子进行当量吸附交换，形成水泥土团粒结构，改善土体结构；（4）超出当量交换部分的钙离子，与黏土发生反应，生成结晶化合物，逐渐固结硬化形成复合地基。

从以上分析可知，采用湿喷桩工艺，可有效加固软土地基，改善路基水稳性能。同时，通过以上分析可知，湿喷桩工艺加固效果主要受两个因素影响：一是水泥用量，二是水泥浆与软土搅拌的均匀性[2]。

1.2 施工工艺流程

湿喷桩施工工艺流程见图1。

图1 湿喷桩施工工艺流程

具体的施工工艺如下：

（1）场地平整、碾压。对场地进行清理，清理完毕后，用轻型压路机碾压平整，确保场地坡率不超过2%。

（2）测量放样。根据施工图纸及复测后的线路导线、中线、水准点等，准确测放出路基桩位点；同时，选择钢尺精准测定湿喷桩中心位置，并做好标识，再进行湿喷桩规范式布设。

（3）桩机就位。使用起重机将桩位吊运至指定位置；桩机就位前，应由专业人员进行机械安装、调试，待设备运转正常再进行就位。

（4）浆液配置。根据水泥用量，使用定量容器加水，将水泥浆搅拌均匀；水泥浆水灰比控制在0.45～0.5[3]。

（5）钻进并喷浆。搅拌机就位固定后，启动设备电源，待转速稳定后开始钻进喷浆。首次钻进至桩底时，喷浆量控制在总浆量的60%～80%。

（6）提升补浆和复搅。从桩底位置开始，缓慢提升钻头至地表以下30cm处，根据电脑测算的喷浆数据，补足喷浆不足桩段水泥浆；然后停止喷浆，并按照上述钻进搅拌流程，在无浆状态下，钻进一定次数，完成复搅；复搅次数由试桩施工试验结果决定[4]。本工程采用“两喷四搅”工艺，无喷浆状态下复搅一次即可。

2 湿喷桩试桩施工

2.1 工程概况

某公路工程项目起讫桩号是K53+273—K62+510，双向四车道，设计车速为60km/h。全线施工场地为海积平原区，地质、水文条件复杂，拟采用湿喷桩工艺改良软土路基。为保证软土路基治理效果，确保湿喷桩施工整体质量，应结合线路实际工况，选择典型路段进行湿喷桩试桩施工，以合理确定钻头钻进速度、搅拌机转速等施工控制参数。

2.2 试桩标段选取

经调查，K56+130—K56+550路段较为典型，因此以该路段为试验路段，进行湿喷桩试桩施工。湿喷桩采用梅花形布设，桩径0.5m、桩深11.5m，试桩桩距分别为1.1m,1.3m,1.5m，各施作3根试桩。施工全程使用电脑监测喷浆量。

2.3 试桩施工设计参数

试桩施工设计参数要求见表1。

表1 试桩成桩技术参数要求

2.4 材料机具准备

（1）采用P·C42.5水泥，为保证湿喷桩试桩及后续湿喷桩施工质量，应选择具备相应资质的水泥供应厂家，加强水泥入场检查，确保水泥质量符合要求。

（2）经室内试验，最佳水灰比为0.5。本次试验以该水灰比进行试桩，验证其施工适用性。

（3）为验证掺灰量对桩身质量的影响，试桩掺灰量分别设置为50kg/m,55kg/m,60kg/m，各施作3根试验桩。

（4）主要施工机具组合为：SJB-2型湿喷桩机1台，额定功率为50kW；钻头叶片3层，层间距为300mm，每层叶片数为2片，水平夹角为30°，叶片宽100mm；灰浆泵1台，额定泵压为1.6MPa；灰浆搅拌机2台，额定容积为0.5m3。

2.5 试桩施工要求

（1）试桩施工的目的是有效保证湿喷桩施工质量，指导后续湿喷桩施工，应严格按照工艺流程施工。

（2）应严格按照最佳水灰比配制泥浆，以有效对比各掺灰量下的试桩质量。

（3）施工期间，严格按照电脑监控数据控制喷浆量，同时严格执行“两喷四搅”工艺流程，保证成桩质量。

2.6 试验结果分析

（1）根据水泥稠度、凝结时间等指标确定试桩施工控制参数，见表2。

表2 湿喷桩机试桩施工技术参数

（2）试桩施工完毕后，对成桩参数进行检测，结果见表3。

表3 湿喷桩机试桩桩身检测结果

（3）试桩采取“两喷四搅”方案施工。由试桩桩身检测结果可知，“两喷四搅”工艺适用于后续湿喷桩施工。结合施工效率、成本等确定本项目湿喷桩施工参数，见表4。

表4 湿喷桩施工控制参数表

表4 （续）

3 湿喷桩施工及质量控制要点

根据湿喷桩试验段施工效果，确定了本工程湿喷桩施工控制参数。正式施工阶段，应严格按照相关技术参数进行施工，保证湿喷桩加固效果。

3.1 桩身质量控制

（1）施工前，应严格根据布桩施工图纸，准确确定搅拌桩位，确保湿喷桩桩位偏差不超过5cm[5]。

（2）施工准备阶段，应根据作业桩位实际工况，合理确定深层搅拌机位置；若作业桩位平整度不足，应合理调整设备平台基数，确保搅拌轴对准桩位中心。

（3）根据施工天气、温度状况，适当调整水泥浆比重，避免水泥浆稠度过大堵塞喷管，影响喷浆量或引起爆管；同时，应根据水泥浆比重调整情况，合理调整喷浆量，避免水泥用量不足，影响成桩质量。

（4）湿喷桩垂直度是评价桩身施工质量的重要指标，对经湿喷桩加固后形成的复合地基的承载性能有重要影响。施工前，应仔细检查起吊设备和导向架设置，确保桩身垂直度偏差在1.0%以内。

3.2 喷浆质量控制

（1）水泥入场前，应做好水泥质量检查，确保水泥规格、质量符合施工要求。

（2）严格控制水泥浆拌和质量：①施工现场可根据设计水灰比，在浆罐上设置水位、浆位标识，方便拌浆工人按量添料；②控制好拌和时间，每罐水泥浆拌和时间不得少于4min，保证水泥充分水化；③根据施工用量，合理控制水泥浆拌和量，避免水泥浆停置时间过长，造成泥浆凝固或离析，多余泥浆应在储浆罐中搅拌存放；④安排专人记录水泥、外加剂用量，检测水泥比重，确保水泥浆质量符合湿喷桩施工要求。

（3）结合具体作业条件，在试桩确定的水泥浆配置参数的基础上，合理调整水灰比、拌制时间、外加剂用量等，确保水泥浆稠度满足作业天气、温度条件，保证水泥浆喷洒施工的连续性和稳定性，避免因稠度过大或过小而影响成桩质量。

（4）控制好水泥用量，建立台账，认真记录每台桩机的水泥用量，并做好复核管理。

（5）根据作业桩位工况，合理调整湿喷桩机叶片角度，防止出现“抱球”现象[6]。

（6）若实际施工中出现缺浆，应及时排查原因，待浆液恢复供应后，搅拌机应深入至桩底，再进行提升补浆施工。

3.3 湿喷浆施工质量控制

（1）本工程采用“二喷四搅”方案施工，应加强首次下钻施工过程中的喷浆量控制，确保首次喷浆量在60%～80%；桩机提升过程中，应根据计算机统计数据，准确控制提升施工期间的喷浆量，有效补足浆液不足桩段的浆量。

（2）加强钻进和提升速度控制，保证成桩质量：①钻进速度不得超过1m/min，提升速度不得超过0.7mm/min；②为避免施工过程中误操作，要提前拆除高速挡位；③当喷浆头提升至距离地表2m时，应适当降低提升速度，在距离地面0.3m处应停止提升。

（3）复搅施工是提升水泥浆与桩位泥土混合均匀性的重要环节，质量控制措施如下：①复搅范围应覆盖整个桩位范围，严禁遗漏，保证桩位土体与水泥浆混合均匀；②预搅、复搅应连续进行，若因停电、爆管、喷浆机故障等原因造成施工停断的，应在12h内进行二次复搅、复喷；③在二次复搅复喷施工时，应控制好搭接长度，确保搭接长度在1m以上。

（4）复搅施工时，应注意清理桩头粘的土，避免造成桩体水泥浆、混合土流失造成空心问题，影响成桩质量[7]。

（5）施工完毕后，根据桩位图纸做好施工检查，避免漏桩。