软基处理粉喷桩施工控制
摘要：粉喷桩是进行软基处理的一种有效形式之一；本文介绍了粉喷桩施工中对施工设备要求、施工工艺流程、操作方法及技术要点、施工注意事项、施工质量控制及质量检验等控制环节。
关键词：软基处理，粉喷桩，施工控制
1、 前言粉体喷射搅拌加固软土地基，是用于加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥、砂灰等材料作为固化剂的主剂，通过专用的深层喷射搅拌机械将粉状加固料用压缩空气喷入地基深部，凭借钻机回转钻头的叶片与原位软土强制搅拌、混合压密，吸收地下水，使粉状加固料与软土充分混合，进行一系列物理、化学反应，在原地基中形成强度、刚度较大的桩体，同时也使桩周土体性质得到改善，桩体与桩间土形成复合地基共同承担外荷载。这种柱状加固体与周围软土组成复合地基，提高地基承载力减少地基沉降。
2、 粉喷桩适用范围
用于软基的涵洞、挡土墙基础处理，桥头软基处理，可有效地减少基础沉降、桥头跳车现象；在高路堤软基处理中，一般软土厚度在10m以内，使用粉喷桩打穿淤泥层，效果较好且经济；对10m以上的深软基，采用以上的方法均难以达到理想的处理效果，在此情况以建桥为宜。
3、 影响加固质量的关键因素
桩体的强度及支承桩体的地层承载力，要求桩长打穿淤泥层，桩尖坐在砂砾层上，且桩身强度达到设计要求。
4、 影响桩身强度的主要因素
4.1水泥渗入比：水泥粉喷桩的强度随水泥掺入比的增大而增大；
4.2龄期：桩身强度随龄期增大而增大，三个月龄期强度作为标准强度，28d强度作为标准强度的60％～75％；
4.3土样含水量：当掺入比相同，桩身强度随着土样含水量降低而增大，试验表明：每米掺入71kg水泥时，土样含量从92.1％降低到25％，桩身强度从580KPa增加到2600KPa；
4.4搅拌的均匀性：水泥和软土之间强制搅拌越均匀，桩身强度也越高。
5、粉喷桩施工主要施工设备
5.1钻机
钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要成桩机械。它必须满足：
1）动力大，扭矩大，适合大直径钻头成桩。
2）具有正向钻进，反转提升的功能。
3）提升力大，并能实现均匀提升。
5.2粉体发送器
粉体发送器是定时发送粉体材料的设备，它是粉体喷射搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。施工时根据钻机的提升速度、钻机的转速、搅拌钻头的类型，通过控制转鼓的转速来选择合理的粉体发送量。
5.3空气压缩机
粉体喷射法的粉体喷出，是以空气压缩机做为风源。其选择类型主要受加固工程的地质条件和加固深度所控制。
5.4搅拌钻头
粉体喷射搅拌法凭借搅拌钻头叶片的搅拌作用使灰粉与软土混合，因此搅拌钻头的形状直接影响灰、土的搅拌效果。钻头的形式应保证于反向旋转提升时，对柱体有压密作用，而不是使灰、土向地面翻升而降低柱体质量。
另外还有压力胶管、定位卡具、仪表控制等装置。
6、施工质量控制
6.1施工准备
1)粉喷桩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。
2)场地平整、清除障碍。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，应铺设砂土或碎石垫层。压实度不小于85%。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。
3)施工机具准备，进行机械组装和试运转。
4)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10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。
6.2工艺性试桩。
粉喷桩正式施工前要先进行成桩试验，水泥掺入比参考值为48—50kg/m。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7天龄期的试验成果求出合适的掺入比，7天龄期抗压强度不小于1100KPa。以确定：a、要穿过软土层的实际深度；b、了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷粉量。在实际工作中根据其抽芯质量情况发现，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。
6.3各主要工序的质量控制要点。
1)严格控制水泥材料的质量：工程使用水泥必须有合格产品检验单，水泥质量、标号和细度要达到设计要求。对每批水泥都要进行抽检，方可使用。
2)桩基就位：根据设计，确定加固放置机体位置的基础（即加垫砂层），使搅拌桩机机轴保持垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。
3)下钻：启动搅拌桩机，钻头边旋转边钻进。为不致于堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气，可使钻进顺利，减小负载扭距。随着钻进，准备被加固的土体在原位受到搅动。严格掌握下钻深度，（深度计配合导管套头与机架高度相对位置不确定，预先画定标志）、喷粉时间及停粉时间，确保桩长。非特殊情况严禁在尚未达到设计桩长及未喷灰的情况下进行钻机提升作业。。
4)提升钻头并反转喷粉：在提升过程喷粉搅拌，通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中，使土体和水泥沿深度方向充分拌和。提升速度决定搅拌均匀程度，速度过快，可能使桩拌合不充分，影响成桩质量，速度过慢，施工效率低，故一定要根据地质情况，决定提升速度，以得到较均匀的水泥土桩，提升速度根据试桩参数确定。一般喷粉搅拌时以中、慢挡成桩为好，成孔时以中快挡为好。喷粉量是成桩质量的关键，若灰罐电子秤正常则以电子秤显示为准，使其粉喷量达到设计要求，但有的电子秤难于长时间保证正常工作，在此情况下为不耽误工期，可在灰罐内加入定量水泥，多次调整送灰系统（如灰罐压力、送灰器速度等）、送灰速度、打试验桩、达到设计要求送灰量后，保持此送灰速度不变。
4)提升结束：当钻头提升到距地面30～50cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束。这时由于装置的回路是封闭的，粉体不会向空中喷射和飞散。在向土体喷射过程中的最后阶段，在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉，粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。
5)复拌：停止喷粉，钻头边旋转边钻进，直至设计深度处，再边提升边反向旋转，使土体和粉体充分拌和，土体被充分粉碎，水泥粉被均匀地分散在桩土中，复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。
7、质量检查
7.1检查记录
检查施工过程所有记录，重点检查搅拌深度、水泥粉喷入的连续性及喷入总量，对不合格的桩应进行补桩。
7.2室内灰比试验
用聚氯乙烯袋封装要加固的土样及施工实际用的固化剂，送至实验室，按拟定的试验配方称重后放入搅拌锅内，用搅拌铲人工拌韵匀，然后在5*5*5cm的试模内装入一半试料，击实试模50下，填入余料再击50下，最后将试块表面刮平盖上塑料布，以防水份蒸发。试块成型后1-2天拆模，用天平称重后放入养护室，分别进行各龄期养护，达到规定龄期后称重，用压力试验机测定无侧限抗压强度。
7.3开挖检验
在已完成的工程桩中按2%比例开挖抽检，深度0.5～1m，检查桩位、桩数、桩身水泥土混合程度及桩头强度，如发现漏桩、桩位偏差过大和桩头、桩身强度偏低，必须及时采取补救措施。
7.4取芯抽样
在成桩28d后，按2%比例抽检桩体，从桩顶以0.5、1、1.5m截取三段，钻孔取大于或等于8cm芯体制作5cm×5cm×5cm的试块，分别进行无侧限抗压强度试验。
7.5机器压试
在荷载板下不同部位埋设土压力盒，以便了解复合地基的反力分布和应力分布状况。
检验标准如表1
表1粉喷桩施工质量允许偏差值
7.6低应变动态质量检测
本检测办法的主要内容就是对桩的完整程度的检测与诊断，即判定桩身是否完好，喷粉是否均匀等等，最终给定综合判定结果。
7.7复合地基静载荷试验
采用接近于复合地基实际工作条件的试验方法，依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79－91)，测定复合地基的轴向承载力，为设计提供基础设计的校核依据，确保工程质量和复合地的使用安全。
8、结语
公路软基处理属于隐蔽工程，如施工质量控制不好，一但被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
参考方献（1）公路软土地基处理中的粉喷桩施工；（2）基础工程设计与地基处理中国铁道出版社。