有关粉喷桩复合地基处理中的应用
关键词：粉喷桩；复合地基；施工工艺；质量控制
1引言
某省地处沿海、沿江的水网地区，地质条件复杂，道路路基经常要穿越软土地区，软基处理得好坏将直接影响到路基的稳定性、工程整体营运质量及经济性。目前软基处理方法主要有塑料排水板、搅拌桩（粉喷桩与深层搅拌桩）、土工合成材料加筋、等（超）载预压等，粉喷桩因具有工期短、工后沉降小等特点，在我省高速公路软基处理中得到了广泛应用。
2水泥粉喷桩的特点
水泥粉喷桩是以水泥干粉作为固化剂，通过专用设备由压缩气体将粉体输送到地基中，与需加固的软土强行拌合，使粉体与地基软土充分发生物理化学反应，从而形成坚硬、连续的水稳性桩体，大幅提高软土地基承载力，以达到加固的目的，对于粉细砂地基还可防止砂土液化，有效改善不良地基。
粉喷桩具有如下特点：①加固成本低，由于利用了原状土，根据不同的地质条件，加入12%～20%的水泥固化剂，比其它地基加固法成本低；②地基加固后无附加荷载；③桩体强度较高，其抗压强度主要与土的种类、含水量、水泥渗入比、养护龄期及外加剂等因素有关；④干法施工，无需水源，不需排污，无污染；⑤粉喷桩在土体中几乎不增加体积，故不产生侧向挤土，因此粉喷桩施工时对邻近环境和设施无影响，甚至可以紧贴相邻基础施工；⑥由于桩体是由搅拌叶片转动提升并且叶片对土产生向下的挤压作用而形成，故桩体多为层状结构，类似于岩石中的层理现象；⑦搅拌叶片转动时，离心力的作用使土粒甩向边缘，同时水泥粉由中轴一小孔高压喷出，故桩体边缘部分搅拌最充分，强度比中心部分要高。粉喷桩适用于建筑物地基、公路地基、边坡抗滑、深基坑支护、防渗帷幕及海堤地基等加固工程。
3工程实例
广东省惠州市罗阳镇曙光路为城市快速路，全长2265m，双向8车道，设计车速80kmh，起于广汕公路（324国道），止于惠博沿江路，路基全宽60m。软基加固场地位于324国道与惠博沿江路交叉处，交通便利，线路地形较为复杂，附近为待迁厂房和村舍。地表主要为鱼塘、稻田、河沟和人工杂填土，下部淤泥层较厚。部分路基需要进行软基处理。
4水泥粉喷桩设计与施工
4.1粉喷桩设计
粉喷桩采用三角形布置，桩径500mm，设计桩长8.0m，桩距1.2m，桩身水泥掺入量16%，置换率15%。经计算单桩承载力特征值为110kN，复合地基承载力特征值130kNm，计算沉降量110mm，符合规范要求。
4.2室内配比试验
粉喷桩软基处理效果很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件，施工方和监理方在施工前都必须根据设计提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，按有关规范要求做室内配比试验。
⑴粉喷桩加固料采用32.5R普通硅酸盐水泥，其用量按土的天然含水率W0确定，其参考值如下：
W0≤50%的为；W0＝51%～70%的为；W0＞70%的为60～65kgm。
⑵加固处理土的强度应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d、28d、90d，要求R28≥0.8MPa，R90≥1.2MPa。
4.3现场工艺性试桩
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，并达到以下要求：
⑴满足设计水泥喷入量的各种技术参数，钻进速度V≤，平均提升速度Vp≤，搅拌速度R≈，钻进、复搅与提升时管道压力P＝0.1～0.2MPa，喷灰时P＝0.25～0.4MPa。
⑵根据水泥搅拌桩的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，确定合适的技术处理措施，成桩试验桩数不宜少于5根。
4.4现场施工工艺
粉喷桩施工场地应事先平整，清除桩位处地面、地下的障碍物如石块、树根等，并进行清表处理。场地低洼时应先填粘性土，沟塘处需打设粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。主要施工工艺为：搅拌机就位→预搅下沉→喷粉搅拌提升至离地面0.3m处，重复搅拌下沉和再次搅拌提升→关闭搅拌机（→铺筑砂砾垫层→铺设土工布→填筑路堤）。
5施工质量控制
5.1根据工艺试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，供现场操作人员遵守。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。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其内50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表读数值来确定，当钻杆钻进时电流表读数明显上升，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，时间误差不得超过5s，提升前要留有送粉到达桩底的时间，防止出现提升而未喷粉的情况，具体时间随机械类型与送灰管长度而确定。
5.2在桩上部L范围内应复搅一次，其长度不足5m的按5m施工。特需要注意的是对于软土天然含水量大于70%的地段，复搅长度应贯穿软土层。
5.3钻进提升时管道压力不宜过大，以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
5.4成桩过程中如发生意外影响桩身质量时，应在12h内采取补喷措施，补喷重叠长度宜不小于1.0m。特别困难时以电流表读数明显变化为准，否则应重新打设，新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%。
5.5对输灰管要经常检查，不得存在泄漏及堵塞现象，管道长度宜为60m左右，不得超过80m。对使用的钻头要定期检查，其直径磨损量不得大于1cm，但钻头直径宜控制在53cm以下。
6质量检验及验收
6.1质量检测
施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等，如施工中有异常情况，应记录其处理方法及措施。浅部开挖桩头的深度宜为50cm，目测检查搅拌的均匀情况，量测成桩直径，抽查桩数为1%～2%，粉喷桩施工质量允许偏差应符合规范要求。
6.2验收
成桩28d后在桩体上部（桩顶以下0.5m，1.0m，1.5m）处截取3段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验，抽查桩数为1‰～2‰，必要时由业主安排进行全桩长取芯，以检测粉喷桩的质量。