公路工程软基处理粉喷桩施工及质量控制

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　　摘要：随着公路建设的加快，人们对公路工程的质量要求也日益提高。粉喷桩是一种效果显著、效益高、应用广泛的软基处理方法。文章介绍了粉喷桩技术的概念，并结合应用实例，阐述了粉喷桩施工的具体操作方法和操作要点并对粉喷桩施工质量控制进行了探讨。
　　关键词：公路工程；软基；粉喷桩施工；施工质量；质量控制
　　中图分类号：U416.1文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）36－0109－02
　　
　　在公路工程建设中，在施工过程中会存在一种软土路基，它的成因和构成较复杂，而这种地基如果投入使用，容易造成经济损失和安全事故，因此必须进行处理。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法，是一种效果显著、效益高、应用广泛的软基处理方法。本文结合实践，对粉喷桩加固处理软基的施工及质量控制作一些探讨。
　　1粉喷桩加固技术
　　1.1适用范围
　　粉喷桩加固技术适用于对淤泥、黏性土、饱和黏土等天然含水量为35%～70%的地基进行加固。当粉喷量一定时，软基土天然含水量越低，则地基加固强度越高。
　　1.2作用机理
　　粉喷桩采用改制的螺旋钻机，将钻杆钻至一定的土层深度，当钻头打穿软土层进入较硬的持力层后，用压缩空气将一定比
　　
　　例的水泥粉或生石灰粉通过钻杆的内孔输送至钻头上，钻头上有特制的喷嘴，当钻杆以一定的速度提升时，水泥粉或生石灰粉会随同钻头的旋转向四周土体喷射。当钻头自下而上提升时，叶片会将四周一定范围内的土体不断切割，使之疏松，并不断与水泥或生石灰粉搅拌，经理化反应后胶结硬化，形成强度远高于原土层的、具有较大直径的固结桩。
　　1.3主要特点
　　粉喷桩地基加固技术除了适用范围广、工艺简单、效果显著、效益高等特点外，与其他软基处理方法相比具有以下特点：①采用充分吸收软土中的水分实现固化反应，经该法处理后的桩体，其承载力强于浆喷柱，骨节效果较好；②粉喷桩与其周围的土体共同作用所形成的复合地基，加固土体的压缩量较低，承载能力和复合变形模量相对较高；③粉喷桩施工振动小噪声低、对周围环境和建筑物的影响不大；④由于土体密度基本不因加固而发生变化，因此，避免了因地基加固过程土体重量的增加而对下卧层的附加沉降。
　　2粉喷桩技术在公路软基工程中的应用
　　（1）严格按照国家标准规范《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）和设计图样等进行工艺设计和施工监理。施工前应完善施工地段的工程地质报告、土工实验报告、桩位布置图等技术资料，对加固处理深度、地面标高、粉喷桩的标高、配合比等设计图样和相关技术参数进行确认。
　　（2）粉喷桩的质量与天然地基土含水量等性质密切相关，所以水泥掺入量指标的确定非常关键。在施工前的28 d，应根据钻探的地质资料，进行不同水泥掺入量配合比的水泥土试件制配试验，用以确定最佳水泥掺入量和不同龄期的地基强度等。通过试桩，对全过程进行观察和测试，确定施工流程见图1。
　　
　　
　　图1施工流程图
　　（3）清理原地面表面及原地面以下10～30 cm的表层土和附着物，将场地低洼处，采用黏土进行回填并碾压整平，随时测定地面标高。在过于软弱的地表，应采取有效的措施，防止机械失稳或沉陷，当施工场地的土质较差时，应采用砂土或碎石进行铺垫。施工前应将所有的桩位用全站仪进行放样，桩位偏差不得大于5 cm，用水准仪控制标高，用钢尺复合结构尺寸，准确标识清楚桩位。应根据设计配合比和现场实测的粉喷桩技术参数，通过工艺性实验，即试桩来确定施工工艺。
　　（4）为保证施工质量，应对粉喷桩施工用水泥、生石灰、粉煤灰等提出要求。水泥可以采用普通水泥或矿渣水泥，但必须是质量合格产品，施工时严禁使用过期、结块或不具备出厂检验合格证书的水泥。使用前，水泥应做强度实验；施工时，应将生石灰磨成粒径不大于2 cm的粉末状，提出石灰中氧化钙的含量应大于80%、氧化镁的含量不小于5%以及确保石灰中不含杂质的要求；对粉煤灰组分应提出要求，即二氧化硅和二氧化二铝的含量不应小于70%，烧失量不应大于10%。使用前，必须通过实验对组分和烧失量等进行检验，将符合设计要求的粉煤灰投入施工；施工前，应严格按照设计要求进行材料标号，并根据施工进度在数量上提前备足水泥等加固材料。
　　（5）影响粉喷桩强度的因素有地基土含水量、桩土置换率及粉体掺入量等。粉喷桩单桩承载力直接影响粉喷桩复合地基承载力，其关系如下：粉喷桩复合地基的平均允许承载力公式为：
　　〔复合〕＝a×〔桩〕＋（1－）〔±〕
　　
　　式中：复合：复合地基的平均允许承载力；
　　a：置换率；
　　桩：搅拌桩的允许承载力；
　　±：天然地基土的允许承载力。
　　由上式可以看出，桩的强度增加，可使复合地基的强度不断增加，但实际情况不尽如此，因粉喷桩本质上属摩擦桩类，当土的强度不变，或者饱和软黏土的强度很低时，即使不断增加桩的强度，其总的复合地基强度也不会随之增加。所以，桩的强度应适度，而且要和天然土的强度相互匹配。
　　3粉喷桩施工注意事项及质量控制
　　3.1施工注意事项
　　孔位放样时，应严格按照设计要求确定加固钻机机体的位置，固定时应确保搅拌轴的垂直。启动搅拌钻机进行钻孔，钻头应按照定位要求先缓慢钻进，再达到一定转速，应保持匀速钻进。为不堵塞喷射口，钻进过程不喷射加固材料而只喷射压缩空气，随着钻进的深入，待加固土体在原位受到搅动。待钻至设计标高后，即刻停钻。将钻头调成反转，钻头呈反向，边旋转边提升。与此同时，粉体发送器开始喷粉，即将加固粉体料通过喷射口喷入被搅拌的土体中，使土体和粉体料进行充分拌和，此时应保持送气压力和喷粉量，提升与送粉必须保持同步，杜绝先提升后喷粉的操作，喷粉过程中应随时观察供粉计量仪的数字变化，若发现明显减少或者突然停止，立刻暂停喷粉并做好记录，以便补粉或者复搅。当钻头提升至距地面还有0.5 m时，应停止喷粉，而改送压缩空气，为避免给后期施工造成影响，应特别注意降低提升速度，不允许将水泥带入最后0.5 m的地基内。检查粉喷桩计量仪，若发现喷粉量不足或缺陷，应对整桩进行复打。
　　3.2施工质量控制
　　雨天空气湿度大，对喷粉量有明显影响，宜选择晴好天气施工。严格控制钻孔粉喷和停止喷粉的标高；应严格按照设计要求保证粉喷桩长度；喷粉不得中途中断，喷粉应与钻杆的提升同步作业，严禁先提钻杆后喷粉。为保证桩体的质量，对桩体上部5 m范围内的土体必须进行复搅。为保证桩身的垂直度，应制定严格的导向架以及搅拌轴的垂直度检查制度，保证每个作业班次检查不少于两次，倾斜度不大于1%。重复搅拌时，应特别控制提升和下沉速度，确保地基加固处理的深度范围内每个位置都有充分的搅拌时间。
　　4结束语
　　综上所述，粉喷桩是一种效果明显、经济的软基加固处理技术，适用范围广，有很强的发展潜力。粉喷桩施工工艺相对复杂，施工质量控制是关键所在，因而在施工过程中要对其严格控制、采取有针对性的质量控制措施、发现问题及时处理，才能有力地保证粉喷桩处理软基的施工质量和处理效果。
　　参考文献
　　1 旷振华.水泥粉喷桩加固某地段软土地基的施工实践［J］.中南公路工程，2003（2）
　　
　　The Powder Spraying Pile Construction and Quality
　　Control of Highway Engineering Soft Ground Treatment
　　Chen Zhizhong
　　Abstract: With the acceleration of highway construction, people’s quality requirements on the highway engineering are increasing. The powder spraying pile is a soft ground treatment method with obvious effect, high benefit and wide application. This paper introduces the concept of powder spraying pile technology, combined with application examples, describes the specific operation methods and operation points of powder spraying pile construction, and analyzes construction quality control of powder spraying pile for the soft ground construction officers.
　　Key words: highway engineering; soft ground; powder spraying pile construction; construction quality; quality control
　　

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