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高速公路粉喷桩施工工艺及处治方法

胡艺兵
摘要：高速公路软土地基，经粉体搅拌桩处理后，桩体范围内土体沉降减少较多，路基土侧向位移量减少，能承受较快的加荷速率，对解决软土地基高填地基的稳定、沉降及加快施工进度等很有裨益。
关键词：桩；基础；施工
1 什么是粉喷桩
粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩。深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂（浆液状和粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地墓。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。
粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。
2 设计要求
粉喷桩的设计桩径为50cm，桩边距1.0m，在平面上呈梅花形布置（详见附件），不采用正方形布置。粉喷桩桩顶铺设50cm厚砂砾石垫层，桩顶不需伸入垫层内。持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表读数明显上升，说明已进入持力层，桩长须穿透软土层并深入持力层内50cm.粉喷桩处理后的单桩承载力须大于250KN，地基承载力不小于250KN。
3 粉喷桩的施工
3.1 施工设备
严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备必须配备性能良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表，显示管道压力的压力表和计量水泥喷入量的电子秤或流量计。
3.2 室内配比实验
粉喷桩处理软基效果为何，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。各标段承包人和监理单位在施工前必须根据设计地质资料和动力搅拌资料，按有关规范要求做室内配比试验。
① 粉喷桩加固料宜采用425#普通硅酸盐水泥，水泥用量因天然含水量而异，按以下方法配比：W1≤50%，水泥用量50kg /m；50%＜W1≤70%，水泥用量为55kg/m；W1＞70%，水泥用量为60kg/m～65kg/m。
② 加固处理的强度，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。
3.3 现场工艺性试桩
根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求。
① 钻进速度V≤1.5m/min；平均提升速度Vp≤0.8m/min；搅拌速度R≈30转/min；钻进、复搅与提升时管道压力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；喷灰时管道压力：0.25MPa≤p≤0.40MPa。
② 确定合适的技术处理措施，掌握水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，成桩试验的桩数不少于5根。
3.4 施工工艺
进行粉喷桩的场地需清表处理，做好抽水、清淤及整平工作。主要施工工艺为：放样→粉体喷射搅拌机械就位→预搅下沉→喷粉搅拌提升至离地面30cm处→重复搅拌下沉→重复搅拌提升至离地面30cm处→关闭搅拌机械→铺筑砂砾垫层→铺设土工布→填筑路堤。路面工程在完成粉喷桩施工不少于60天后才能进行。搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不大于5秒，提升前要有等待送粉到桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况。
4 施工质量控制注意事项
关于复搅与提升：在桩顶部1/3范围内应重复搅拌一次，高度至少大于5m.钻进提升时管道压力不宜过大，以防淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
关于补喷和废桩问题：如发生意外影响桩身质量时，应在水泥终凝前采取补喷措施，补喷重叠长度≤1.0m.补喷无效时须重新打桩，新桩与废桩的间距≥20cm。
输灰管须经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60m为宜。对钻头定期检查，直径磨耗量≤1cm，钻头直径≯ 53cm。
在灌注桩两侧布设粉喷桩位时，应预留钻孔灌注桩施工位置，预留净距为140cm。
成桩施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩必须跳跃间打。
砂砾垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。
监理处必须对粉喷桩施工进行全过程旁站，按实际发生数量进行计量。
5 方案的实施
5.1 软土基底处理准备工作
处理前，事先开挖临时排水沟，纵向开挖临时降水沟，用以降低地表水，便于基底草皮清除施工，草皮清除完毕后，整个软土处理区填筑80em山砂土， 整平并轻度碾压，以保证粉喷桩机及其配套设施的进场，以及所需材料的进场、堆放。然后根据设计需要，进行处理面积等放祥和桩位布点。
5.2 粉喷桩施工
根据设计要求，桩位呈等边三角形布置，中心间距1.5m，桩径为50em，桩长为6m.设计喷粉量为 36kS/m-58kS/m.根据路基平均填土高度自重计算天然土重，经室内配合比选定，按50k9/m喷粉量施工。
施工前首先要进行成桩试验，数量不宜少于5根，以取得满足设计喷人量的各项技术参数，掌握下钻和提升的阻力情况。施工中要控制瞬时喷粉量和搅拌均匀性，且一气呵成，每根桩开钻后连续作业，不得中断喷粉。为满足搅拌达到强度均匀性，上部3m进行复搅，速度控制1.0m/min-1.2m/min，桩头搅拌时间应适当延长，以保护桩头均匀密实，地面80cm填土不计人桩长。
粉喷桩施工过程中，还要注意桩距、垂直度控制，施工完毕后分别进行一定数量的桩体开挖，取芯进行抗压检验，必须满足设计要求。
5.3 路基填筑施工
填筑前铺设一层50cm砂砾垫层并碾压密实，路基填筑所需土石方材料来自附近山头路基挖方段，每层不超过30em，为确保沉降后的路基宽度和设计边圾跋卑，施工时两侧加宽各50tm，并留出路。拱和横坡，采用40t重型压路机震动压实。
6 沉降和稳定观测
在路基设计中心线和路肩基底同时埋设沉降杯，沉降和稳定观测同步进行。在施工期间，每填筑 一层，观测一次，填土间歇期间每天观测一次，每一区域填筑完毕后每周观测二次，在整个观测期间，要注意观测桩的保护，发现问题及时处理，确保测量数据的连续性，观测数据可直接用于计算由于沉降而补加的填方量。
结束语
粉体搅拌桩可以有效地减少被加固土体的压缩量，而当下部尚存在的软土厚度较大，其沉降量并不能减少；粉体搅拌桩能有效地调整横断面差异沉降，有助于控制不均匀沉降；粉体搅拌桩有较高的刚度，抗侧向变形能力较强，对本例中山间的软基尤为适用；粉体搅拌桩处理过的路基能承受较快的加荷速率，能较好地满足工期较严的要求；路基填土过程中，在满足取土场土质能够达到设计压实度的情况下，在基底天然承载力所要求的填土高度内，不宜使用冲击力过大的压路机，可适当增加碾压遍数，尽量使处理后的基底桩间土相对固结稳定，增加抗剪能力。粉体搅拌桩不能改善地基排水条件，但通过吸水固结可提高桩间土的结构性，同时桩顶铺垫砂层可便于地基排水，从而可适当加速桩间土的固结，减少工后沉降。

-全文完-