大伙房水库输水(二期)工程营口段粉喷桩基础处理技术应用及检测成果分析

大伙房水库输水(二期)工程营口段粉喷桩基础处理技术应用及检测
成果分析
提要：本文通过对大伙房水库输水（二期）工程营口段基础处理采用粉喷桩加固方式，并对成桩质量进行检测及成果进行分析验证，结果表明粉喷桩设计和施工完全满足设计要求。

关键词：粉喷桩；施工工艺；检测
一、工程概况
大伙房水库输水（二期）工程是从辽宁省抚顺市的大伙房水库向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦等六城市输水的一项大型输水工程。

大伙房水库输水（二期）工程营口盘锦段基础处理粉喷桩工程位于营口段，经工程地质勘察，该区段不良地层为淤泥质土层，其承载力值较低，设计采用粉喷桩进行加固处理。

该施工段范围为：管线桩号asy189+050m～asy196+250m和asy205+890m～asy207+510m，施工段总长9km。

该单位工程划分为3个分部工程，每182 m为一个单元工程，共计46个单元工程，每单元设计粉喷桩210根。

桩位呈梅花型布置，共三排，桩间距2.6m，排间距0.55m，桩径0.50m，空桩长2.27～5.25m，实桩长1.9～5.18m。

按照合同规定，在每个单元工程施工结束28d 后进行成桩质量检测。

本工程完成情况见表1-1
表1-1粉喷桩施工完成情况表
2 施工工艺
二、原材料及机械设备选择
1材料
本工程采用32.5普通硅酸盐水泥作为固化剂，若对桩身强度要求高、受力条件不利或成桩龄期较短的桩体，宜采用高标号早强水泥。

每批水泥进场前必须
有出厂检验合格单，并按合同文件要求批次送检，检验其强度、安定性、细度及凝结时间等指标。

2设备选择
本工程采用XY-1A型钻机两台，钻头直径0.5米，并配备其他配套设备。

3施工准备
工程资料收集：工程施工前应取得下列资料。

程地质详细勘察资料必要时补充勘察。

管线的平面图、总断图及沟槽开挖高程。

喷桩设计说明、技术要求及桩位布置图。

量控制点、线位置和坐标。

地下地上障碍物情况及相邻建筑物有关资料。

4清表场地平整
由于本段施工在水田区，粉喷桩施工对周边环境存在一定污染，因此，需对施工场地百层腐殖土进行剥离并单独存放。

同时清除地表的杂草、树根、有机质以及影响钻机钻进的硬物。

由于，地基承载力较弱，需对钻机工作及行走区域进行平整及适当硬化。

5配比试验
现场取样保持湿度带回室内制备不同配比的试件试块模型进行7天龄期无侧限抗压强度试验，选取符合设计强度的配比作为今后施工的配比依据。

6成桩试验
粉喷桩施工前必须进行成桩工艺性试验，并取得满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气（粉）压力、单位时间喷入量，确定
搅拌的均匀性，并根据地层、地质情况掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施。

成桩工艺性试验桩不应少于5根。

7粉喷桩施工工艺
粉喷桩工艺流程为:桩位放样-装料-装机对位-钻杆下沉钻进-提升搅拌-搅拌下沉-提升搅拌-桩机移位。

（1）桩位放样
施工前根据导线点，定出基轴线及其垂直线，按施工顺序排桩放样，布置出所有桩位并测量桩位标高，桩位布放误差≤2公分。

（2）装料
将水泥提前装入储灰罐，装料时必须筛网过筛，入罐水泥最大粒度不能超过5公分不得有纸屑、塑料布、石头、钢球等杂物，以免造成管道堵塞，有碍成桩。

（3）桩机对位
按施工顺序，移动桩机就位，利用支腿油缸调平桩机，使桩机倾斜小于1.5%检查钻头直径，磨损≤1厘米。

使钻头对准桩位，误差≤5厘米。

（4）钻杆下沉钻进
启动电机，空压机送气，使钻头沿导轨下沉钻进，钻至接近设计深度时，应用低档慢速钻，目的是让土体充分松动。

同时注意工作电流的变化，不能大于额定电流如遇地下障碍物钻进困难时，应查明障碍物情况，不得强行施工。

（5）提升搅拌
钻进到位后，反向旋转钻头，开启粉体发送器喷粉，按规定的速度提升钻头􀉚边喷边搅拌，同时保持喷粉空气压力为0.3-0.4MPa流量20L/S，当提升至设计停灰标高时，停止喷粉，慢速原地搅拌1~2分钟。

三、控制标准
根据设计单位的施工技术要求：
1、粉喷桩桩体水泥土无侧限抗压强度平均值不得小于1.0Mpa（成桩28d后）；
2、复合地基承载力标准值不得小于80kPa。

四、检测工作内容及方法
1 检测内容
检测工作内容为：桩间土密实度检测，成桩28天后的桩体强度、完整性和均匀性检测，单桩承载力和复合地基承载力检测等。

2 检测方法
根据合同文件的要求，在满足施工质量检测要求的前提下，检测方法和手段应力求简单、可行、方便、合理。

以免因长时间的检测周期影响总体施工进度。

因此经现场设计、监理、施工单位研究决定，为便于检测，每一单元随机将3根桩制桩至地面（无空桩段），并选用了如下检测方法：
（1）现场检测方法：
⑴反射波法，进行桩体完整性和均匀性的检测。

⑵钻探法，进行桩体取芯和桩间土取样。

⑶标准贯入试验法，进行桩间土密实度检测。

⑷静力载荷试验法，确定单桩和复合地基承载力。

⑸附加质量法，进行桩体和桩间土处理效果（承载力）检测。

⑹其它，通过挖桩头，现场量测桩径及桩轴线偏差。

用经纬仪量测钻杆倾斜度。

根据现场施工记录计算单桩喷灰量。

（2）室内试验方法
进行桩体无侧限抗压强度试验和桩间土室内物理力学性质试验。

检测工作布置
1 桩间土密实度检测
桩间土钻孔主要布设在轴线上，临近3根桩的中心位置，孔深宜与临近最长的桩长一致。

每个单元布设3个桩间土检测钻孔，并按规范要求，分层取样，进行标准贯入试验。

空桩部位不做详细工作。

2 桩体检测
（1）完整性检测
成桩28d后，利用反射波法，依据波列图中入射波与反射波波形、相位、振幅、频率和波的到达时间等特征，推定单桩桩体的完整性。

（2）强度检测
成桩28d后，各单元对成桩至地面的桩进行钻芯取样。

一方面检测桩体粉喷是否均匀，桩体有无断粉现象，桩长是否达到设计要求；另一方面在保证取芯质量的前提下，在实桩桩体上部约1.5m深度内取芯3段（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m），进行室内无侧限抗压强度试验。

试验方法应符合规范要求。

每单元检测1～3根。

(3）单桩承载力检测
按现行规范要求，本次检测采用公式估算法、静力载荷试验法和附加质量法综合确定单桩承载力特征值。

(4）复合地基承载力检测
按检测方案，参照静力载荷试验成果，主要利用单桩承载力特征值和处理后桩间土承载力特征值计算复合地基承载力特征值。

(5）完成的检测工作量
根据检测要求，对已经满足检测条件的18～20分部的46个单元进行了检测工作。

具体见下表。

六、检测成果及分析
1、桩体完整性和均匀性检测
依据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅频率及波的到达时间等特征，推定单桩的完整性。

粉喷桩桩体质量评价可分为四类：
Ⅰ类桩：波形规则衰减，桩体结构完整。

Ⅱ类桩：波形略有畸变，但桩底反射清晰，局部搅拌不均，缺陷程度较小。

Ⅲ类桩：波形有畸变，桩体搅拌不均，对单桩承载力有一定影响。

Ⅳ类桩：波形严重畸变，相应桩体断裂，该类桩一般不能使用，必须进行处理。

2、静力载荷试验
受建设单位委托，沈阳广厦建设工程检测有限公司承担了大伙房水库输水（二期）工程营口盘锦段基础处理工程粉喷桩静载荷试验工作，共对3根工程桩进行了静载荷试验，具体见表5-1。

表5-1静载荷试验单桩承载力标准值表
3、复合地基承载力
本次复合地基承载力特征值的确定主要采用公式计算法和静力载荷试验法。

1）公式计算法
根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002，计算公式如下：
fspk=mRa/Ap+β(1-m)fsk
fspk—复合地基承载力特征值，kPa；
β —桩间土承载力折减系数，取0.75～0.95；
fsk —处理后桩间土承载力特征值，kPa；
m—桩土面积置换率(%)，按下式计算：
d—桩身平均直径，取0.5m；de—单桩分担的处理面积的等效圆直径，按近似等边三角形布桩计算，de=1.05S；S为桩间距，取1.41m。

经计算，m=11.4%。

七、结论
1）本次粉喷装基础处理技术的工程应用为DN1800RPMP输水管道基础处理。

2）现场施工方法为常规施工方法，检测手段为钻探（取样、分层）、物探（附
加质量法和反射波法）、现场试验（单桩和复合地基的静力载荷试验）和室内试验（桩间土土工试验和桩身岩芯无侧限抗压强度试验）。

3）各单元单桩桩体完整性较好。

Ⅰ类桩共77根，占检测桩总数（共118根，下同）的65.3%。

Ⅱ类桩共39根，占检测桩总数的33%。

Ⅲ类桩2根，占检测桩总数的1.7%。

4）各单元单桩桩体无侧限抗压强度为1.1～10.6MPa，均符合设计要求。

5）18、19分部各单元复合地基持力层（淤泥质粘性土层）的地基承载力特征值为81.3～108.9kPa；其下卧层（粘性土层）的地基承载力特征值为98.8～138.7kPa。

均满足设计要求。

20分部各单元复合地基（粉质粘土层）的地基承载力特征值为110.3～117.4kPa；其下卧层（粉砂层）的地基承载力特征值为131.6～152.9kPa。

均满足设计要求。

参考文献：
[1]地基处理手册编写委员会，地基处理手册[M].中国建筑工业出版社1996􀉯􀉬�
[2]建筑地基处理技术规范（JCJ79-2002）[S]
[3]公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JCJ 017-96）[S]
[4]大伙房水库输水（二期）工程营口段基础处理粉喷桩基础检测成果报告。