粉喷桩处理软土地基施工方案

粉喷桩处理软土地基施工方案
[摘要]结合大同至浑源高速公路工程实例，介绍粉喷桩在软土地基处理中的应用。

粉喷桩是一种快速处理公路软土路基、减少工后沉降的施工方法，本项目桑干河特大桥南桥头段软土地基，经粉喷桩处理后，桩体范围内土体沉降量大幅下降，路基土侧向位移明显减少，从而使工程实体质量得到了有力保障。

[关键词]粉喷桩软土地基施工方案
中图分类号：tu 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）20-073-01
一、前言
中铁十七局集团第三工程有限公司承建的大同至浑源高速公路
第二合同段k11+497-k12+110段地基处于桑干河古河道内，属桑干河冲积平原，地表覆盖层为第四系全新统的冲积层，上覆为低液限软塑的粘性土层，下伏为厚度较大的砂层。

部分地段存在片状和透镜状分布的浅埋型淤泥或淤泥质土层，且其隐伏于表层硬层之下，厚度在 2m-4 m之间。

软土地基原始地貌
针对软土具有高含水量、高孔隙比、低强度、固结缓慢、沉降大、稳定性差的特点，考虑到本地材料供应和经济发展状况及路基稳定性要求，经设计院岩土公司进行地质勘探和建管处、设计院、监理单位实地勘察后，决定采用粉喷桩对路基基底进行处理，桩顶用砂砾封层填筑。

二、粉喷桩设计参数
粉喷桩设计桩径50cm，桩间距1.2米，按等边三角形梅花型排列，布桩范围为路基坡脚线外1.5m。

桩长采用3-8米，其中
k11+497-k11+719.8段桩长8.5米，k11+721-k11+740.2段桩长6.5米，k11+741.4-k11+769段桩长4.5米，k11+770.2-k12+109.8段桩长3米。

粉喷桩桩长采用动态设计，地质钻探深度为4～8米，现场施工具体确定桩长，以钻到卵石土为止，成桩7d采用轻便触探器取桩样检测，合格后可以进行路基填筑。

所采用的设计参数为：每延米粉喷桩水泥（ps325水泥）用量为50kg，石膏用量为1.0 kg；水泥掺入比为15%，水泥土无侧限抗压强度0.8mpa（龄期为28天），桩侧壁摩阻力10kpa，桩端土地基承载力桩长8m段为140kpa，6m和4m段为220kpa，软弱土层地基承载力为80 kpa。

三、粉喷桩施工前准备工作及施工顺序：
（一）施工前准备工作
1、施工现场整平，在两侧范围外挖临时排水沟，使地下水位降低，清理原地面树木。

2、原材料的选择
粉喷桩所用的水泥（42.5级矿渣硅酸盐水泥）应符合设计要求，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。

3、机械的选择
粉喷桩施工采用gpd-5型带计算机控制的粉喷桩机施工，可以严
格控制喷粉量，使之达到规范的要求。

4、室内配比实验：
粉喷桩处理软基效果的好坏，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po42.5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%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。

5、成桩试验
施工前先进行成桩试验，数量不少于5根，以掌握该区段的成桩工艺及各项技术参数，其内容如下：
（1）满足设计要求的喷粉量和施工工艺参数，即：钻进速度、提升速度、搅拌速度和均匀度、气体流量、空气压力等。

（2）掌握各种土质下钻进下沉和钻杆提升的困难程度及喷粉情况，以确定合适的技术措施。

6、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。

（二）施工顺序
1、定位：必须保证起吊设备水平，搅拌轴垂直。

2、预搅下沉：钻头边旋转变钻进，钻进时喷射压缩空气。

如下沉速度过慢，可从输浆系统补入清水以利钻进。

3、将水泥灌入粉体发送器，由控制钻鼓控制粉体的定量输出。

4、提升喷粉搅拌：边喷边旋转，同时按照试验确定的提升速度提升搅拌机。

5、提升结束：当钻头提升至距离地面30厘米时，发送器停止喷粉。

6、重复上下搅拌：提升结束后，停止喷粉，然后对桩身上部1/2范围内再次重复搅拌2次，确保桩身质量。

7、清洗：将附着在搅拌头上的软土清洗干净。

四、施工中应注意的事项：
1、路基施工前根据实际地基情况k11+497-k11+960段铺设130cm 砂砾褥垫层，k11+960-k12+110段铺设80cm砂砾褥垫层。

2、搅拌桩垂偏差不得超过1%，桩位偏差不得大于5厘米，桩径偏差不得大于4%。

3、为保证桩底端施工质量，当浆液到达出浆口后，应喷浆作底30 s，使浆液完全到达底端。

当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌30 s，以保证桩头的均匀密实。

4、单桩开机后应连续施工，严格控制起喷和停喷高程，不得间断，如遇停机或机械故障停喷，应及时记录中断高程，待恢复正常后立即复搅，复搅重叠长度不小于1 m，如中断时间超过12 h，应采取补桩措施。

5、在桩顶部1/2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。

施工中应慢档均匀提升，使土体与水泥浆充分拌合，保证桩体均匀，水泥浆必须按设计水泥用量的配合比拌制，浆体必须在喷浆作业时一次全部喷完（严格掌握泵浆压力）。

6、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。

7、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。

8、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。

9、砂砾垫层必须在桩体强度达到70%时方可铺筑。

10、路基填土过程中，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。

五、粉喷桩质量检测
1、施工时检查施工记录，对每根桩质量进行评定，不合格桩要
采取补强措施予以补救。

2、成桩后7天内用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，检查深度1.0m，同时根据触探击数用对比法判断桩身强度。

3、成桩28天后可在桩头取样做无侧限抗压强度试验，取样深度在桩顶下0.5m、1m、1.5m处截取。

检查量为总桩数的2%，且不少于5根。

沿桩身钻芯取样，检查成桩均匀性和沿桩长的桩身强度，一个场地不少于3根。

4、应采取单桩或多桩复合地基载荷试验检验其承载力（28天后进行）。

六、结束语
粉体搅拌桩可以有效地减少被加固土体的压缩量，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，粉体搅拌桩处理过的路基能承受较快的加荷速率，能较好地满足工期要求较严的工程。

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。

因而在高速公路软土地基处治过程中得到了越来越广泛的应用。

作者简介：
靳云梅，单位：大同至浑源高速公路建设管理处。

现职称：工程师。