粉喷桩处理软弱地基技术

粉喷桩处理软弱地基施工技术马必雄（中铁十一局集团第一工程有限公司长封项目部）【摘要】结合长封高速公路NO.4合同段软基处理，浅谈水泥粉喷桩处理软土地基的施工技术。【关键词】软土地基粉喷桩施工技术0前言粉喷桩属于加固地基方法的一种型式，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，它是利用水泥或石灰粉体等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂强制搅拌，发生一系列物理一化学反应而形成的柱状固结体；它是搅拌桩的一种，能使软弱土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。一般当土层的天然含水量大于50%时就可采用粉喷桩处理。1工程概况濮开高速长垣至封丘段NO.4合同段（K29+688-K38+200）位于黄河冲积平原区，设计路宽28米，双向6车道。地层以第四系全新统冲积层及上更新统为主，低液限粉土及低液限粘土夹粉细砂，局部夹软弱土薄层、松散粉细砂及少量河道淤积土，工程性质差。根据地质资料及现场考察，其中K29+688-K30+400段为沟塘区，沉积有新近沉积的淤泥质土及松散中细砂，地下水位浅，上部砂土在动荷载作用下可发生液化。为了提高路基的承载能力，保证路基的填筑质量，减少路基的工后沉降量，对该软弱路段采用粉体喷射搅拌桩（干法）进行加固处理，桩体固化剂为32.5号水泥。粉喷桩桩径50cm，平面布置为等边三角形，边长为150cm，桩长9m，喷灰量不低于50kg/m。2施工工艺2.1粉喷桩施工工艺流程采用粉喷桩专用机械设备及PH-A或B型粉喷桩机，打深能力不少于12m，成桩直径50cm，施工工艺流程图见图1。图1 粉喷桩施工工艺流程图2.2施工工艺参数在大规模施工前，我们通过PH-A桩机进行了工艺性试验桩施工，其目的在于提供满足要求喷粉量的各种操作参数。通过采用小应变及钻芯取样检测各试验桩体质量，分析检测结果取得了如下施工参数：施工时下钻速度控制在W—V档（1.0一1.2m/min）；喷粉提升速度控制在111档（0.8—1.0m/min），严禁用W档提升；复搅速度控制在III档。储灰罐的送灰压力控制在0.2—0.4MPa。复搅深度不小于5米。每米喷灰量控制在50—53kg，并保证瞬时喷灰的均匀性。2.3施工工序（1） 测量放样：施工前先平整场地，根据设计桩位进行施工放样，在桩位处用细竹桩设立标记，以便进行桩基对位。（2） 就位：对正桩位，调平桩机机身，保证钻杆的垂直度；启动主电机下钻，待搅拌钻头接近地面时，启动空压机送气，继续钻进。（3） 钻进：钻机正转给进状态，同时启动空压机喷射压缩空气（可防止钻头口堵塞并减少钻进阻力），钻进速度应严格控制，使土体能完全破碎，以利于灰土拌和均匀，一般采用W—V钻进。钻进实际工作中钻进深度D由深度尺盘按D=H+气+气确定,其中H为设计加固深度，气为搅拌钻头喷射口与地面平时行时深度尺盘的读数，可事先调整为气=0,a2为停灰面深度。钻到设计孔深时，停止钻进，钻头反转，但不提升。（4） 喷粉提升：当确认水泥粉料到达桩底后打开送料阀门，关闭送气阀门，反转提升喷送水泥粉料，边旋转边提升，使水泥粉料和原位的软土充分拌和。提升至桩顶设计标高时停止供料。（5）复搅：根据设计要求在设计地面以下一定深度范围需重复搅拌一次，搅拌头下沉、再重复上下搅拌一次，形成桩体，复搅时停止喷水泥。复搅完毕后继续提升钻头直至离开地面，移动钻机到下一个桩位。2.4粉喷桩施工常见问题（或故障）及排除方法粉喷桩施工过程中遇到问题（或故障）应及时排除，以保证施工顺利进行及工程质量，对常见问题（或故障）的排除方法见下表（表1）。2.5粉喷桩施工允许偏差粉喷桩施工允许偏差应符合下表（表2）规定：粉喷桩施工允许偏差 表2序号项目单位允许偏差或规定值检查方法和频率1桩距cm±10抽检5%2桩径mm>500抽检5%3桩长m>900查施工记4竖直度%1.5查施工记5单桩喷粉量kg>50查施工记6强度MPa>2抽检5%3质量控制粉喷桩属于隐蔽工程，其施工质量直接影响软弱地基上路基的稳定性，决定路基工后沉降量的大小。为保证粉喷桩的施工质量，在施工中我们采用了如下控制措施：（1）施工所用的水泥必须有出厂合格证和品质试验报告；对每批进场的水泥要经过抽样检查3天强度，合格后才能使用；水泥要做好防潮措施。（2）施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量装置和打印设备，施工前全部经过新乡市计量局鉴定校核，并贴上封条，防止施工队私自调整；严禁在无粉料喷入计量装置的粉体发送器的情况下投入使用。每次开钻前，现场施工人员必须检查钻机的计量器和打印机的完好性、准确性。随时检查施工完每根桩打印出的电脑小票的各项技术参数，对不符合设计要求的桩体及时采取补救措施。常见故障及排除方法故障产生原因排除与防治卡钻通过含水量过低或板结坚硬的土层，或局部遇到障碍物。应停止钻进，查清原因，并采取下列措施：(1)实行慢速钻进；(2)提出钻头，改进钻头；如位置较浅，可用其它方法疏松土层后再钻；如提升钻杆时卡钻，则应暂停喷粉，待正常后再复喷。喷粉不畅或堵塞输气管道连接部分密封不严，造成漏气或气源不足、气压降低；水泥吸潮结块或喷口粘结变小；固化料中含有杂物或大颗粒；部分地层透气性不良。检查空压机运行情况，调整气源压力，处理输气管的密封不严，确保正常输气；改用合格水泥，提出钻头清理喷嘴；(3)清除固化料中的杂物和大颗粒，或改用于符合要求的固化料；(4)喷粉不畅时，操纵喷料阀门由关到开，由开到关，反复多次。桩体疏松土层含水量偏低，固化剂与原状土的固结程度差；遇到松散杂填土层，造成粉体流失，使桩体达不到原有的含灰量；喷粉不足，使桩体达不到原有的含灰量。对局部上层含水量过低，在确保质量前提下，可向土层适当注水：对大面积干燥土层应改用浆液搅拌法成桩；可二次钻进，复喷一次粉料；检查输灰管路，提高喷灰量。断桩水泥潮湿结块或其它异物堵塞管路，造成供灰中断；管道漏气或供气不足，造成喷灰中断；钻头喷粉孔磨损、堵塞，造成喷灰中断；先提钻后喷灰或提钻速度过快，造成喷灰中断；贮灰罐中灰已用完，喷粉中断。水泥应妥善保管，防止受潮，固化料用前要过筛，确保合乎要求的灰料入贮灰罐；经常检查管道，确保输灰畅通；(3)喷灰计量要准确，供气风压要满足要求：提升钻杆前要先喷灰1〜2min后均匀搅拌提升；钻头或输灰管道堵塞，应立即停钻清理；对已断灰桩应将上部断桩打除后，以水泥砂浆补桩或在邻位补桩。空心桩土壤含水量过低，使得固化料喷出后不能被土颗粒吸附，造成喷灰远射，四周桩体强度高，中部为土芯，形成空心桩。当土层含水量低于20%时，宜采用钻孔时适当注水或改用喷浆搅拌成桩工艺。桩体强度不均钻杆提升速度不均，使得喷入土层的灰量忽多忽少；输灰管道轻微堵塞，造成气压不稳，灰流量时高时低，使得喷灰不均；遇局部松软土层漏灰造成喷灰不均；遇粘土搅拌不开，喷灰量难以控制；供气压力不稳或贮灰罐与喷射管存在气压差。控制提钻速度，确保均匀提升，均匀喷灰、均匀搅拌；经常检查计量称，保证计量准确；经常检查输灰管路的喷灰量和供气压力、确保平稳送灰；(4)遇松软土层或粘土层应调整输出转速，深正钻杆的适应性，使喷灰均匀；(5)调整空压机的气压，确保气压稳定。漏桩粉喷桩未编号，或施工中未按桩号逐根成桩；对所有桩位确定后未作用明显的标记，或桩位标记被土掩埋；未设专职工人员标记桩位和桩号。应逐桩编号，成桩过程中应逐排逐号前进；桩位应作明显标记，并注意施工中不得损环；应设专职人员作施工记录，认真记录施工桩号、桩长、喷灰量等技术数据；对已漏桩应予以及时补桩。（3） 粉喷桩施工前应画好施工桩位图，对每一个桩进行编号，然后根据桩位图进行施工现场定位并挂上明显的编号牌（或辨认标志），防止施工时漏桩。（4） 机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制。主机塔架上标每m的刻度线（要求有反光标志），以便通过目测掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。（5） 水泥粉入罐时必须过筛，以保证入罐水泥粉体最大粒径不超过0.5cm，无纸屑、木屑及石块等杂物，以防喷粉时堵管。储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，当储灰量不足时，不得对下一根开钻施工。（6） 喷粉开始时应将电子称显示屏置零，使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时，记录人员应随时观察电子称的变化显示，记录水泥的瞬时喷入量，以保证各段（通常以1米为一个单位）喷粉的均匀性，且提升至设计高度时，正好将设计的水泥用量喷完并记录水泥的累计喷入量。喷粉尽量一次喷足，严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。喷粉提升时为便于控制成桩质量，一般不得使用W档提升。（7） 在施工过程中如出现机械故障或停电造成断粉现象，应及时复打，复打重叠段一般应大于1m。若发现喷粉量不足时，应整桩复打，复打的喷粉量应不小于设计用量。（8） 施工人员要按照工艺性试桩的参数控制搅拌时的提升、下沉速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。复拌深度为5m，复搅下钻、提钻速度同第一次。（9） 喷粉提升到设计标高时，关闭送料阀，打开送气阀，原位慢速转动2min，以保证桩底喷灰均匀密实，避免桩底漏喷。（10） 钻头直径的磨损不得大于1cm，超过1cm的必须换钻头。4机具设备及劳动力组织机具设备粉喷桩施工需用的机具设备如下：序号名称规格、型号单位数量1粉喷桩桩机PH-A或B型或其它型号台12喷粉机1.3m3台13空压机16m3/min台1劳动力组织粉喷桩每班组的人员配置如下：序号工种人数工作内容1班长1负责指挥协调各工序操作，控制加固质量，排除施工中的各种障碍，兼质量检查。2操作员2按设计施工工艺正确操纵钻头的钻进和提升，检查维修机械，负责使用联络信号，兼施工记录3上料工4将加固料送入罐内，保证施工连续。4发电工1负责机器设备的安装和安全使用。5安全措施1、 严格执行安全操作规程，安全员负责安全教育和检查，有权制止不合要求的施工操作。2、 机械设备运行时，特别是在制桩过程中，岗上人员必须坚守岗位，夜间作业应充分照明，登高作业要系安全带。3、 建立机械设备的定期检查、保养制度。4、 及时排除空气储气罐内的积水，注意控制粉