[原创]关于软基处理粉喷桩技术总结

你好

关于软基处理粉喷桩技术总结
关键词：粉喷桩；软基处理；施工工艺；技术总结
                                         
一、粉喷桩的应用
由于江苏省地处沿海、沿江、江淮之间的水网地区，从已建和在建的1000多km高速公路来看，其70%～80%以上的路基均穿越软土地区。而软基处理得好坏，直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。目前软基的主要处理方法有以下几种：①塑料排水板；②搅拌桩（粉喷桩与深搅桩）；③土工合成材料加筋；④等（超）载预压等。相比之下，由于粉喷桩具有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在江苏省高速公路软基处理中得到广泛应用，例如已建成通车的沪宁高速公路江苏段，粉喷桩处理软基工程量达几百万延米，正在建设的江苏“九五”高速公路也使用了一千多万延米的粉喷桩。
二、项目基本情况
汾灌高速公路连云港段位于连云港海州区及灌云县境内，处于黄海地段，本地区多为以海相沉积为主的软基地层，软基地层厚度一般为8-12米，最大厚度为16米，软土地基加固方法以粉体搅拌桩（以下简称粉喷桩）为主。在我标段不良地质为软（弱）土和膨胀土，软土2层和软弱土1-0或1-2层在全线都有分布，因此在软基处理中，大部分的桥头段及小型构造物基底也都采用了粉喷桩处理型式（详见“粉喷桩的设计”）。
三、粉喷桩机械
粉喷桩施工机械主要采用GPP-5、GPP-7、PH5型粉喷钻机机组，每台机组配备发电机1台，根据规范要求，粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装的设备；所进场设备也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。
粉喷桩施工主要设备表
名　　称        型　号        数量        备　　注
粉喷桩机        PH-5、GPP-5、GPP-7        1        可自动导向
粉体发送器        GS-1        1        可自动称量
发电机        75kW        1        　
空压机        1.6m3        1       
四、粉喷桩的设计
粉喷桩处理软基的效果如何，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（主要指土质条件和天然含水量）和桩位的安排。本标段均由市高指中心试验室统一采取土样进行配比试验，最后确定喷灰量在50~60Kg/m。
粉喷桩的桩径一般为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.2m，桩位在平面上呈正三角形（梅花形）或矩形布置。
?　为改善路堤底面的受力条件，粉喷桩处理段路堤下铺设30cm左右石灰土垫层（掺灰量以8%为宜）。
　  一般的涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm，则其地基就应采用粉喷桩处理，桩间距采用1.1～1.2m。对于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置，则其地基采用土工合成材料加筋配合等载预压进行软基处理。如果桩基桥台位置工后沉降量大于30cm，则对其台前及台后地基用粉喷桩处理，再施工桩基础及进行台后路基填筑。对于沉降量小于30cm而大于10cm的位置，台前不用粉喷桩处理而直接做桩基，台后则采用土工合成材料加筋配合等载或超载预压进行处理。桥台处粉喷桩距一般采用1.1～1.2m，处理长度不小于5倍桥台高度，设置1/4～1/3长度的过渡段，并以采用桩距逐渐增大的过渡方法为宜。在我标段，粉哦恩桩的位置主线上的桥梁的桥台位置均进行了粉喷桩处理地基，并在数个桥台处进行等载及超载预压。
关于粉喷桩的水泥，一般采用425#普通硅酸盐水泥，在进料时应具有产品生产厂家的质检单，符合质量要求并确保在有效期内使用，过期、受潮结块、变质水泥均严禁使用。检查的频率控制在每400~500吨由试验室进行抽样自检一次，一般根据工地进料的情况采取每批次抽检的方法进行原材料的质量控制。
五、施工工艺
粉喷桩施工前，由测量队放置中线桩、边线桩、检测原地面标高。若是沟塘段，需先清淤，后回填，回填用料为素土，回填至设计标高，然后根据所放置中桩结合施工图中桩位布置图布设桩位。桩位布设中，桩位图应由施工图中规定各段落的桩距，排距进行布设，形成《粉喷桩施工桩位图》，实际施工的桩位放置由此确定。在放出桩位后，用毛竹片标志，用石灰标示，保证桩位准确、横竖成行。
在桩位放设完毕，对粉桩钻机进行安装调试，待转速、空压正常后，再开始就位。为了确定各种操作技术参数，在粉喷桩施工前，得根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求：
1、满足设计水泥喷入量的各种技术参数
①、        钻进速度一般为V＜1.5m/min
②、        平均提升速度，一般为Vp≤0.8m/min
③、        搅拌速度一般为R=30转/min
④、        钻进、复搅与提升时管道压力：0.1 Mpa≤P≤0.2 Mpa
⑤、        喷灰时管道压力：0.20Mpa≤P≤0.40 Map
2、水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，确定合适的技术处理措施，同时对地基情况进行观察，确定粉喷桩的设计桩底标高是否达到设计要求。试桩必须在监理的监督下进行，并写出试桩报告，经监理签字方可施工。
每台桩机均须进行成桩试验。成桩试验的桩数不宜少于5根。
  在粉桩施工过程中，变更问题也存在。它的变更主要是桩长的变更，桩长的控制是在设计桩长的基础上采用电流值控制，对单倍电流表，当电流值达到75A时，已到硬土层。此时再下钻50cm即为实际桩长，对其他互感器类型的电流表，则根据以往操作经验确定，在连云港通常采用的是单倍电流表。
   粉喷桩的详细施工工艺如下：
　　粉体喷射搅拌法施工顺序为：钻机就位→下钻→钻进结束→提升→提升结束→重复搅拌。
　　(1) 下钻及钻进：启动搅拌钻机，钻进过程中为了不致使喷射口堵塞，需喷射压缩空气，使加固土在原位搅动钻至设计深度，此时，下钻速度为0.6～0.8m/min。
　　(2) 提升：在提升过程中，通过粉体发送器，将水泥粉喷入被搅动的土体中，使土体与粉体料充分拌合。提升时速度为0.6～0.8m/min，搅拌速度为30转/min。
　　(3) 提升结束：当钻头提升至距离地面50cm时，发送器停止喷射水泥粉。
　　(4) 重复搅拌：为使软土与水泥搅拌均匀，再将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后，再提至离地面50cm，关闭粉体发送器，钻机原位旋转，排空管道内剩余水泥后，钻头提出地面终孔。
　　(5) 群桩的施工顺序：本工程的钻进顺序按条形排列进行。
施工时一定要严格按施工图纸采用基轴线内按梅花桩放样，用钢尺量距，填写放样复核记录，报监理签认。并随施工进展，随时复测桩位，确保桩位的准确。
六、施工中的质量控制
(1) 各施工参数应依据设计要求，进行室内与现场对比试验，取得经验参数后，再进行大面积施工。
　　(2) 为保证桩的垂直度，应注意导向架对地面的垂直度，使垂直度偏差不超过1.5%。
　　(3) 前台钻机与台后粉体发送器应密切配合，联络信号必须明确，后台供粉应连续，一旦因故障停粉应立即通知前台，防止断桩事故。
　　(4) 桩顶50 cm范围内，因其土压力较小，搅拌质量差，在平整场地时，其地面标高要比设计构造物基底高出50 cm，搅拌桩仍施工到地面。待基坑开挖时，将上面50 cm挖去，确保粉喷桩的质量。
　　(5) 要经常清洗管路，防止因空气潮湿等原因造成弯头、接头处产生粘滞积灰现象，避免造成管路堵塞。
　　(6) 施工记录应有专人负责，必须详细记录搅拌钻机每米下沉或提升的时间，记录供粉和停粉时间。记录时深度误差不得＞5 cm，时间误差不得＞5 s；同时记录喷粉前读数和喷粉后读数，保证每根桩的喷灰量。
(7) 严格控制粉喷桩送灰及停灰时间，确保粉喷桩长度，不准在尚未喷灰的情况下进行钻机提升作业，每根桩成桩结束后应及进检查水泥喷入总量。
七、预压路段施工观测
  对粉喷桩施工路段需要预压的段落，一般按如下的方法进行观测：
（一）、沉降观测
1、观测点位的布设
　　观测点布设在路堤中心（以距离中心线50cm左右为宜）及两侧路肩，一般软土路段每100m布设一观测断面，预压施工高度超过5m的路段上每50m设一观测断面。此外在与跨度超过30m的桩基结构物相邻的两端各设一观测断面，跨度小于30m时仅在一端设置，观测断面宜离开桥头搭板1m左右。所有涵洞（包括箱形通道）处原则上均需设置一组沉降观测点，观测点位于涵背一侧，离涵背约2m处。在粉喷桩一般处理段、过渡段、等（超）载预压段接头处，应在离开接头各10m以外的位置分别设置一组沉降观测点，以观测不同处理方案的沉降差异，距离相近、地质情况一致的可考虑统一布点。在地质情况明显变化的分界线两侧各10m处，应分别布置一组沉降观测点。
2、观测频率
?　路堤施工期：每填两层观测一次，路堤填高超过极限高度之后，每3d观测一次，直至稳定再转入正常观测。?
预压期：第一个月每7d观测一次，第二个月至第三个月每15d观测一次，从第四个月起每一个月观测一次，直到铺筑路面前。?
路面结构层施工期：一般分为底基层、基层和面层，各层次的沉降观测每填筑一层至少应观测一次。
路面施工结束后，每月观测一次，至交工验收。
3、水准点的设置
?　水准点应设在不受垂直和水平方向变形影响的坚固的地基或永久建筑物上，宜选择在老路有灌注桩的桥梁上，多年老房子的地坪上或岩石山体等处，其位置应尽量满足观测时不转点的要求，每三个月用路线测设中设置的水准点作为基准点，对设置的临时水准点校核一次。桥梁工程结束时，为了减少沉降观测由地面水准点传递到路面的高差影响，可将地面水准点转测到有灌注桩的桥头耳墙角上。
（二）、侧向位移（稳定）观测
1、侧向位移点及其基桩的布设
?　侧向位移点布设在路堤两侧的坡脚处，基桩必须布设在坡脚外路堤沉降影响范围以外，一般情况下应布设在离坡脚20m以外。观测断面仅在预压施工高度超过5m的路段上设置，纵向间距为50m。
2、观测及其频率
?　侧向位移桩和基桩设置好以后，采用钢尺量测位移桩与基桩之间的距离，量测钢尺的拉力为5kg，有条件时也可用红外测距仪量测。观测工作在路堤填高超过极限高度时开始，其频率为每天观测一次，直至路堤达到设计的施工标高。
（三）、不稳定状态的判断标准
?　路堤在填筑过程中，若中心日沉降量达到1.5cm/d，或日侧向位移量达到0.5cm/d时，标志着不稳定状态出现，应立即停止加载。
?　当连续三个月观测的沉降量平均不超过5mm时，可以卸载并开始路面铺筑工作。
八、搅拌桩的质量检验
　　粉喷桩在成桩后7天内，由施工单位进行开挖自检，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度；如实做好记录。自检率为为2%，开挖深度为0.5米。若发现凝体不良等情况，还应报废补桩。成桩28天后由监理工程师随机指定施工单位抽检，即在桩上部（桩顶下0.5米、1.0米、1.5米）截取整段桩体并分成三段进行桩身无侧限抗压强度试验，采用低应变动力检测法(反射波法)，主要仪器为荷兰产TNO桩基诊断仪。在桩顶安置测震检波器，根据敲击接收桩内反射信号，通过检波、放大和数据处理来判断各桩的性质。桩的抽检率为2 ‰。按下式推算为期90天水泥强度R90；
R90=K1K2K3RT
式中RT—试验龄期的强度（MPa）
K1—推算系数，K1=  
T为试验龄期（天）
K2—试件边界条件修正系数，一般为1.15；
K3—制样强度损伤系数，一般为1.3。
如单侧桥头或通道等独立构造物粉桩总数少于一千根，其抽检数量也不得少于2根。
九、存在的一些质量通病
粉喷桩虽是一种较新的软基处理方式，但也存在施工中的一些地基质量通病。主要在以下几点：
1、        由通过含水量低的粘土层，或板结的硬土层，或局部遇到障碍物造成的卡钻，造成桩体的不连续。
2、        由气路连接部分封闭不严、气源不足、气压不够、水泥吸湿结块、喷口粘结粉泥后变小、粉泥中混有杂物、大颗料；部分地层透气性不良，输灰管偏长造成的喷粉不畅或堵塞。
3、        由于水泥稳定性不合格；土层含水量太低，或遇松散杂填土，造成粉体流失使桩体含水量不够；土壤含水量太低造成的桩体疏松。
4、        水泥潮湿或有异物堵管；管道漏气或供气不足或气压不稳；喷粉孔磨损，被粘土堵塞；提钻速度过快，先提钻后喷粉；灰喷完后未察觉，喷灰中断仍在搅拌成桩造成的夹层或断桩。
5、        土壤含水量太低，中心部气压减小，造成桩体四周强度高，中部为土芯形成空心桩；另由于土干气压偏大使水泥从两侧喷出，也易产生中空的空心桩。
6、        喷灰量不足；水泥强度不够；水泥安全性不合格，钻机提升速度不均；喷灰管轻微堵塞；遇粘土搅不开等原因造成桩体强度不够。
对于以上常见的通病，一般采取加强复搅，钻孔搅拌适当注水或复打的方法予以解决。
十、结束语
(1)粉体喷射搅拌法具有施工速度快，造价低，工艺控制严格，检测手段严谨，数据精度高等特点，已在软基处理中广泛应用。但当土的含水量很低时，只有通过注水来补偿，而此法缺乏系统性的控制方法和解决措施，有待于研究解决。
　　(2)软土地带地势一般较低洼，为防止地表面积水，施工时要避开雨季。
　　(3)粉体材料常用的有水泥与石灰。适应的土质有淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土等。而对有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土加固效果较差。
(4)采用粉喷桩处理软土地基，沉降能很快稳定。一般工后沉降不超过5cm，或基本上不沉降。对减少桥头跳车现象仍然是一种合理、有效的解决方法。

半块砖头

确实厉害

你好

本人的一篇技术总结，请大家多加指点。谢谢。

wustone

《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
11。3。15 条 水泥土搅拌法（干法）喷粉施工机械必须配置经国家计量部分确认的具有
能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。

11。4。2条 第2款 成桩3d后，可用轻型动力触探检验每米的桩身均匀性。

11。4。4条 竖向承载水泥土搅拌桩低级竣工验收时，承载力检验应采用
复合地基载荷试验或单桩载荷试验。

总的来说，粉喷桩处理柔性土工建筑-如路堤时，对定量控制要求不高，
但感觉在处理桥台和涵洞基础时，可以借鉴工民建的做法，加强对量的
控制，根据本人经验，现在施工单位普遍偷得很凶。

mzh0007

我这几天也是要在古护城河改建公路,并且要修下水箱涵,素填土1~2米,4米左右的粉土和砂,下面是淤泥,还有一段箱涵下面就是淤泥,如何处理,请多多指教!