粉喷桩技术在公路工程中的应用与施工管理

摘 要：粉喷桩技术是就地搅拌桩技术的一种，它具有震动小，噪声低，无污染，速度快，施工机械简单，施工效率高和造价相对较低等优点。本文主要介绍了粉喷桩技术在高速公路软土路基中的应用，并对“粉喷桩加固技术、粉喷桩加固软土路基的设计与施工及施工管理”方面作了阐述。

关键词：粉喷桩 高速公路 软土路基

1 粉喷桩加固技术

1.1随着城市建设的蓬勃发展，许多建筑物有时不得不在地质条件较差的场地上进行修建，为此，在工程建设中往往需对软弱地基进行处理。深层搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。该水泥搅拌桩与软土地基一起构成复合地基，达到加固软弱地基的目的。

1.2粉喷桩加固地基有如下独特的优点：

1.2.1水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；

1.2.2搅拌时不会使地基侧面挤出，所以对周围原有建筑物的影响很小；

1.2.3按照不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方，设计比较灵活；

1.2.4施工时无振动、无噪音、无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；

1.2.5土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不致产生附加沉降；

1.2.6与钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，并降低了造价；

1.2.7根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式；

2 粉喷桩加固软土路基的设计与施工

2.1粉喷桩的设计

在高速公路的软基处理中，地基土的强度和变形对地基土上的路堤及路面结构的安全和稳定性、行车安全有相当重要的影响，粉喷桩作为加固软土地基的一种方法近年来在高速公路的软基处理中得到了广泛的应用。粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土、淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉土和含水量较高且地基承载标准值不大于120KPa的粘土等地基，加固深度一般可达15m-20m。

粉喷桩设计的基本原则是改良后的粉喷桩只考虑桩的置换作用、应力集中效应，进而减少总沉降，补考虑粉喷桩加快地基的排水固结速度和对地基的挤密租用。粉喷桩的直径及设置深度、间距应经稳定性验算确定并应满足工后沉降要求，相邻桩的净距不应大于4.0倍桩径，桩深、桩径确定同时要考虑地质条件和施工机械设备的实际。

2.2粉喷桩的施工

粉喷桩施工工艺按以下程序进行：整平原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅拌→复拌→提杆出孔→钻机移位。

2.2.1室内配比试验

应在加固的软弱地基，采用钻探等方法采集必要数量的代表性土样，试料土含水量应根据同一地压至少3处取样试验结果确定，试料土制备应满足下列要求。

2.2.2工艺性试桩

根据室内配合比试验结果，应对不同的地质条件，进行现场工艺性试桩，宜在室内配合比试验28d强度确定的进行。掌握水泥干粉经输灰泵到达搅拌桩喷灰的时间，掌握预搅下钻速度，粉体搅拌桩机提升速度，搅拌下沉，复搅提升等施工参数。

2.2.3机械就位

根据设计，首先确定加固桩体的位置，使搅拌轴保持垂直，并使搅拌钻头对准桩位，对孔误差不得大于50mm，利用支腿液化缸调平钻机，钻机立轴垂直度误差不大于1%；将水泥装入小灰罐，利用压缩空气将水泥粉输入大灰罐待用。

2.2.4搅拌下沉

启动粉喷搅拌钻头，钻头边正方向旋转边钻进，为了不堵塞喷射口，此时并不喷射固化粉体材料，而是开动空压机，在灌入时喷射压缩空气，这样做可使钻进顺利，负载扭矩小，随着钻进，准备加固的土体在原位受到搅动，下钻速度可根据土质的软硬分使用快慢档，必要时还可冲水下沉。

2.2.5钻进结束

钻到接近设计深度时，应用低速慢钻，搅拌钻进至设计标高或原位时停止向下钻进，且钻机应原位钻动1-2min.

2.2.6提升喷粉搅拌

启动搅拌钻头和粉体发送器，使搅拌钻头一边反向旋转，一边提升，同时通过粉体发送器将固化粉体材料喷入被搅动的土体中，在边粉喷边反向提升过程中，利用钻头反转时叶冲向下的压力将搅拌的水泥土压实。

2.2.7提升结束

当提升到设计停灰标高时，关闭粉体发送器，停止喷射粉体材料，形成抗体，继续提升钻头，直至离开地面，移位于下一根桩.

为了加强桩头搅拌的均匀性，提高桩顶强度，一般在桩顶下2-3m深度范围内再进行一次复搅(不喷粉)按设计要求进行复喷复搅，如设计喷粉量大于60kg/m时，需进行二次喷粉.

若遇土体含水量很高，强度低的软弱土，出现液化的粉土，可在向下搅拌的同时，喷射粉固化材料，改善土的稠度，防止由于压缩空气的脉动使粉土液化。

3 施工管理方面探讨

深层搅拌桩的质量除设计、施工机械、施工工艺等因素外，严格的施工管理与工程监理也是十分重要的。

3.1公路建设业主选择合适的承包商对于工程质量的保证具有非常重要的意义，确定承包商时，必须对其在合同履行能力、固定资产规格、设备性能、工程技术人员的业务水平、过去的工程业绩等方面进行综合考察。严格杜绝层层转包现象。

3.2确立监理工程师的核心地位，责任心强、业务精良的监理工程师是保证施工质量的关键。确保监理工程师在工程施工的各个阶段具有全面监督管理权、计量支付、签字权和否决权。

3.3定期检查加固体搅拌均匀度，控制搅拌头的回转、提升及钻进速度，注意它们之间的搭配关系，确保提升时对桩体有压密作用。实施施工时，应在钻杆提升前原地空钻1-2分钟，再提升钻杆喷灰，或从桩底提升1-2m.。

3.4公路中心承受荷载比路肩大，随着时间推移，将导致不均匀沉降，所以施工时，根据实际情况，使路中心搅拌桩比两边长，不均匀沉降不断得到调整而趋于均匀。

3.5桩基施工中，对于深层搅拌的各类试验和成桩质量的检测工作，宜在工程桩施工之前的试桩阶段就应开始进行，这对于及时总结桩基施工的成功与失败的经验教训，进一步指导施工整改，确保工程的施工质量，并对桩基设计提供合理的修改意见，具有重要意义。

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