路基粉喷桩施工质量控制与检验

简述粉喷桩施工工程概况；xx滨海大道道工程D标段,桩号K19+750~K26+850，桥头及涵洞两侧采用水泥粉喷桩进行软土地基深层处理。大中桥桥头引道每侧处理60米，小桥桥头引道每侧处理35米，暗涵洞路段所在路共处理20米。粉喷桩路段材料为32.5级普通硅酸盐水泥（不允许使用矿渣水泥）。涵洞基础设计水泥掺入比15%，按每延米掺入56千克水泥控制；路基段设计水泥掺入比12%，按每延米掺入50千克水泥控制，粉喷桩设计80110m。一、施工设备水泥粉喷桩的施工机械设备主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头和动力设备（发电机组）等。严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备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。1、钻机。钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械，必须安装电子计量装置，它必须满足：①动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求，钻头直径一般与水泥粉喷桩的直径相同；②具有正向钻进，反转提升的功能；③具有反转提升时能匀速提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能。2、粉体发送器。粉体发送器是定时发送粉体材料的设备，它是粉体喷射搅拌法加固施工机械中的关键设备，其工作原理为：由空气压缩机送来的压缩空气，通过节流阀调节风量大小，压缩空气进入“气水分离器”使压缩空气中气水分离，然后“干风”送到粉体发送器喉管与“转鼓”里输出的粉体混合，成为气粉混合体，进入钻机的旋转龙头，经空心钻杆由钻头喷出，使水泥粉经钻叶与软土拌和。粉体的定量输出，由转鼓转速控制。施工时根据配合比确定掺入比和钻头提升速度及钻机的转速，并选定合适的粉体发送量（确定转鼓转速）。每根桩水泥总量喷入多少，由灰罐电子称控制。喷粉过程中认真做好粉量记录，确保掺入量符合设计要求。3、空气压缩机。粉喷桩水泥的喷出，是以空气压缩机作为风源。空气压缩机的选定主要由加固工程的地质条件及加固深度所决定，但平常采用的空气压缩机压力不大，为0.2～0.4MPa，其风量也不宜太大，一般为1.6～2.0M3。4、搅拌钻头。粉体喷射搅拌法凭借钻头叶片的搅拌作用将使灰粉与软土混合，因此，搅拌钻头的形状直接影响灰、土的搅拌效果。搅拌钻头的形状要保证在反向旋转提升时，对桩中土体有压密作用，而不是将灰、土向地面翻升而降低桩体质量。5、计量装置及动力设备。计量装置在粉喷桩施工过程中起到质量监测的作用，施工前必须标定，施工过程中要有专人监控记录。施工过程中监测一般包括深度计、电子称、各种压力表、电压表读数等。电压表、电流表主要反映钻头钻进过程中的受力情况，从中可判别钻头经过地层的情况。一般为75kw的发电机组即可满足动力设备要求，也可使用市电。动力设备与桩机为一一配置。二、粉喷桩施工1)施工放样恢复中线，放出施工路段边桩，修筑土围堰，排干路基范围内的地面水，在机具设备和材料进场的同时，进行场地整平符合施工要求。测量绘制方格网，按设计桩距，排距准确放样。2)施工流程(1)钻机就位：使钻杆垂直，钻头对准桩位，然后检查导向杆的垂直，并将喷气口(水泥干粉喷射口)清理干净。倾斜度小于1.5％，桩位偏差小于5cm。(2)钻进：钻进前在机架的后面或两侧，用油漆或其他物品，表明进尺深度。一般每50cm一100cm道，以米为单位，用数字表明，以便检查钻进深度。启动钻机，钻头边旋转边钻进、(喷入压缩空气而不喷入粉体)边搅拌。气压一般为0.30～0.35MPa，钻进速度一般采用0.5～0.8m/min，直钻至要求深度。(3)粉喷及提升：启动钻机，根据土质情况和要求的喷灰量，加大空气压力，同时开启贮料筒的阀门，使水泥干粉随压缩空气，通过搅拌翼下部的孔口，同时通过粉体发送器将水泥喷入土中，使土体与粉体进行拌和。喷入土中，此时应边喷边搅拌边提钻杆。当钻头提升至桩顶标高时，停止喷粉，但仍需搅拌。(4)复拌：当钻头提至地面标高时，再按上述钻进的方法下钻，此时只搅拌不喷粉，复搅转速采用30～50r/min。重复搅拌至地面以下1/2~1/3长并不小于5米的范围内，使固化料与地基均匀拌和，以保证桩身质量。(5)停钻：当钻进到达设计标高后停钻。边提钻，边搅拌，提钻的速度一般为0.50～0.6m/min，至整平面后停搅，此时制桩完成。(6)补喷：施工过程中发现喷粉数量不足，或发生意外事故(如停电、送粉管堵塞或提升太快等)造成喷粉中断，应在8h内，必须整桩复打，复打喷粉数量不小于设计用量。三、粉喷桩的质量控制粉喷桩处理软基属隐蔽工程，且通常是昼夜连续施工。特成立了粉喷桩质量控制QC小组。以便在施工过程中加强对施工工艺、水泥用量、桩长、施工速度的控制。(1)检查桩距、桩位是否符合设计要求。(2)逐桩控制喷粉量：根据桩长，按涵洞基底用56kg／m喷粉量进行喷粉，路基基底用50kg/m水泥先送入罐内，然后通过自动计量电子称控制每米喷粉量，电子称屏幕上可以显示每米喷粉量。(3)桩长控制。根据设计桩长及试验桩确定的长度，在钻杆上标明桩长，并根据钻进时桩机的负载电流数据突变，直至桩杆不再进尺(表明桩尖已座在砂砾石层上)，现场丈量，测定实际桩长。四、粉喷桩的质量检验粉喷桩施工完毕后，需养生达到设计强度的80%以上，桩身取芯样的无侧限抗压强度不小于1.2MPa方可进行下道工序,成桩7天后进行开挖检查,观测桩体成型情况及搅拌均匀程度,成桩28天进行桩身无侧限抗压强度试验,抽检桩数频率2%.3.1钻芯取样在桩顶标高往下，分别钻取0.5、1.0、1.5m三部分，直径为50mm的圆柱体芯样进行无侧限抗压试验，其抗压强度＞1.2MPa。3.2复合地基静载荷试验用于加固涵洞基础的粉喷桩复合地基，地基础施工前进行现场静载荷试验，确定其实际承载力，依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79－91)，沈阳建筑工程学院岩土工程研究检测中心于2005年6月28日—7月4日对D标段桥涵K22+552，K26+630，K22+200三处的九个点进行了复合地基试验，以确保工程质量和复合地基的使用安全。试验采用徐州产的JCQ503自动测试系统两套，综合分析试验结果，结合相关规范提出如下结论：K22+552、K26+630、K22+200三处桥涵复合地基承载力特征值分别为：153KPa、87KPa、113KPa，满足设计要求，可进行下道工序。五、影响加固质量的关键因素桩体的强度及支承桩体的地层承载力，要求桩长打穿淤泥层，桩尖坐在砂砾层上，且桩身强度达到设计要求。2.2影响桩身强度的主要因素(1)水泥渗入比：水泥粉喷桩的强度随水泥掺入比的增大而增大；(2)龄期：桩身强度随龄期增大而增大，三个月龄期强度作为标准强度，28d强度作为标准强度的60％～75％；(3)土样含水量：当掺入比相同，桩身强度随着土样含水量降低而增大，试验表明：每米掺入56kg(50kg)水泥时，土样含量从92.1％降低到25％，桩身强度从580KPa增加到2600KPa；(4)搅拌的均匀性：水泥和软土之间强制搅拌越均匀，桩身强度也越高。粉喷桩施工工艺流程图空气压缩机送气调空气压缩机送气调平放线、定位钻进钻孔对位放线、定位钻进钻孔对位停灰、停气喷灰、搅拌、提升送灰机送灰停灰、停气喷灰、搅拌、提升送灰机送灰设计孔深成桩转入下一循环设计桩顶设计孔深成桩转入下一循环设计桩顶复搅复搅1/3桩长六、结束语粉喷桩处理软土地基在D标段的应用已取得了良好的效果，该法施工简便，形成的复合地基强度较高，质量可靠,但该法造价较高。粉喷桩施工中复搅的深度，应根据软土的种类、性质不同确定不同的复搅深度，不能采用同一复搅深度。粉喷桩应用于软基段的高路堤、桥梁、结构物的基础和两侧，经加固处理后的粉喷桩主体与周围地基共同作用构成复合地基，提高了地基承载能力，增加了路基和结构物的稳定性。