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摘要：在道路建设过程中,通常会遇到软土地基或软厚的杂填土，本文通过阐述粉喷桩在市政道路软土地基处理中的方法、质量控制措施以及工后检测要点，提出了粉喷桩在施工中可能遇到的问题及处理方法。
关键词：市政道路；粉喷桩；施工技术；质量控制
前言
粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻孔后，借助压缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需加固的软土中，经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，可以有效地提高地基的承载力，增大地基变形模量，并阻止地下水的渗透，增强地基的稳定性。由于粉喷桩加固地基效果明显，工程造价相对较低，目前在工程基底处理中得到广泛应用。
1、粉喷桩加固机理及适用条件
粉喷桩亦称加固土桩, 是一种介于刚性桩与柔性桩之间的一种半刚性桩, 通过专用机械使用固化材料将软土地基局部范围内的软土柱体进行加固、改良,与桩间土形成复合地基,一般常用水泥作为固化剂。
用水泥作为固化剂的优点在于:
（1）水泥将发生水化反应,在此过程中将软土中大量的自由水以结晶的形式固定下来,有效地降低了土体含水量。
（2）土颗粒与水泥水化物发生离子交换作用,使得土体颗粒逐渐形成网状构造,增加了土的强度。
（3）水化物还将不断进行碳酸化作用,进一步增加了土的强度。
粉喷桩常用于:
（1）增加软土地基承载力。
（2）减小软土地基的不均匀沉降和沉降量。
（3）增加土质边坡的稳定性。
（4）在沟槽和基坑开挖中代替板桩支护。
（5）减少或阻止地下水的渗透等一系列问题。
粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基,若软土中含有一定的细砂则效果更为明显。为保证水泥粉体能与软土充分发生物理化学作用, 土体的含水量宜大于50%，常用于十字板抗剪强度不大于45kPa 的软土。当地基土天然含水量小于30%、大于70%或地下水的PH 值小于4 时不宜采用粉喷桩。应当用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土。
2、粉喷桩的施工质量管理
2.1 粉喷桩施工工艺流程
粉喷桩施工工艺流程如下图。根据工艺性设计进行工艺性设置,掌握对该场地成桩经验及各种操作技术参数,试桩不少于2 根。
2.2 试桩确定技术参数
施工前,施工队必须会同勘察、设计、监理及业主等各方代表进行试桩, 试桩位置紧靠地质钻探处及有代表性的部位,数量为3 根, 以便核对地下土层是否与工程地质勘察报告相符,检验施工机械设备、施工工艺流程等是否符合设计要求。试桩时,监理要旁站,并做好试桩记录,详细记录有关的技术参数,作为施工质量控制的依据与参考。观察压力表读数的变化,随钻杆下钻压力增大而调节压力, 使后阀较前阀大0.02MPa-0.05MPa，钻到设计高程后, 通知送灰人员送灰, 空钻1min，提升钻头至停灰面顶旋转1min,将钻头提离地面20cm，施工中应注意电流表读数,粉喷桩钻机钻到桩底标高时,电流表读数不小于65A,但要小于75A。
2.3 施工准备阶段的质量控制
（1）粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
（2）场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。
（3）施工机具准备，进行机械组装和试运转。
（4）粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为５根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
（5）粉喷桩所用的水泥应符合设计要求，并有产品合格证，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。
2.4 施工过程中的质量控制
（1）钻孔前应准确测放轴线和桩位，并用竹签或木桩标定，桩位布置与设计图误差不得大于5cm。
（2）严格控制下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩桩长和单桩喷粉量达到规定要求。粉体喷射机上的储灰罐应按设计投料量投一次料打一根桩，以确保成桩质量，桩长不小于设计，水泥损耗量不得大于1％，成桩时间误差不得大于5s。
（3）为保证粉喷桩的垂直度，应注意粉体搅拌机导向架对地面的垂直度，一般应使垂直度偏差不超过1.5％，为保证桩位准确度，必须使用定位卡，一般应使桩距偏差不大于10cm。
（4）施工中应经常检查机械设备状况，保证良好运转，定期更换或清洗阀门，同时注意施工中异常情况，及时采取对策，进一步校正、优化施工工艺参数。
（5）施工单位应设专人负责填写施工原始记录，原始记录应准确，清晰，整洁，统一使用黑色签字笔，并按设计桩位放样后统一编号，以便查对。
（6）粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层不小于50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上升，说明已进入硬土层，如能持续50cm 以上则说明已进入持力层。
（7）复搅长度应贯穿软土层，控制标准以电流表读数达到钻杆下钻进入持力层时电流值为准。
（8）在成桩过程中，如发生意外影响桩身质量时，应在12h 內采取补喷措施，补喷重叠长度以不小于1.0m 为宜。特别困难时以电流表读数明显变化时为准，但在提升喷灰前要有等待送粉到达的时间，防止断桩，否则应重新打设，新桩距离报废桩的距离不能大于桩距的15％，并填报在事故记录中备查，所有接桩及补桩都必须报现场监理认可。
3、粉喷桩质量检测
(1)必须有专项资质的检测单位进行质量检测
(2)N10 检测:成桩龄期3d 内用轻便触探器进行N10 检测,检测频率为总桩数的1%,且不少于3 根。当轻便触探和载荷试验检验后对桩身质量有疑问时, 用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验,检验数量是施工总桩数的0.5%,且不少于3 根。
(3)抽芯试验:抽芯试验主要用于评价桩身质量,如抗压强度、含灰量、坚硬程度、搅拌均匀性。数量为总桩数1%,且每个施工点不少于6 根。一般应按比例随机抽取, 且分布基本均匀。对疑有问题的桩及关键部位的桩应重点抽取。抽芯试验不合格的桩应在其附近加倍进行抽芯检验, 以判断是否为个别现象,如仍出现不合格桩,则应查清范围,采取必要的补充处理措施。
(4)单桩载荷试验:用于单桩载荷试验桩的总数不低于总桩数的0.3%,且每个作业点不少于3 根,试验得到的单桩承载力不得低于设计要求。
(5)复合地基载荷试验:用于复合地基载荷试验桩的总数不低于总桩数的0.3%,且每个作业点不少于3 根,试验得到的复合地基承载力不得低于设计要求。
试验前需凿除桩顶0.5m桩头。抽芯试验、单桩及复合地基载荷试验必须在成桩龄期28d 后进行。
4、常见问题处理
4.1 桩位垂直度,即钻杆倾斜度
规范规定,倾斜度允许偏差不大于1%,正常施工时,桩机在平整的场地上调整整平后就开始施工, 而在实际施工过程中,随着桩机的移动,场地因土层局部软硬不均,地下障碍物未清除以及工人的操作不当等都会导致钻杆倾斜。下钻施工时,发现超过允许偏差范围,必须重新就位开钻,如偏差仍较大,则需清除地下障碍物。
4.2 桩身缩颈
一方面是由于钻杆提升速度过快,喷灰不均匀,另一方面是由于土质差异性太大而致。这就要求工人在操作喷灰时,提升要均匀,速度不大于0.5 m/min,喷灰空气压力要恒定,或采用通常所说的“四搅两喷”施工工艺,来确保喷灰匀质性,避免桩身缩颈现象。
4.3 断桩
在喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉, 导致桩身不完整,第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
5、结语
粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,与其他软土处理手段相比,粉喷桩具有加固效果明显,施工过程中无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响,经济廉价,施工简便,且能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等显著优点，较为适合市政道路软土地基处理。但从其施工质量管理来看,技术难度较大,如果掌握不好极易出现偏差,且因其为隐蔽工程易留下隐患。只有以科学的态度加强施工质量管理,才能达到工程质量要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：市政道路；粉喷桩；施工技术；质量控制
前言
粉喷桩是利用粉体喷射搅拌机械在钻孔后，借助压缩空气，将水泥粉等固体材料以雾状喷入需加固的软土中，经原位搅拌、压缩并吸收水分，产生一系列物理化学反应，使软土硬结，形成整体性强、水稳定性好、强度较高的桩体，与桩间土一起形成复合地基，可以有效地提高地基的承载力，增大地基变形模量，并阻止地下水的渗透，增强地基的稳定性。由于粉喷桩加固地基效果明显，工程造价相对较低，目前在工程基底处理中得到广泛应用。
1、粉喷桩加固机理及适用条件
粉喷桩亦称加固土桩, 是一种介于刚性桩与柔性桩之间的一种半刚性桩, 通过专用机械使用固化材料将软土地基局部范围内的软土柱体进行加固、改良,与桩间土形成复合地基,一般常用水泥作为固化剂。
用水泥作为固化剂的优点在于:
（1）水泥将发生水化反应,在此过程中将软土中大量的自由水以结晶的形式固定下来,有效地降低了土体含水量。
（2）土颗粒与水泥水化物发生离子交换作用,使得土体颗粒逐渐形成网状构造,增加了土的强度。
（3）水化物还将不断进行碳酸化作用,进一步增加了土的强度。
粉喷桩常用于:
（1）增加软土地基承载力。
（2）减小软土地基的不均匀沉降和沉降量。
（3）增加土质边坡的稳定性。
（4）在沟槽和基坑开挖中代替板桩支护。
（5）减少或阻止地下水的渗透等一系列问题。
粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基,若软土中含有一定的细砂则效果更为明显。为保证水泥粉体能与软土充分发生物理化学作用, 土体的含水量宜大于50%，常用于十字板抗剪强度不大于45kPa 的软土。当地基土天然含水量小于30%、大于70%或地下水的PH 值小于4 时不宜采用粉喷桩。应当用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土。
2、粉喷桩的施工质量管理
2.1 粉喷桩施工工艺流程
粉喷桩施工工艺流程如下图。根据工艺性设计进行工艺性设置,掌握对该场地成桩经验及各种操作技术参数,试桩不少于2 根。
2.2 试桩确定技术参数
施工前,施工队必须会同勘察、设计、监理及业主等各方代表进行试桩, 试桩位置紧靠地质钻探处及有代表性的部位,数量为3 根, 以便核对地下土层是否与工程地质勘察报告相符,检验施工机械设备、施工工艺流程等是否符合设计要求。试桩时,监理要旁站,并做好试桩记录,详细记录有关的技术参数,作为施工质量控制的依据与参考。观察压力表读数的变化,随钻杆下钻压力增大而调节压力, 使后阀较前阀大0.02MPa-0.05MPa，钻到设计高程后, 通知送灰人员送灰, 空钻1min，提升钻头至停灰面顶旋转1min,将钻头提离地面20cm，施工中应注意电流表读数,粉喷桩钻机钻到桩底标高时,电流表读数不小于65A,但要小于75A。
2.3 施工准备阶段的质量控制
（1）粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
（2）场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。
（3）施工机具准备，进行机械组装和试运转。
（4）粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为５根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
（5）粉喷桩所用的水泥应符合设计要求，并有产品合格证，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。
2.4 施工过程中的质量控制
（1）钻孔前应准确测放轴线和桩位，并用竹签或木桩标定，桩位布置与设计图误差不得大于5cm。
（2）严格控制下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩桩长和单桩喷粉量达到规定要求。粉体喷射机上的储灰罐应按设计投料量投一次料打一根桩，以确保成桩质量，桩长不小于设计，水泥损耗量不得大于1％，成桩时间误差不得大于5s。
（3）为保证粉喷桩的垂直度，应注意粉体搅拌机导向架对地面的垂直度，一般应使垂直度偏差不超过1.5％，为保证桩位准确度，必须使用定位卡，一般应使桩距偏差不大于10cm。
（4）施工中应经常检查机械设备状况，保证良好运转，定期更换或清洗阀门，同时注意施工中异常情况，及时采取对策，进一步校正、优化施工工艺参数。
（5）施工单位应设专人负责填写施工原始记录，原始记录应准确，清晰，整洁，统一使用黑色签字笔，并按设计桩位放样后统一编号，以便查对。
（6）粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层不小于50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上升，说明已进入硬土层，如能持续50cm 以上则说明已进入持力层。
（7）复搅长度应贯穿软土层，控制标准以电流表读数达到钻杆下钻进入持力层时电流值为准。
（8）在成桩过程中，如发生意外影响桩身质量时，应在12h 內采取补喷措施，补喷重叠长度以不小于1.0m 为宜。特别困难时以电流表读数明显变化时为准，但在提升喷灰前要有等待送粉到达的时间，防止断桩，否则应重新打设，新桩距离报废桩的距离不能大于桩距的15％，并填报在事故记录中备查，所有接桩及补桩都必须报现场监理认可。
3、粉喷桩质量检测
(1)必须有专项资质的检测单位进行质量检测
(2)N10 检测:成桩龄期3d 内用轻便触探器进行N10 检测,检测频率为总桩数的1%,且不少于3 根。当轻便触探和载荷试验检验后对桩身质量有疑问时, 用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验,检验数量是施工总桩数的0.5%,且不少于3 根。
(3)抽芯试验:抽芯试验主要用于评价桩身质量,如抗压强度、含灰量、坚硬程度、搅拌均匀性。数量为总桩数1%,且每个施工点不少于6 根。一般应按比例随机抽取, 且分布基本均匀。对疑有问题的桩及关键部位的桩应重点抽取。抽芯试验不合格的桩应在其附近加倍进行抽芯检验, 以判断是否为个别现象,如仍出现不合格桩,则应查清范围,采取必要的补充处理措施。
(4)单桩载荷试验:用于单桩载荷试验桩的总数不低于总桩数的0.3%,且每个作业点不少于3 根,试验得到的单桩承载力不得低于设计要求。
(5)复合地基载荷试验:用于复合地基载荷试验桩的总数不低于总桩数的0.3%,且每个作业点不少于3 根,试验得到的复合地基承载力不得低于设计要求。
试验前需凿除桩顶0.5m桩头。抽芯试验、单桩及复合地基载荷试验必须在成桩龄期28d 后进行。
4、常见问题处理
4.1 桩位垂直度,即钻杆倾斜度
规范规定,倾斜度允许偏差不大于1%,正常施工时,桩机在平整的场地上调整整平后就开始施工, 而在实际施工过程中,随着桩机的移动,场地因土层局部软硬不均,地下障碍物未清除以及工人的操作不当等都会导致钻杆倾斜。下钻施工时,发现超过允许偏差范围,必须重新就位开钻,如偏差仍较大,则需清除地下障碍物。
4.2 桩身缩颈
一方面是由于钻杆提升速度过快,喷灰不均匀,另一方面是由于土质差异性太大而致。这就要求工人在操作喷灰时,提升要均匀,速度不大于0.5 m/min,喷灰空气压力要恒定,或采用通常所说的“四搅两喷”施工工艺,来确保喷灰匀质性,避免桩身缩颈现象。
4.3 断桩
在喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉, 导致桩身不完整,第二次喷粉接桩时,其喷粉重叠长度不得小于1m。
5、结语
粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段,与其他软土处理手段相比,粉喷桩具有加固效果明显,施工过程中无振动、无污染,对周围环境及建筑物无不良影响,经济廉价,施工简便,且能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等显著优点，较为适合市政道路软土地基处理。但从其施工质量管理来看,技术难度较大,如果掌握不好极易出现偏差,且因其为隐蔽工程易留下隐患。只有以科学的态度加强施工质量管理,才能达到工程质量要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。