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摘 要:水泥粉喷桩是近年来发展速度较快的一种地基处理技术，具有诸多的优点，目前在城市泵站地基处理中有所推广。本文结合佛山三水古灶排涝泵站工程实例，在介绍泵站地基处理方案的基础上，重点探讨了水泥粉喷桩的施工质量控制措施，并总结出一些个人体会，以供同行借阅。
关键词:水泥粉喷桩；软土地基；质量控制；加固效果
中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
古灶排涝区位于佛山市三水区乐平镇三江村古灶村民小组，排涝区内多为城市建设范围，建有佛山市三水中心科技工业区。三水中心科技工业区内有多个国家级和省级经济建设基地，一旦受淹，损失惨重。泵站基础坐落在(4)层淤泥质重粉质壤土上，土质为流塑状，微～弱透水性，属于工程地质条件较差的软土地基，承载力低。根据泵站不同部位建筑物对地基承载力的要求，对泵室及压力水箱段基础及前池段翼墙基础采用水泥粉体喷射搅拌桩地基加固处理。设计复合地基承载力为115.7kPa。
2 工程地质条件
根据地质勘察报告揭示的地质，场地层均属于第四纪全新世(Q4)，为冲淤积及人工填筑而成。在勘察深度范围内共分四层，分部如下：第(1)层：素填土(Q4ml)，层厚0.50～8.40m；第(2)层：粉土(Q4al)，层厚0.30～0.40m；第(3)层：重粉质壤土(Q4al)，层厚1.40～5.60m；第(4)层：淤泥质重粉质壤土(Q4al)。
3地基处理方案
该排涝站基础均座落于第(4)层淤泥质重粉质壤土上，天然地基承载能力仅70kPa，而泵室及前池翼墙基础设计基底压力分别达115.7kPa和110kPa，不满足设计要求，需采取加固处理措施。设计中比选了钢筋砼灌注桩、碎石振冲桩和水泥粉喷桩等方案，认为采用灌注桩需钻穿第(4)层到达持力层，由于该层淤泥厚度较大在勘察时未钻穿,施工起来是存在不确定因素；采用碎石振冲桩虽可解决承载力问题，但其抗渗性能差，易产生渗透变形，而本闸防洪期持水水头差又较大，水泥粉喷桩不仅可以提高地基承载力，抗渗性能好，而且造价低，只要严格按设计要求控制进尺，喷粉量，采用全程复搅使桩身均匀，该方案完全可以满足泵站的承载力和沉降要求。
4施工控制措施
粉喷桩地基加固技术成本低、工效快，曾大量运用于工民建工程，后因其喷粉量、搅拌均匀性等不易控制，一般重要建筑物特别是水平荷载较大的水利工程均不再推荐采用，该泵站主要是承受垂直荷载，如何保证施工质量是该泵站地基加固处理的关键所在。
4.1工艺性试桩
(1)为保证工程桩的成桩质量，在正式实施粉喷桩之前，均应按设计确定的初步施工工艺打设工艺试验桩。在工程范围外适当位置，根据设计先进行工艺桩试验，该泵站工程共布置了4根工艺性试桩，两根为一组，进行全程复搅。粉喷桩在桩底停留时间与喷灰口打开时间和喷灰管长度有关，工艺桩试验时，应确定在桩底原位旋转时间,确保提升时水泥干粉从桩底喷出。预搅下沉过程中当电流达到60A时，再钻进1.0m，可提升喷粉。
長 (2)工艺桩的水泥掺入量暂定为15%，然后根据桩情况，选择合理的搅拌时间、次数、喷粉提升速度等技术参数，确定粉喷桩的成桩工艺。
(3)工艺桩成桩3d后，即采用取芯法检测工艺桩的均匀性、连续性及桩身强度，根据确定的成桩工艺控制工程桩的施工质量。工艺性试桩所确定的参数，为施工、监理单位提供了操作性很强的量比指标，为保证工程质量提供了可靠的依据。
4.2工程桩施工
(1)设备就位：施工辅助设备，如大小灰罐、空压机等均安置在施工区域外，不能影响正常施工。考虑到工作效率，小灰罐要埋入地下，露出进料口，以便尽快倒入水泥，而且小灰罐距主机越近越好；为了保证电子秤准确称量，大灰罐一定要摆放平整。利用垂球整平桩机并将钻头对准桩位，确保工程桩桩身垂直。
(2)钻进：钻头对准桩位，整平，支撑牢固后，对各设备进行试运转，一切正常后，开启空压机正转钻进。
(3)喷粉、提升、搅拌：当钻进至设计桩底以上1.5m时，应即开启喷粉机提前进行喷粉作业，当钻头到达设计桩底时应控制钻头在桩底提升，空转30s后，当确认灰到达桩底时，以Ⅲ档提升钻杆(提升速度保持在0.8m/min为宜)，此时，钻头实行边提升、边喷灰、边搅拌的连续作业，使水泥与被加固土体充分拌和，水泥掺入量为50kg以上。当提升至桩顶标高以上50cm时，立即关闭送灰机，再重新复搅至桩底高程后以Ⅲ档提升到上次停灰面。若中间因故停机时，要进行复打。
(4)成桩：经过上述一个过程，即可完成一根桩，桩机可移位至下一根桩继续施工。
施工工艺流程见图：
水泥土搅拌桩工艺流程图
4.3施工中遇到具体问题的处理方法
粉喷桩制桩过程有人工操作和机械运转的因素，它直接受外部条件的影响，例如机械故障、地层的变化都会对成桩造成影响。譬如：喷灰机必须配有水泥计量装置，在施工中及时记录水泥的瞬间喷入量和累计喷入量。若发现喷灰量不足，应进行整桩复打，复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇到停电和机械故障等原因而中断喷粉，在恢复喷粉时，其重叠孔段长度应大于1.0m。当然，每项工程都有可能出现不同的问题，根据以往粉喷桩施工的经验，列出常见故障及其处理方法见表1。
表1施工中常见故障及处理方法
4.4施工质量控制措施
主要包括材料质量控制和成桩质量控制
(1)材料质量控制的具体措施是确保水泥质量。为确保工程质量，进场水泥应采用同一型号、同一生产厂家产品，中途不应随意更换。水泥复试必须合格后才能投入使用，进场水泥堆放必须采取防潮、防雨措施。
(2)成桩质量控制的具体措施是确保桩位尺寸偏差和桩身垂直度等符合设计图纸及施工规范要求、桩体的完整性、以及桩身喷粉量等满足设计要求。
a.整个制桩过程应确保边喷粉、边搅拌、边提杆的“三边”连续作业法。粉喷提升阶段确保喷粉连续，不允许有断粉现象发生，如遇断粉应立即进行补喷，补喷时重叠长度不得小于1.0m。
b.实际喷粉量应该满足15%，如过少必须补喷。
c.严格按图纸进行放线，严格执行测量复核制度，确保桩位准确无误，允许桩纵横轴线偏移±50mm。
d.定期检查成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期检查，其直径磨耗量不得大于20mm。并保证最小桩体直径不小于500mm。
e.保证桩身的垂直度，开钻前利用垂球检验钻杆的垂直度，成桩倾斜度＜1%。不定期用经纬仪抽查。
f.由于机械故障或停电等造成意外停机，而此刻制桩正在进行时，应待一切恢复正常后进行复打处理。对原桩进行复打与上次制桩位置重叠搭接，重叠长度不小于1.0m，若间隔时间超过24h，在原桩位附近增补2根桩进行处理。
g.若因地质原因，发现桩长相差过大时，应立即与监理、设计部门及建设单位联系，确定处理方案。
h.为满足设计要求的有效桩长，保证桩头保护层厚度为50cm，在确定标高的前提下，施工时按设计图中施工桩顶标高来确定停灰面。
i.成桩过程中保证喷灰量均匀，不得随意扳动喷灰闸阀，并保证灰罐密封严密，确保喷灰工作压力。
j.工程技术人员在施工过程中随机检查加固料用量、桩长及施工中出现的问题，并对出现的问题及时采取措施进行处理。
k.施工前，对操作人员进行详细技术交底，使他们熟悉设计意图、施工组织安排及操作程序。
l.施工中若发现场地土层发生较大变化而影响成桩质量时，应立即停止施工，及时与有关部门联系，协商解决方法。
4.5成桩质量检查
(1)每天应对成桩质量进行自检，内容如下：
①桩位位置、桩底标高；②喷灰量是否达到设计要求；③施工中有无异常情况发生及处理措施；④钻头直径是否符合要求；⑤轻便触探检验桩体质量；
(2)现场施工技术员应对当天成桩记录进行复查，技术负责人进行复核，且每周对成桩记录作一次综合检查。
(3)桩基施工完毕后，按监理工程师指示的其他检查内容进行检查。
(4)检查中若发现不符合要求的桩应根据位置和数量及时采取补救措施。
(5)轻型触探检验桩体质量。
4.6轻型触探
按照有关规范，对不少于2%桩数进行抽样检验，根据轻型触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看，当桩身24h龄期30cm贯入度的击数N10大于15击时，可以认为强度已能满足设计要求，要求进行全程錘击，在总共10根桩试验中，其锤击数N10均在16～24击之间，满足规定要求。
4.7试验结果为
单桩复合地基垂直承载力标准值fk≥120kPa,沉降s=4mm。试验结果表明，复合地基均满足设计地基承载力115.7kPa的要求。
5加固效果
排涝站天然地基承载力仅为70kPa，而泵室及压力水箱基础及前池翼墙基础基底压力分别达115.7kPa和110kPa，由于基底下卧层较厚，经计算采用水泥粉喷桩可以起到加固天然地基的目的。该排涝站主体完工已有五年多时间了，采用粉喷桩加固后，经沉降观测，闸室最大沉降量为9mm，前池翼墙为11mm，闸室与翼墙沉降差仅为2mm，且从沉降曲线分析，已趋于稳定，超预期达到了加固效果。
6结语与体会
通过探讨水泥粉喷桩技术在泵站软基处理中的应用可知，粉喷桩是一项可行的、安全的、经济的地基处理技术，适用的范围也比较广。同时，笔者也总结了以下几点注意事项：①施工人员应结合拟加固软土地层的厚度和承载能力大小，以确定粉喷桩技术能否适用；②为确保桩身的均匀性，应采用全程复搅工艺成桩；③由于粉喷桩的加固范围超出基础轮廓线范围，施工人员应在工程周围一定范围内均应布置护桩；④建设单位应组建一支高度责任感和高素质的施工队伍，提高监理工作质量，确保水泥粉喷桩加固工程的质量安全。
参考文献
[1] 宋胜华.浅析粉喷桩法在泵站软基处理中的应用[J].科技与企业.2011年第06期
[2] 宗政.水泥粉喷桩在软弱地基处理中的应用及质量控制[J].城市建设理论研究.2012年第16期
关键词:水泥粉喷桩；软土地基；质量控制；加固效果
中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
古灶排涝区位于佛山市三水区乐平镇三江村古灶村民小组，排涝区内多为城市建设范围，建有佛山市三水中心科技工业区。三水中心科技工业区内有多个国家级和省级经济建设基地，一旦受淹，损失惨重。泵站基础坐落在(4)层淤泥质重粉质壤土上，土质为流塑状，微～弱透水性，属于工程地质条件较差的软土地基，承载力低。根据泵站不同部位建筑物对地基承载力的要求，对泵室及压力水箱段基础及前池段翼墙基础采用水泥粉体喷射搅拌桩地基加固处理。设计复合地基承载力为115.7kPa。
2 工程地质条件
根据地质勘察报告揭示的地质，场地层均属于第四纪全新世(Q4)，为冲淤积及人工填筑而成。在勘察深度范围内共分四层，分部如下：第(1)层：素填土(Q4ml)，层厚0.50～8.40m；第(2)层：粉土(Q4al)，层厚0.30～0.40m；第(3)层：重粉质壤土(Q4al)，层厚1.40～5.60m；第(4)层：淤泥质重粉质壤土(Q4al)。
3地基处理方案
该排涝站基础均座落于第(4)层淤泥质重粉质壤土上，天然地基承载能力仅70kPa，而泵室及前池翼墙基础设计基底压力分别达115.7kPa和110kPa，不满足设计要求，需采取加固处理措施。设计中比选了钢筋砼灌注桩、碎石振冲桩和水泥粉喷桩等方案，认为采用灌注桩需钻穿第(4)层到达持力层，由于该层淤泥厚度较大在勘察时未钻穿,施工起来是存在不确定因素；采用碎石振冲桩虽可解决承载力问题，但其抗渗性能差，易产生渗透变形，而本闸防洪期持水水头差又较大，水泥粉喷桩不仅可以提高地基承载力，抗渗性能好，而且造价低，只要严格按设计要求控制进尺，喷粉量，采用全程复搅使桩身均匀，该方案完全可以满足泵站的承载力和沉降要求。
4施工控制措施
粉喷桩地基加固技术成本低、工效快，曾大量运用于工民建工程，后因其喷粉量、搅拌均匀性等不易控制，一般重要建筑物特别是水平荷载较大的水利工程均不再推荐采用，该泵站主要是承受垂直荷载，如何保证施工质量是该泵站地基加固处理的关键所在。
4.1工艺性试桩
(1)为保证工程桩的成桩质量，在正式实施粉喷桩之前，均应按设计确定的初步施工工艺打设工艺试验桩。在工程范围外适当位置，根据设计先进行工艺桩试验，该泵站工程共布置了4根工艺性试桩，两根为一组，进行全程复搅。粉喷桩在桩底停留时间与喷灰口打开时间和喷灰管长度有关，工艺桩试验时，应确定在桩底原位旋转时间,确保提升时水泥干粉从桩底喷出。预搅下沉过程中当电流达到60A时，再钻进1.0m，可提升喷粉。
長 (2)工艺桩的水泥掺入量暂定为15%，然后根据桩情况，选择合理的搅拌时间、次数、喷粉提升速度等技术参数，确定粉喷桩的成桩工艺。
(3)工艺桩成桩3d后，即采用取芯法检测工艺桩的均匀性、连续性及桩身强度，根据确定的成桩工艺控制工程桩的施工质量。工艺性试桩所确定的参数，为施工、监理单位提供了操作性很强的量比指标，为保证工程质量提供了可靠的依据。
4.2工程桩施工
(1)设备就位：施工辅助设备，如大小灰罐、空压机等均安置在施工区域外，不能影响正常施工。考虑到工作效率，小灰罐要埋入地下，露出进料口，以便尽快倒入水泥，而且小灰罐距主机越近越好；为了保证电子秤准确称量，大灰罐一定要摆放平整。利用垂球整平桩机并将钻头对准桩位，确保工程桩桩身垂直。
(2)钻进：钻头对准桩位，整平，支撑牢固后，对各设备进行试运转，一切正常后，开启空压机正转钻进。
(3)喷粉、提升、搅拌：当钻进至设计桩底以上1.5m时，应即开启喷粉机提前进行喷粉作业，当钻头到达设计桩底时应控制钻头在桩底提升，空转30s后，当确认灰到达桩底时，以Ⅲ档提升钻杆(提升速度保持在0.8m/min为宜)，此时，钻头实行边提升、边喷灰、边搅拌的连续作业，使水泥与被加固土体充分拌和，水泥掺入量为50kg以上。当提升至桩顶标高以上50cm时，立即关闭送灰机，再重新复搅至桩底高程后以Ⅲ档提升到上次停灰面。若中间因故停机时，要进行复打。
(4)成桩：经过上述一个过程，即可完成一根桩，桩机可移位至下一根桩继续施工。
施工工艺流程见图：
水泥土搅拌桩工艺流程图
4.3施工中遇到具体问题的处理方法
粉喷桩制桩过程有人工操作和机械运转的因素，它直接受外部条件的影响，例如机械故障、地层的变化都会对成桩造成影响。譬如：喷灰机必须配有水泥计量装置，在施工中及时记录水泥的瞬间喷入量和累计喷入量。若发现喷灰量不足，应进行整桩复打，复打的喷灰量仍不小于设计用量。若遇到停电和机械故障等原因而中断喷粉，在恢复喷粉时，其重叠孔段长度应大于1.0m。当然，每项工程都有可能出现不同的问题，根据以往粉喷桩施工的经验，列出常见故障及其处理方法见表1。
表1施工中常见故障及处理方法
4.4施工质量控制措施
主要包括材料质量控制和成桩质量控制
(1)材料质量控制的具体措施是确保水泥质量。为确保工程质量，进场水泥应采用同一型号、同一生产厂家产品，中途不应随意更换。水泥复试必须合格后才能投入使用，进场水泥堆放必须采取防潮、防雨措施。
(2)成桩质量控制的具体措施是确保桩位尺寸偏差和桩身垂直度等符合设计图纸及施工规范要求、桩体的完整性、以及桩身喷粉量等满足设计要求。
a.整个制桩过程应确保边喷粉、边搅拌、边提杆的“三边”连续作业法。粉喷提升阶段确保喷粉连续，不允许有断粉现象发生，如遇断粉应立即进行补喷，补喷时重叠长度不得小于1.0m。
b.实际喷粉量应该满足15%，如过少必须补喷。
c.严格按图纸进行放线，严格执行测量复核制度，确保桩位准确无误，允许桩纵横轴线偏移±50mm。
d.定期检查成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期检查，其直径磨耗量不得大于20mm。并保证最小桩体直径不小于500mm。
e.保证桩身的垂直度，开钻前利用垂球检验钻杆的垂直度，成桩倾斜度＜1%。不定期用经纬仪抽查。
f.由于机械故障或停电等造成意外停机，而此刻制桩正在进行时，应待一切恢复正常后进行复打处理。对原桩进行复打与上次制桩位置重叠搭接，重叠长度不小于1.0m，若间隔时间超过24h，在原桩位附近增补2根桩进行处理。
g.若因地质原因，发现桩长相差过大时，应立即与监理、设计部门及建设单位联系，确定处理方案。
h.为满足设计要求的有效桩长，保证桩头保护层厚度为50cm，在确定标高的前提下，施工时按设计图中施工桩顶标高来确定停灰面。
i.成桩过程中保证喷灰量均匀，不得随意扳动喷灰闸阀，并保证灰罐密封严密，确保喷灰工作压力。
j.工程技术人员在施工过程中随机检查加固料用量、桩长及施工中出现的问题，并对出现的问题及时采取措施进行处理。
k.施工前，对操作人员进行详细技术交底，使他们熟悉设计意图、施工组织安排及操作程序。
l.施工中若发现场地土层发生较大变化而影响成桩质量时，应立即停止施工，及时与有关部门联系，协商解决方法。
4.5成桩质量检查
(1)每天应对成桩质量进行自检，内容如下：
①桩位位置、桩底标高；②喷灰量是否达到设计要求；③施工中有无异常情况发生及处理措施；④钻头直径是否符合要求；⑤轻便触探检验桩体质量；
(2)现场施工技术员应对当天成桩记录进行复查，技术负责人进行复核，且每周对成桩记录作一次综合检查。
(3)桩基施工完毕后，按监理工程师指示的其他检查内容进行检查。
(4)检查中若发现不符合要求的桩应根据位置和数量及时采取补救措施。
(5)轻型触探检验桩体质量。
4.6轻型触探
按照有关规范，对不少于2%桩数进行抽样检验，根据轻型触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看，当桩身24h龄期30cm贯入度的击数N10大于15击时，可以认为强度已能满足设计要求，要求进行全程錘击，在总共10根桩试验中，其锤击数N10均在16～24击之间，满足规定要求。
4.7试验结果为
单桩复合地基垂直承载力标准值fk≥120kPa,沉降s=4mm。试验结果表明，复合地基均满足设计地基承载力115.7kPa的要求。
5加固效果
排涝站天然地基承载力仅为70kPa，而泵室及压力水箱基础及前池翼墙基础基底压力分别达115.7kPa和110kPa，由于基底下卧层较厚，经计算采用水泥粉喷桩可以起到加固天然地基的目的。该排涝站主体完工已有五年多时间了，采用粉喷桩加固后，经沉降观测，闸室最大沉降量为9mm，前池翼墙为11mm，闸室与翼墙沉降差仅为2mm，且从沉降曲线分析，已趋于稳定，超预期达到了加固效果。
6结语与体会
通过探讨水泥粉喷桩技术在泵站软基处理中的应用可知，粉喷桩是一项可行的、安全的、经济的地基处理技术，适用的范围也比较广。同时，笔者也总结了以下几点注意事项：①施工人员应结合拟加固软土地层的厚度和承载能力大小，以确定粉喷桩技术能否适用；②为确保桩身的均匀性，应采用全程复搅工艺成桩；③由于粉喷桩的加固范围超出基础轮廓线范围，施工人员应在工程周围一定范围内均应布置护桩；④建设单位应组建一支高度责任感和高素质的施工队伍，提高监理工作质量，确保水泥粉喷桩加固工程的质量安全。
参考文献
[1] 宋胜华.浅析粉喷桩法在泵站软基处理中的应用[J].科技与企业.2011年第06期
[2] 宗政.水泥粉喷桩在软弱地基处理中的应用及质量控制[J].城市建设理论研究.2012年第16期