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摘要：粉喷桩是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。粉喷桩于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于80年代初引入此项技术。由于粉喷桩具有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优点，目前在高速公路建设领域应用得较为广泛。
关键词：粉喷桩；质量控制；细节
Abstract: The pile is to use special powder spraying mixing rig will cement powder curing agent injected in soft soil foundation, and the soft soil and curing agent forced stirring, use of curing agent and soft soil generated between a series of physical and chemical reaction, the soft soil form of a certain intensity ShuiNiZhuang body and the formation of the composite foundation of a construction method. Pile in the 1970 s by Japan and Sweden first were put forward, promotion and application, our country in the 80 s into the technology. Due to the pile has can effectively reduce the total settlement, can bear larger add lotus rate, the lateral deformation resistance ability strong, can greatly shorten the construction stage advantages in the present application in highway construction are more widely.
Key Words: pile; quality control; details
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
在以往的工程实践中，粉喷桩处理软土地基施工中常存在如下一些问题:水泥用量难控制；均匀性差、强度低；沉降得不到有效减少，达不到设计意图等影响了加固效果。因此，在施工过程中如何采取科学有效的质量控制措施，确保粉喷桩处理软基的加固效果，成了需要克服的难题。
1.粉喷桩的加固原理及特点
粉喷桩是加固软土地基的一种方法。所谓软土，一般是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低和抗剪强度很低的呈软塑一流塑状态的粘性土。软土主要是在静水或缓慢流水环境中沉积的以細颗粒为主的第四系沉积物。深层喷粉搅拌法，是以生石灰或水泥作为固化剂，用压缩空气通过喷粉搅拌机将其喷人周围软土，再通过搅拌叶片旋转搅拌使灰土混合，经过一系列的物理化学反应，形成有一定整体性、水稳性和一定强度的加固桩体，通常称之为粉喷桩。用水泥与软土搅拌混合加固，是水、水泥与粘土间物理化学反应的过程。水泥土的强度与水泥的化学成分及水泥的掺人量有关。普通硅酸盐水泥因其活性高，其加固效果优于其它品种。水泥土的无侧限抗压强度一般为0.3一4000kPa，它随水泥的掺人比的增加而增加。当掺人比<5%时，固化强度很低，故实际上水泥的掺人比以>5%为好。
2. 施工质量控制措施
2.1施工前的控制
加强对施工机械设备的检验。每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器，且记录器上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数；检查钻机的计量器和打印机的完好性、准确性。桩机上的气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定，不合格的仪表必须更换。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制。主机塔架上标每m的刻度线，以便通过目测掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。保证施工完桩体的竖直度能满足设计或规范要求，在主机塔架上挂一个重锤，通过钻机支腿的升降来调整主机塔架的竖直度，从而确保钻杆和桩体的竖直度。
加强对原材料的检验。施工所用的水泥必须有出厂合格证和试验报告；对每批进场的水泥必须经过试验室及时按频率检测水泥各种物理性能合格后才能使用。水泥进入工地后存放在水泥棚中，水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。为了避免水泥在棚中受潮，需在地面上搁置木板支架作支垫。水泥入库、出库后严格登记水泥台帐，以便在施工时能及时核对每天完成的喷粉桩数量和水泥用量是否相符。由于粉喷桩固化剂是水泥粉，为防止喷粉时堵管，不仅要保证水泥不受潮，还应该在储灰罐进口处设滤网，防止结块的水泥或杂物进入储灰罐。
2.2施工过程的质量控制
进行粉喷桩施工的场地，事先应预平整，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等并进行清表处理。场地低洼时，应先填粘性土，沟塘处需打设粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。
钻机就位的控制。钻机就位应严格按照设计桩位及规范要求，用铅锤吊线法调整钻杆和桅杆，使其保持垂直，桩位平面误差不得超过5cm，钻杆倾斜度要小于1.5%，以确保在钻进中不发生倾斜。且每台钻机必须设有专人操作。钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面的控制。下钻深度误差不得大于5cm，水泥损耗量平均不得大于1kg/m；粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层上(一般控制为qc=800kPa)，并且进入持力层50cm左右；持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时下钻速度和电流表的读数值来确定，这两个参数是在工艺试桩时由监理确定，当下钻速度是0.5m /min，电流值是额定电流值的125%以上，说明已进入持力层。
粉体计量控制。一是要保证喷粉的均匀性，掌握钻头的提升速度，则搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5s，提升前要有等待送粉到达桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况，具体时间由工艺试桩得出；二是从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间，方可提钻，停留时间由管道长度等确定。
复搅控制。钻头喷出的粉体往往呈脉冲状，若不充分搅拌，粉体在桩中呈现层状，形成一种“夹生”，这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌，使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等，并应尽量采用全桩复搅以保证质量。
2.3竣工阶段的检验控制
粉喷桩施工完成，应及时对其质量进行检测，这是事后质量控制的1个必须手段。
首先是对成桩7d的粉喷桩，随机按规定比例进行常规检测。要求除去桩头0.3——0.5 m表层水泥，进行外观检测，主要检测其桩体外观是否圆顺，水泥土搅拌是否均匀；用轻便触探仪对开挖出来的桩头进行强度检测，根据N10贯入10 cm的锤击次数或N10的贯入连续30 cm的锤击次数来判定桩头强度是否合格。不合格的桩，在成桩28d后进行钻芯取样检测。
接着是对成桩28 d的粉喷桩，随机按规定比例或对有怀疑的桩进行钻芯取样检测。取芯时，取芯位置应取在桩径1/3处，而不应取在桩中心处，因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间，成桩后中心部位强度较低，易造成桩体强度偏小的假象；钻孔取芯时要注意保持钻机平衡，避免因钻杆倾斜而造成斜孔，导致取芯失败；取芯长度应比桩长50cm左右，以检测桩底土性状。检测桩体粉喷是否均匀，桩体有无断粉现象，桩长是否达到设计要求。对粉喷桩的芯样进行加工，做无侧限抗压强度试验，应尽可能在芯样上中下3个部位各磨1组， 1组3个试件，用3个试件的代表值确定强度。
最后要对单桩和复合地基承载力进行检验。对某一处施工质量有疑问时，最终可以静荷载试验，检查复合地基承载力或单桩承载力，主要以复合地基承载力为主。静荷载试验场地不小于3点，取3点试验的代表值，检查其是否满足设计要求。在粉喷桩检测方法中，应以取芯试验为主，通过该方法，可以直观地掌握整个桩体的完整性，搅拌均匀程度，桩体垂直度，桩长是否达到持力层，含灰量的多少等质量资料。
3.对粉喷桩施工质量细节上的保障
细节往往是施工中容易被忽视的问题，但是确实决定质量的关键，因此在施工时必须对各细节给予重视。
如经常测量钻头直径。发现磨损变小，超过容许误差时，应及时调整或补强。钻头直径的磨损不得大于1cm，超过1cm的必须换钻头。喷粉提升到设计标高时，关闭送料阀，打开送气阀，原位慢速转动2min，以保证桩底喷灰均匀密实，避免桩底漏喷。桩顶设计标高与地面标高接近时，地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速。当喷粉即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒钟，以保證桩头均匀密实。在喷搅过程中，不得中途无故停机，如发生停电、断粉、堵塞等故障，应立即提出地面，进行检查，排除故障后，再钻到原停灰面以下1.0m后喷搅，以保证桩深连续性，不允许无灰提升。工程技术负责人和施工员在现场应随时检查各工序、记录、桩身等，及时整理资料。随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩，根据具体情况采取补救措施。
总结
总之，只有通过对施工各个阶段的管理和控制才能保证工程的质量，另外在施工的管理活动中还要充分发挥监理的作用，保证监理人员权力的独立性，这样才能及时的发现并解决问题。
参考文献
[1]周金鹏；粉喷桩加固高速公路软土路基的机理与设计[D]；南京理工大学；2003年
[2]林彤；粉喷桩加固软基的试验研究[J]；岩土力学；2000年02期
[3]林彤；粉体喷射搅拌桩桩身质量分析研究[J]；长江科学院院报；2003年01期
[4]杨建；徐健；振冲碎石桩法加固软土地基的应用[J]；山西建筑；2006年03期
关键词：粉喷桩；质量控制；细节
Abstract: The pile is to use special powder spraying mixing rig will cement powder curing agent injected in soft soil foundation, and the soft soil and curing agent forced stirring, use of curing agent and soft soil generated between a series of physical and chemical reaction, the soft soil form of a certain intensity ShuiNiZhuang body and the formation of the composite foundation of a construction method. Pile in the 1970 s by Japan and Sweden first were put forward, promotion and application, our country in the 80 s into the technology. Due to the pile has can effectively reduce the total settlement, can bear larger add lotus rate, the lateral deformation resistance ability strong, can greatly shorten the construction stage advantages in the present application in highway construction are more widely.
Key Words: pile; quality control; details
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
在以往的工程实践中，粉喷桩处理软土地基施工中常存在如下一些问题:水泥用量难控制；均匀性差、强度低；沉降得不到有效减少，达不到设计意图等影响了加固效果。因此，在施工过程中如何采取科学有效的质量控制措施，确保粉喷桩处理软基的加固效果，成了需要克服的难题。
1.粉喷桩的加固原理及特点
粉喷桩是加固软土地基的一种方法。所谓软土，一般是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低和抗剪强度很低的呈软塑一流塑状态的粘性土。软土主要是在静水或缓慢流水环境中沉积的以細颗粒为主的第四系沉积物。深层喷粉搅拌法，是以生石灰或水泥作为固化剂，用压缩空气通过喷粉搅拌机将其喷人周围软土，再通过搅拌叶片旋转搅拌使灰土混合，经过一系列的物理化学反应，形成有一定整体性、水稳性和一定强度的加固桩体，通常称之为粉喷桩。用水泥与软土搅拌混合加固，是水、水泥与粘土间物理化学反应的过程。水泥土的强度与水泥的化学成分及水泥的掺人量有关。普通硅酸盐水泥因其活性高，其加固效果优于其它品种。水泥土的无侧限抗压强度一般为0.3一4000kPa，它随水泥的掺人比的增加而增加。当掺人比<5%时，固化强度很低，故实际上水泥的掺人比以>5%为好。
2. 施工质量控制措施
2.1施工前的控制
加强对施工机械设备的检验。每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器，且记录器上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数；检查钻机的计量器和打印机的完好性、准确性。桩机上的气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过标定，不合格的仪表必须更换。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制。主机塔架上标每m的刻度线，以便通过目测掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。保证施工完桩体的竖直度能满足设计或规范要求，在主机塔架上挂一个重锤，通过钻机支腿的升降来调整主机塔架的竖直度，从而确保钻杆和桩体的竖直度。
加强对原材料的检验。施工所用的水泥必须有出厂合格证和试验报告；对每批进场的水泥必须经过试验室及时按频率检测水泥各种物理性能合格后才能使用。水泥进入工地后存放在水泥棚中，水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。为了避免水泥在棚中受潮，需在地面上搁置木板支架作支垫。水泥入库、出库后严格登记水泥台帐，以便在施工时能及时核对每天完成的喷粉桩数量和水泥用量是否相符。由于粉喷桩固化剂是水泥粉，为防止喷粉时堵管，不仅要保证水泥不受潮，还应该在储灰罐进口处设滤网，防止结块的水泥或杂物进入储灰罐。
2.2施工过程的质量控制
进行粉喷桩施工的场地，事先应预平整，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等并进行清表处理。场地低洼时，应先填粘性土，沟塘处需打设粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。
钻机就位的控制。钻机就位应严格按照设计桩位及规范要求，用铅锤吊线法调整钻杆和桅杆，使其保持垂直，桩位平面误差不得超过5cm，钻杆倾斜度要小于1.5%，以确保在钻进中不发生倾斜。且每台钻机必须设有专人操作。钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面的控制。下钻深度误差不得大于5cm，水泥损耗量平均不得大于1kg/m；粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层上(一般控制为qc=800kPa)，并且进入持力层50cm左右；持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时下钻速度和电流表的读数值来确定，这两个参数是在工艺试桩时由监理确定，当下钻速度是0.5m /min，电流值是额定电流值的125%以上，说明已进入持力层。
粉体计量控制。一是要保证喷粉的均匀性，掌握钻头的提升速度，则搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5s，提升前要有等待送粉到达桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况，具体时间由工艺试桩得出；二是从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间，方可提钻，停留时间由管道长度等确定。
复搅控制。钻头喷出的粉体往往呈脉冲状，若不充分搅拌，粉体在桩中呈现层状，形成一种“夹生”，这样的桩即使水泥掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌，使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等，并应尽量采用全桩复搅以保证质量。
2.3竣工阶段的检验控制
粉喷桩施工完成，应及时对其质量进行检测，这是事后质量控制的1个必须手段。
首先是对成桩7d的粉喷桩，随机按规定比例进行常规检测。要求除去桩头0.3——0.5 m表层水泥，进行外观检测，主要检测其桩体外观是否圆顺，水泥土搅拌是否均匀；用轻便触探仪对开挖出来的桩头进行强度检测，根据N10贯入10 cm的锤击次数或N10的贯入连续30 cm的锤击次数来判定桩头强度是否合格。不合格的桩，在成桩28d后进行钻芯取样检测。
接着是对成桩28 d的粉喷桩，随机按规定比例或对有怀疑的桩进行钻芯取样检测。取芯时，取芯位置应取在桩径1/3处，而不应取在桩中心处，因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间，成桩后中心部位强度较低，易造成桩体强度偏小的假象；钻孔取芯时要注意保持钻机平衡，避免因钻杆倾斜而造成斜孔，导致取芯失败；取芯长度应比桩长50cm左右，以检测桩底土性状。检测桩体粉喷是否均匀，桩体有无断粉现象，桩长是否达到设计要求。对粉喷桩的芯样进行加工，做无侧限抗压强度试验，应尽可能在芯样上中下3个部位各磨1组， 1组3个试件，用3个试件的代表值确定强度。
最后要对单桩和复合地基承载力进行检验。对某一处施工质量有疑问时，最终可以静荷载试验，检查复合地基承载力或单桩承载力，主要以复合地基承载力为主。静荷载试验场地不小于3点，取3点试验的代表值，检查其是否满足设计要求。在粉喷桩检测方法中，应以取芯试验为主，通过该方法，可以直观地掌握整个桩体的完整性，搅拌均匀程度，桩体垂直度，桩长是否达到持力层，含灰量的多少等质量资料。
3.对粉喷桩施工质量细节上的保障
细节往往是施工中容易被忽视的问题，但是确实决定质量的关键，因此在施工时必须对各细节给予重视。
如经常测量钻头直径。发现磨损变小，超过容许误差时，应及时调整或补强。钻头直径的磨损不得大于1cm，超过1cm的必须换钻头。喷粉提升到设计标高时，关闭送料阀，打开送气阀，原位慢速转动2min，以保证桩底喷灰均匀密实，避免桩底漏喷。桩顶设计标高与地面标高接近时，地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速。当喷粉即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒钟，以保證桩头均匀密实。在喷搅过程中，不得中途无故停机，如发生停电、断粉、堵塞等故障，应立即提出地面，进行检查，排除故障后，再钻到原停灰面以下1.0m后喷搅，以保证桩深连续性，不允许无灰提升。工程技术负责人和施工员在现场应随时检查各工序、记录、桩身等，及时整理资料。随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩，根据具体情况采取补救措施。
总结
总之，只有通过对施工各个阶段的管理和控制才能保证工程的质量，另外在施工的管理活动中还要充分发挥监理的作用，保证监理人员权力的独立性，这样才能及时的发现并解决问题。
参考文献
[1]周金鹏；粉喷桩加固高速公路软土路基的机理与设计[D]；南京理工大学；2003年
[2]林彤；粉喷桩加固软基的试验研究[J]；岩土力学；2000年02期
[3]林彤；粉体喷射搅拌桩桩身质量分析研究[J]；长江科学院院报；2003年01期
[4]杨建；徐健；振冲碎石桩法加固软土地基的应用[J]；山西建筑；2006年03期