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摘 要首先概述了我国公路软土地基处理的措施，在此基础上提出了桩基在软土地基处理中的应用及优势，并以粉喷桩处理软土地基为例探讨了公路工程中桩基施工质量控制措施。
关键词粉喷桩；施工；质量控制
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0128-01
1公路工程施工中路基的主要难题
在软土地区修建高速公路，沉降和稳定是技术上的两大难题，关系着工程的安全、施工进度、工程质量等至关重要的问题。近些年，随着我国软土地基处理手段的经验不断丰富，我国对软土地基的处理有了较大的提高。主要有以下几种：
图1公路软土地基处理方法分类
经过大量的工程实践表明，其中各种软基处理方法有其自身的特点及实用性，对于工期较紧的工程，利用水泥土搅拌桩复合地基处理软土取得良好的效果，但处理费用相对较高；对于现在的工程一般均是工期很紧，特别是高速公路的建设，因此水泥土搅拌桩，其中作为水泥搅拌桩的主要方法粉喷桩已经成为高速公路软土地基处理中使用最普遍的方法。
2粉喷桩加固软土地基机理及施工工艺
2.1粉喷桩加固软土地基机理
软土与水泥采用机械拌和加固的基本原理，它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料，使其与原位软弱土混合、压密，通过加固料，与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用，使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基，提高软土地基承载力，减少地基沉降量。主要有以下几个方面：
1）水泥的水解和水化反应：硫酸钙与铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种被称为“水泥杆菌”的化合物，这种反应迅速，反应结果把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，并具有膨胀作用，这对于高含水量的软粘土的强度增长有特殊意义。2）离子交换和团粒化作用：软土中的胶体颗粒表面带有钠离子Na+或钾离子K+，它们能和钙离子ca2+进行当量吸附交换，使较小的颗粒形成较大的土团粒，从而使土体的强度提高。3）硬凝反应：随水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过上述离子交换的需要量后，在碱性的条件下使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应。4）碳酸化反应：水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反应也能使水泥土增加强度。
2.2施工方法
1）施工程序：测量放线一平整场地~桩机定位~钻进喷浆下沉至设计深度~搅拌上升一重复搅拌喷浆钻进下沉及设计深度~重复提升搅拌机移位。各工序必须严格按试桩后规定的程序进行操作施工，满足成桩的质量要求。2）浆液的制备：按规定配合比和预先计算好的单桩浆液体用量配置水泥浆，配置过程中严格掌握搅拌时间、水灰比等参数。3）喷钻机自动纵横向移位，调整钻机钻杆垂直度，使钻机钻杆倾斜度不大于1%，钻头对准孔位。4）启动搅拌钻机，同时打开发送器前面的控制阀，钻头正向旋转，实施钻进作业，湿喷桩钻进时宜直接喷浆，并尽量一次喷足浆量。下沉钻头钻进时，应控制速度，须根据土质软硬，按预定参数选择档位.施工过程中时时注意电流的变化及时换档实施钻进作业。5）钻至设计孔底标高后停钻，同时关闭发送器前面的控制阀。6）启动搅拌钻机，反向旋转提升钻头，如下钻时喷浆不足应同时打开发送器前面的控制阀，按需补充量向被搅动的疏松土体喷射水泥浆即进行第二次喷浆，边提升边喷射边搅拌，尽可能搅拌均匀，使软土与水泥浆充分混合，喷射量与提升速度应匹配，提升时不能使用快档，宜选择中慢档提升，保证搅拌均匀。要求每提升20mm，搅拌轴转动不少于1圈。7）当钻头提升至离原地面30cm左右时，发送器停止向孔内喷水泥浆，钻头提升至地面项。8）重复启动搅拌机，钻头正向旋转，钻至设计标高后停钻，再次反向旋转提升钻头，边提升边搅拌至园地面，进行复搅，复搅次数不得少于两次（复搅一次是指喷浆结束后，钻头从桩顶下钻搅拌至桩底后提升搅拌至桩顶这一过程）。9）移动钻机至新孔位重复以上的过程。
3粉喷桩桩基施工质量控制
3.1施工前提基础
沿线清表工作展开时，施工所需的机械、材料、设备、人员、试验仪器及所需的原材料等均要到场或准备就绪。导线点复测，标高、横断面复测已部分完成，路线中、边桩放样工作已完成，粉喷桩所需试验资料已做好，现场场地平整工作以完成，已具备粉喷桩（湿喷）试桩的前提条件。采用的水泥质量、规格应符合设计要求；水泥宜采用普通水泥或矿渣水泥，应是国家免检产品，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。对非免检厂生产的水泥，应分批提供有关标号、安定性等试验报告。施工前必须进行成桩试验，应达到下列要求，并取得以下技术参数：1）满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等。2）确定搅拌的稳定性。3）掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施。4）根据地层、地质情况确定复喷范围，成桩工艺性试验桩数不少于5根。
3.2施工注意事项
湿喷桩机必须配备能够自动记录、打印处理深度、每0.1～0.25米水泥用量、复搅深度、水泥浆比重的电脑监测记录装置，如损坏，必须及时进行更换。采用32.5强度等级的普通硅酸盐水泥，水泥应保证质量，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。制浆时，水泥浆拌和时间不得少于3分钟，制备好的水泥浆不得离析、沉淀，水泥浆存放时间不得大于2个小时，存放时间超过2小时的水泥浆应予废弃。已制好的水泥浆在倒入存浆池时，应加筛过滤，以免浆内结块。湿喷桩施工中途如遇停电、喷浆管堵塞等机械故障而不得不中断时，应标明钻杆所处的深度，标明原因，迅速排除故障，重新喷浆，在接头处重叠长度应大于1米，如间隔时间超过12小时，该根未完成桩作报废处理，重新进行打设，新桩与报废桩外边缘的距离不大于设计桩距的15%。为保证湿喷桩成桩质量，湿喷桩全程复搅次数不得少于2次。钻机喷浆时应根据走浆时间确定下钻或提升喷浆时间。做好现场施工的原始记录工作。安排专人掌握。施工中详细记录桩位号，施工时间、桩径、水灰比、水泥浆注入量、钻进复搅次数等各项指标，真正反映施工中的全过程。在正常施工中前台搅拌喷浆提升下钻次数和速度必须与试桩标定的工艺参数一致，后台供浆停机时，必须及时通知前台停机以防断桩缺浆，联络信号要明确。
参考文献
[1]龚晓南.地基处理技术发展与展望[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2004.
[2]邓永锋,刘松玉,洪振舜.水泥土搅拌桩复合地基变形模量确定的一种新方法[J].公路交通科技,2005.
[3]刘海军.粉喷桩工程质量影响因素及控制方法分析[J].路基工程,2004.
关键词粉喷桩；施工；质量控制
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0128-01
1公路工程施工中路基的主要难题
在软土地区修建高速公路，沉降和稳定是技术上的两大难题，关系着工程的安全、施工进度、工程质量等至关重要的问题。近些年，随着我国软土地基处理手段的经验不断丰富，我国对软土地基的处理有了较大的提高。主要有以下几种：
图1公路软土地基处理方法分类
经过大量的工程实践表明，其中各种软基处理方法有其自身的特点及实用性，对于工期较紧的工程，利用水泥土搅拌桩复合地基处理软土取得良好的效果，但处理费用相对较高；对于现在的工程一般均是工期很紧，特别是高速公路的建设，因此水泥土搅拌桩，其中作为水泥搅拌桩的主要方法粉喷桩已经成为高速公路软土地基处理中使用最普遍的方法。
2粉喷桩加固软土地基机理及施工工艺
2.1粉喷桩加固软土地基机理
软土与水泥采用机械拌和加固的基本原理，它是利用压缩空气向软弱土层中输送石灰、水泥等粉状加固料，使其与原位软弱土混合、压密，通过加固料，与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等一系列物理化学作用，使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土，它与原位软弱土层组成复合地基，提高软土地基承载力，减少地基沉降量。主要有以下几个方面：
1）水泥的水解和水化反应：硫酸钙与铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种被称为“水泥杆菌”的化合物，这种反应迅速，反应结果把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，并具有膨胀作用，这对于高含水量的软粘土的强度增长有特殊意义。2）离子交换和团粒化作用：软土中的胶体颗粒表面带有钠离子Na+或钾离子K+，它们能和钙离子ca2+进行当量吸附交换，使较小的颗粒形成较大的土团粒，从而使土体的强度提高。3）硬凝反应：随水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过上述离子交换的需要量后，在碱性的条件下使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应。4）碳酸化反应：水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反应也能使水泥土增加强度。
2.2施工方法
1）施工程序：测量放线一平整场地~桩机定位~钻进喷浆下沉至设计深度~搅拌上升一重复搅拌喷浆钻进下沉及设计深度~重复提升搅拌机移位。各工序必须严格按试桩后规定的程序进行操作施工，满足成桩的质量要求。2）浆液的制备：按规定配合比和预先计算好的单桩浆液体用量配置水泥浆，配置过程中严格掌握搅拌时间、水灰比等参数。3）喷钻机自动纵横向移位，调整钻机钻杆垂直度，使钻机钻杆倾斜度不大于1%，钻头对准孔位。4）启动搅拌钻机，同时打开发送器前面的控制阀，钻头正向旋转，实施钻进作业，湿喷桩钻进时宜直接喷浆，并尽量一次喷足浆量。下沉钻头钻进时，应控制速度，须根据土质软硬，按预定参数选择档位.施工过程中时时注意电流的变化及时换档实施钻进作业。5）钻至设计孔底标高后停钻，同时关闭发送器前面的控制阀。6）启动搅拌钻机，反向旋转提升钻头，如下钻时喷浆不足应同时打开发送器前面的控制阀，按需补充量向被搅动的疏松土体喷射水泥浆即进行第二次喷浆，边提升边喷射边搅拌，尽可能搅拌均匀，使软土与水泥浆充分混合，喷射量与提升速度应匹配，提升时不能使用快档，宜选择中慢档提升，保证搅拌均匀。要求每提升20mm，搅拌轴转动不少于1圈。7）当钻头提升至离原地面30cm左右时，发送器停止向孔内喷水泥浆，钻头提升至地面项。8）重复启动搅拌机，钻头正向旋转，钻至设计标高后停钻，再次反向旋转提升钻头，边提升边搅拌至园地面，进行复搅，复搅次数不得少于两次（复搅一次是指喷浆结束后，钻头从桩顶下钻搅拌至桩底后提升搅拌至桩顶这一过程）。9）移动钻机至新孔位重复以上的过程。
3粉喷桩桩基施工质量控制
3.1施工前提基础
沿线清表工作展开时，施工所需的机械、材料、设备、人员、试验仪器及所需的原材料等均要到场或准备就绪。导线点复测，标高、横断面复测已部分完成，路线中、边桩放样工作已完成，粉喷桩所需试验资料已做好，现场场地平整工作以完成，已具备粉喷桩（湿喷）试桩的前提条件。采用的水泥质量、规格应符合设计要求；水泥宜采用普通水泥或矿渣水泥，应是国家免检产品，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。对非免检厂生产的水泥，应分批提供有关标号、安定性等试验报告。施工前必须进行成桩试验，应达到下列要求，并取得以下技术参数：1）满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等。2）确定搅拌的稳定性。3）掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施。4）根据地层、地质情况确定复喷范围，成桩工艺性试验桩数不少于5根。
3.2施工注意事项
湿喷桩机必须配备能够自动记录、打印处理深度、每0.1～0.25米水泥用量、复搅深度、水泥浆比重的电脑监测记录装置，如损坏，必须及时进行更换。采用32.5强度等级的普通硅酸盐水泥，水泥应保证质量，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。制浆时，水泥浆拌和时间不得少于3分钟，制备好的水泥浆不得离析、沉淀，水泥浆存放时间不得大于2个小时，存放时间超过2小时的水泥浆应予废弃。已制好的水泥浆在倒入存浆池时，应加筛过滤，以免浆内结块。湿喷桩施工中途如遇停电、喷浆管堵塞等机械故障而不得不中断时，应标明钻杆所处的深度，标明原因，迅速排除故障，重新喷浆，在接头处重叠长度应大于1米，如间隔时间超过12小时，该根未完成桩作报废处理，重新进行打设，新桩与报废桩外边缘的距离不大于设计桩距的15%。为保证湿喷桩成桩质量，湿喷桩全程复搅次数不得少于2次。钻机喷浆时应根据走浆时间确定下钻或提升喷浆时间。做好现场施工的原始记录工作。安排专人掌握。施工中详细记录桩位号，施工时间、桩径、水灰比、水泥浆注入量、钻进复搅次数等各项指标，真正反映施工中的全过程。在正常施工中前台搅拌喷浆提升下钻次数和速度必须与试桩标定的工艺参数一致，后台供浆停机时，必须及时通知前台停机以防断桩缺浆，联络信号要明确。
参考文献
[1]龚晓南.地基处理技术发展与展望[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2004.
[2]邓永锋,刘松玉,洪振舜.水泥土搅拌桩复合地基变形模量确定的一种新方法[J].公路交通科技,2005.
[3]刘海军.粉喷桩工程质量影响因素及控制方法分析[J].路基工程,2004.