粉喷桩施工中的质量控制方法

２０１１年第６期　西部探矿工程　２１　粉喷桩施工中的质量控制方法　高瑞桥　（郑州市水利建筑勘测设计院，河南郑州４５０００６）　摘要：粉喷桩是软土地基加固的一种方法。为了确保粉喷桩桩体的施工质量，从施工全过程、质量　控制、检验等几个方面对粉喷桩施工的质量控制问题进行探讨。　关键词：粉喷桩；施工质量；检测；控制　中图分类号：Ｕ４４３．１５文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏ０４—５７１６（２Ｏ１１）０６—００２１—０２　粉体喷射搅拌法（简称粉喷桩）是软土地基加固技术　１．２原材料的检验　的一种。于２Ｏ世纪７０年代首先由日本和瑞典分别提出　（１）粉喷桩所用水泥必须经过试验室抽检，满足规范　推广和应用，我国于２０世纪８Ｏ年代初引入此项技术。　的要求。每批水泥进场后，项目部实验室及时按频率抽　水泥粉等粉体加固料通过专用设备，用压缩空气将粉体　检，检测水泥各种物理性能。　喷人地基土中，再通过机械的强制性搅拌将其与软土充　（２）水泥的堆放应该符合防雨防潮的要求，严禁使用　分混合，使软土硬结，形成具有整体性较强、水稳性较好、　过期受潮结块变质的水泥。　有一定强度的柱体，起到加固地基的作用。这一技术适　（３）水泥入库、出库后严格登记水泥台账，以便在施　用于处理淤泥、淤泥质土、含水量较高的粘土、粉质粘土　工时能及时核对每天完成的喷粉桩数量和水泥用量是否　和粉土等，处理效果显著；对杂填土、冲填土和人土填土　相符。　等软土地基也有加固效果。在施工过程中无振动、无污　１．３进行工艺试桩　染，对周围环境无不良影响，目前已广泛应用于铁路、公　不同地段具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确　路工程、工业民用建筑等的地基基础处理中。然而由于　保粉喷桩加固地基收到预期的效果，在粉喷桩施工前必　近来粉喷桩施工质量不易控制，常存在如下一些问题：水　须进行工艺试桩，试桩数量不少于５根。试桩的目的是：　泥用量难控制；均匀性差强度低；沉降得不到有效减少，　（１）提供满足设计喷粉量的各种操作参数。如管道　达不到设计意图；甚至还有沉降量反而增大了等，影响了　压力、灰罐压力、钻机提升速度、钻进速度和搅拌速度等。　加固效果。因此，在施工过程中技术人员采取何种科学　（２）验证搅拌均匀程度及成桩直径。　（３）确定该地质条件下，符合质量要求的合理掺灰　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。就粉喷桩施工质量的控制问题进　量。　行探讨。　（４）确定该地质条件下，合理的工艺流程。　１粉喷桩施工前的质量控制措施　（５）确定进入持力层的判别方法。　１．１施工机械设备的检验　２粉喷桩施工中的质量控制措施　（１）每台桩机须配置可以控制桩身每米喷粉量的记　２．１施工放样控制　录器。　施工前，根据设计参数在施工平面画布桩图，依布桩　（２）桩机上的气压表、转速表、电流表、电子秤，必须　图放出施工区域大样，在每区域按设计桩距进行桩位放　经过标定，不合格的仪表必须更换。　样。放样顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩须　（３）每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个　间隔。　２．２桩端持力层控制　０．５ｋｇ重的吊线锤，并画上垂直线。　（４）在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目　粉喷桩宜尽量打至持力层上，并且进入持力层５０ｃｍ　的深度。　左右。在施工过程中，桩底设计标高往往与持力层并不　（５）钻头直径的磨损量不得大于ｌｃｍ。　致，施工单位容易出现桩长以设计标高控制的现象，如　一＊收稿日期：２０１０－０８－０２　作者简介：高瑞桥（１９７５一），男（汉族），河南中牟人，工程师，现从事水利工程地基处理技术工作。　２２　西部探矿工程　２０１１年第６期　在桩尖下尚留几米软土，根据科研成果，则会有较大的工　后沉降量，由于排水不畅，预压很长时间也很难稳定。因　此粉喷桩实际施工桩长应按进入持力层控制。判别是否　进入持力层的方法可由钻机钻到最深时的下钻速度和电　流表的读数来判定，当钻杆钻进时电流表读数明显上升　时，说明已进入持力层。　２．３粉体计量控制　粉喷桩的质量好坏与水泥掺入量的多少及喷粉的均　匀性有直接的关系，因此，如何来计量粉体是控制的关　键。目前一般较为常用的是电子称重法与钻机深度相结　合的计量装置，它能在记录上反映深度相对应每延米的　喷粉量总灰量等。粉体计量控制主要应注意以下两点：　（１）要保证喷粉的均匀性，关键是掌握好钻头的提升　速度。因水泥喷入为人工控制，必须避免出现为满足每　米喷粉量的要求，施工人员根据记录器显示凑数字，而人　为导致的喷粉不均匀现象。　（２）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。　２．４复搅控制　水泥与土搅拌均匀程度是关系到粉喷桩桩体强度的　关键因素。大量的施工实践已充分证明粉喷桩复搅与不　复搅的质量相差甚大。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。当桩长较长土体天然　含水量较高粘性时，应采用“二喷二搅”的施工工艺，即：　钻进一钻至桩底后慢挡提升喷灰搅拌至停灰面一钻进复　搅复喷至桩底一提升搅拌至停灰面一移位，防止出现“沉　桩”现象。　３喷粉桩施工后的质量检测措施　由于喷粉桩施工量大面广，且是隐蔽工程，现有粉喷　桩施工机具无法自动地、准确地控制喷粉桩施工质量。　因此，如何对粉喷桩施工质量进行检测，实施粉喷桩施工　过程中质量的有效控制，是软基处理工程没有解决而迫　切需要解决的问题，也是广大工程技术人员一直在探索　和研究的问题。目前粉喷桩质量检测方法主要有以下几　种：　（１）挖桩检查法是目前软基设计规范规定的方法，要　求按桩总数２　的取样频率挖桩检查桩的成型情况，然后　分别在桩顶以下５０ｃｍ、１５０ｃｍ等部位砍取足尺桩头，进　行无侧限抗压强度试验并进行外观检测，检查是否圆顺、　水泥土是否密实、搅拌是否均匀等。　（２）轻便触探仪触探法也是规范规定的方法。粉喷　桩就其桩身荷载传递来看，桩轴力自上而下逐渐减少，最　大桩轴力位于桩顶下２～３倍桩直径的深度范围内，桩顶　以下的部分桩段因上覆土压力小或施土不慎而不密实或　喷粉不均匀，以至影响质量，因此质量检验的重点一般都　放在桩顶以下４．０ｍ范围内，应在早期进行，一般龄期不　超过５～７ｄ。由于贯人深度的限制，此法往往只能对桩头　及桩身的上部强度做出评价。　（３）静载试验法能根据桩承载力的大小定性地确定　桩体质量。该方法是在保持加固后的结构和张度状态　下，分别在单桩或复合地基上逐级施加荷载，观测其变形　特性的原位试验，它所反映的是单桩或复合地基中应力　一应变一时间的综合性状，利用静载荷试验成果可以客　观地评价单桩与复合地基的承载力，但由于测试费用较　高，每个工程只能抽检很少数量。　（４）钻孔取芯法采用地质钻机对粉喷桩进行连续取　粉喷桩的桩芯样检验桩体强度和搅拌的均匀性。这是目　前粉喷桩质量检测中常用的方法，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的均匀　程度桩体垂直度桩长是否达到持力层含灰量的多少等。　取芯时，取芯位置应取在桩径１／２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；取芯长度应比桩长长５０ｃｍ左右，以检验桩底土　性状。钻孔取芯法能较好地反映粉喷桩的整体质量，但　该方法也存在检测时间长、钻孔费用高等问题。　４结束语　粉体喷射搅拌法加固软土地基是一种经济有效的方　法，粉喷桩和桩间土在变形协调作用下，共同承担上层结　构的荷载，提高了地基的承载力和减少了变形。粉喷桩　施土中应确保均匀的喷灰量和水泥土搅拌的均匀性，才　能有效地保证粉喷桩的质量。但由于粉喷桩桩身强度难　以保证均匀，所以对其质量检验应以单桩或复合地基的　静载荷试验成果为依据，其它检测方法仅作为辅助检验　手段。粉喷桩处理软弱地基具有施土速度快、造价低等　优点，随着设计理论、施土工艺和检测手段的不断提高，　更有效地发挥这种地基加固法的作用，具有很高的经济　效益。　参考文献：　Ｅｌｉ　ＪＧＪ７９－－２ｏｏ２建筑地基处理技术规范［ｓ］．　Ｅ２］江正荣，朱国梁，江微徽，等．建筑施工手册ＥＭ］．北京：中国　建筑工业出版社，１９９８．　Ｅ３］顾晓竹，钱鸿缙，等．地基与基础ＥＭ］。北京：中国建筑工业出　版社，２００３．