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粉喷桩处理软土地基施工工艺控制

1 粉喷桩试桩工艺 
  由于该工程施工的粉喷桩数量多,施工范围广,为掌握相关技术参数和机械参数,为大面积施工提供依据,指导工程施工,1999年11月,在该标C匝道进行试桩,共试桩12根,试桩情况如下。 
  1.1 施工机械及材料的选择 
  粉喷桩机采用国产PH-5型桩机,选用1.0立方米的固化剂罐,并配有灰罐架、供料器及电子称量系统,空压机选用XK型,容量为1。0立方米,固化剂选用普通硅酸盐425#水泥。 
  1.2 基本施工参数的确定 
  桩径为50cm,间距为1.3m,梅花型排列,钻进速度为0.5~0.8m/min,提升速度为0.5~0.8m/min,搅拌速度为30~50r/min,喷灰压力为0.2~0.4mpa。 
  1.3 掺灰量的确定 
  喷入量按50kg/m、60kg/m、70kg/m三种掺入量各试桩4根,分别成桩7d,开挖桩头1.5m进行外观检查,28d进行抽芯强度检查,采用60kg/m及70kg/m两种掺入量均取得良好的效果,施工后的桩身呈可塑一塑状。与原土中流动性一软塑状有机土及淤泥相比,加固效果较明显。根据试桩结果,选用60kg/m水泥的喷入量,掺入量为19%。 
  1.4 施工工艺的确定 
  过加强现场质量监控,明确施工工艺,确定喷粉桩复搅拌深度和进入持力层电流值。 
  2 粉喷桩施工工艺 
  2.1 在施工范围内,清除原地面20~30cm表土,低洼处回填粘土或粗砂,并初压整平,地表过炊应采取阴谋诡计止机械行走或施工时的沉陷或失稳的措施,测量平整后的地面标高。 
  2.2 安装机具,备料 
  安装深层搅拌机、储料罐、供灰泵等工作平台 储料罐的设置应综合考虑以下因素:1)减少施工影响及搬迁资料;2)防止离桩机过元,管道过长而减少喷粉的压力,一般应以50~80m的管道长度为宜。施工选用的水泥,石灰等必须符合国家标准,具有出厂质量保单及试验报告。水泥应按规定的试验频率取样试验,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥,在进入贮灰罐时都应过4目/cm的筛,以防止堵塞。 
  2.3 搅拌机就位对中 
  施工机械就位后,调整钻要及导向架,保证钻杆的垂直偏差1.5%,检查钻头直径,其磨损1cm,钻头对中偏差5cm,检查校核钻杆的长度及深度显示仪,记录储罐读数钻杆的初始标高。 
  2.4 预搅下沉 
  启动搅拌钻机,保持0.5m/min、转速30r/min,边旋转边钻进,同时开动空压机送风,防止钻进时堵塞喷灰口。由于电流值的大小与地层地质情况、钻进速度均有关系,故应以稳定的钻速电流值为准,以确定桩底的地质情况。 
  2.5 提升喷粉 
  钻进至设计桩长或持力层50cm后,开启送灰系统。由于水泥粉送到桩底的时间因管道的长短产生一个时间差,一般滞后于提升时间,故应确保在水泥到达桩底后方能提升。提升的速度应略小于钻进的速度,保持稳定的喷入量,同时应注意压力表是否有异常变化,防止管道漏气或堵管。如喷粉过程中出现堵管或施工机械故障,应在停断处1m范围内进行重新喷粉搅拌。当钻头提升到离地面0.5m时,改为慢速提升,停止送风;提升到地表后,停止送气。 
  2.6 复搅下沉 
  为使加固料与软土搅拌均匀,在提升喷粉后进行复搅,复搅下沉及提升的速度根据试桩确定为0.5m/min;提高桩身上部速度,适应荷载应力传递,复搅深度一般为桩长的1/3,桩长不足5m要整桩复搅。 
  3 施工检查及记录 
  施工过程中,应随时检查钻进速度、提升速度、喷粉压力、喷入量参数,重点检查搅拌深度,水泥的用量、喷入的连续性;定期检查钻头直径,校核深度显示仪,并对每根桩做详细记录。 
  4 质量检测 
  4.1 一般质量检测方法 
  粉喷桩软基处理质量检测,包括两方面内容1)桩的外部质量检测,包括检测桩位、桩径、桩距等外型尺寸;2)桩的内部质量检测,包括桩身的连续性和均匀性、水泥土胶结密实程度、强度以及单桩承载力等。粉喷桩质量检测常用方法有开挖检查法、轻型动力触探法、静力触探法、钻探取芯法、静载试验法、应力波反射法和水电效应法等,对桩身的质量、搅拌的均匀性、连续性进行检测和评定。 
  4.2 综合质量检测法 
  单一的检测方法较难综合评价粉喷桩软土地基处理效果和客观地反映复合地基的承载力,因此,工程中笔者用了轻型动力后观测的联合检测方法,以评定粉喷桩地基处理的质量。 
  轻型动力触探可以反映成桩质量预先进行检测,对成桩质量进行预期评价;然后开挖检查,对成桩的外形,桩径、桩距进行检测,观测桩头水泥土的搅拌均匀性及密实性;再通过28d及90d的抽芯取样,确定水泥土的强度,同时检测桩身的水泥土胶结情况及连续性,通过静载试验综合评价喷粉桩处理软基的整体效果;在施工完成后的填土过程中,埋设沉降板进行沉降观测,作为填土过程中路基稳定性及填土速率的控制指标。通过该方法的结合应用,对粉喷桩施工质量取得全面的评价。 
  5施工中常见问题的处理 
  5.1 施工中钻进困难,电机跳动,电流值偏高。其原因大都是钻进时遇到石块或土质过硬,此时庆减慢钻进速度和旋转速度,同时判断是否为地层变异,提前进入持力层。 
  5.2 桩头下陷。原因是於泥层变化大,局部呈流塑状,含水量高,原地层经搅动后出现塌陷、压缩强烈串孔现象。该类地层复杂,处理时先用粘土或砂土回填密实,重新搅拌后同喷粉施工。相邻桩可要用跳开间隔施工法,避免施工对邻近桩造成影响。 
  5.3 堵管断桩。造成堵管的原因有两个:一是水泥中有结块,堵塞管道或喷嘴;二是钻头钻进时遇腐木或其他异物,缠绕堵塞喷嘴。其处理方法是提升钻头,清理喷嘴或管道。水泥入罐前应过筛,清除水泥中的结块,同时注意检查管道压力情况。 
  5.4 喷粉量不足。当管道过长时,将使喷入压力减小,喷体发送器送灰不均匀,造成桩下部灰量少,上部灰量多;或是提升速度过快,也会造成喷入量不足,其处理方法是控制提升速度和喷粉压力,检查储罐,减少送灰管道的长度及空压机的压力。 
  5.5 桩底含灰量少。其原因是钻进到桩底提升时,在水泥尚未达到桩底的情况下提前提升。其处理方法是增加桩底空转送灰时间或是复喷桩底1m范围内桩身。 
  5.6 施工中桩基的偏位及倾斜。这是由场地不平、局部软弱、机械原因以及施工中遇到异常地质所致,导致导向架倾斜。处理方法是重新调整钻机的平台及支垫钻要,保证钻机的平整及钻杆的垂直对中。 
  6 结语 
  6.1 水泥粉喷桩在广州市北二环高速公路c25合同段软基处理中的总体质量良好,加固效果明显,其施工操作简单,施工进度快,对周围环境影响小。 
  6.2 粉喷桩施工过程中,通过施工前“试桩”工艺确定相关参数及工艺,加强对粉喷桩施工艺监控,从而达到对粉喷桩施工质量的有效控制。 
  6.3 与其他软基处理方法相比,粉喷桩强度形成快,地基沉降小,能减少预压时间,加快后续施工的进度。 
  6.4 目前的检测方法中,存在着检测内容单一的缺点,无法对喷粉桩质量形成综合评价,应联合采用多种检测方法,全面评价软基处理效果。 
  参考文献 
  [1]中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范(TB10113-96). 
  [2]江苏省高速公路建设指挥部.粉喷桩施工质量的检验与评判方法. 

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