公路施工粉喷桩施工工艺实践

　　厦门市海沧大道位于海沧区嵩屿街道东部，起点始于嵩屿码头，终点止于马青路鳌冠村段，全程与厦门本岛隔海相望。道路全长8.2km，为城市Ⅰ级主干道，路面宽度50m，其中含机动车道(12.25m×2m)、人行道(5.0～5.5m)及旅游专用车道(9.0m)。海沧大道沿途为滨海滩涂地带，地形平坦，地面标高-2.7～0.00m(黄海零点，下同)，退潮时大部分裸露，涨潮时淹没水深为3.0～5.0m。道路沿线的地基为流塑～软塑状态的淤泥，工程性质极差，不能满足路堤荷载对地基的要求，一定要进行软基处理。根据各路段不同的地质情况，设计采用了砂井预压及粉喷桩两种方案对路堤软基进行了处理。其中K1+100～K1+820段路基软基处理采用粉喷桩施工工艺。其土层状态为表层1.0～2.5m厚硬塑层;下方为5.0～14.8m厚软、流塑层(海相沉积淤泥土);最后为持力层基岩。

　　2.2施工方案设计

　　本工程设计粉喷桩桩径为48.9cm，间距为1.48m，以梅花桩型设置。桩长设计以穿透软、流塑层进入持力层50.0cm以上为原则，设计长度为6～16m。用于粉喷桩施工水泥为42.5#普通硅酸盐干粉水泥，设计水泥土28d内无侧限抗压强度在1.21MPa以上。

　　2.3施工顺序

　　粉喷桩施工顺序主要为：施工准备及钻机就位→钻机钻进及喷粉搅拌提升→提升至设计标高后复钻、复拌→提升至标准高度后停机。依据上述施工顺序，在粉喷桩施工工艺实施过程中，首先施工人员应准备施工场地工程地质报告、土工试验报告、粉喷桩设计桩位图、原地面高程数据表、室内配比试验报告等资料。随后进行场地平整作业，若遇场地低洼或凹凸不平情况，施工人员可回填黏性土或铺设砂土、碎石垫层;若施工地表硬度不足，则可采用钢板铺设的方式，避免机械设备失稳对施工效果产生影响。同时施工人员可准备施工机具进行机械设备组装作业，并调整试桩施工参数。调整后获得的试桩施工参数如表1所示。在确定粉喷桩试桩施工参数之后，施工人员可将深层搅拌机运输至施工位置，预搅下沉至设计标高。在设备定位工作完成后，施工人员可依据电机启动→送气施工→依次钻进的流程逐层钻进。依据该工程地质特点，施工人员可采用正转预搅拌下沉的方法，逐步调高钻进速度。钻机速度一般需维持在VI挡或者V挡，电流在50～80A，电压维持在350～380V，钻机钻进速度在0.78—1.48m/s，对应转速应在45—76r/min。随后在钻进下降至设计深度后调低钻进速度，开始喷粉搅拌作业。在粉喷搅拌作业开始前期，施工人员应严格控制粉体计量精确度，以保证水泥粉喷施均匀度[2]。在具体粉喷搅拌作业开始时，施工人员可结合钻机深度，利用电子计量秤控制喷粉量。随后在加固料上升至特定高度时进行回转喷粉，维持慢速率原地搅拌。若搅拌料运输至灰口位置，则可逐步均速搅拌提升。同时喷干水泥粉至地面以下0.48m位置，为保证喷粉效果，在喷粉深度<3.0m时，可控制喷粉压力在0.35～0.45MPa之间;若喷粉深度>3.0m，则可控制粉喷压力在0.30～0.35MPa。在水泥粉喷施完毕后，在水泥桩上部4.8m位置重复搅拌1/3桩长或者1/2桩长。同时关闭送料阀门，启动送气阀门，向管内输送气体，依据重复搅拌速度，重新搅拌提升至地面30.0cm[3]。考虑到桩上部强度要求较高，施工人员可进行多次搅拌提升作业。并在水泥桩距离地面下方0.48m位置，由上部向下部回填水泥土或者4.8%灰土。将回填土压实后关闭搅拌机械，进行下一水泥桩的施工。需要注意的是，在第二次喷浆搅拌过程中，施工人员应在关闭送气阀门、启动送料阀门的基础上，向管内输送水泥干粉6s。依据施工规范，重新搅拌至桩底后加快搅拌速度。若公路粉喷桩施工段地质条件较差，施工人员可在二次提升至原地面0.78～1.48m后进行二次喷粉搅拌作业。

　　3公路粉喷桩施工质量检测及控制

　　3.1公路粉喷桩施工质量检测

　　(1)在施工过程中，施工人员应随机抽查加固料使用剂量。并结合设计要求，对桩长、复搅长度等关键参数进行分析，如喷桩延米数量、桩基领料数量、搅拌桩成型情况、机架钻杆倾斜度等。同时根据异常情况及时制定异常方法处理措施。(2)在粉喷桩成桩一个星期内，施工人员可在成桩浅部开挖0.48～0.52m深度桩头，目测观察粉喷桩成桩均匀程度，并采用工具测量粉喷桩直径。一般来说，为保证成桩效果，应保证整体检查频率在10%以上，同时相关人员可在成桩一个星期内采用轻便触探仪，在桩径方向1/4位置进行触探。(3)在粉喷桩成桩四个星期后，施工人员可在桩体上部至桩顶下方50cm、100cm、150cm位置分别截取桩体，在施工现场开展足尺桩身无侧限抗压强度实验。每一施工地点检测频率应在2.0%以上。同时施工人员以取芯的方式并结合轻便触探仪，与甲方合作对桩长及强度进行检测[4]。(4)为确定粉喷桩施工效果，施工人员可在粉喷桩施工位置设置沉降环，在路基中心线、路肩基地位置设置观测点。依据公路粉喷桩施工标准要求，对路基填土进行分层填筑观测，观测频率为1次/d。在整体施工结束之后施工人员可每周进行两次观测，直至桩体强度达到稳定为止。

　　3.2公路粉喷桩施工质量控制

　　(1)在粉喷桩施工工艺实施前期，施工人员应开展地质考察工作。结合施工设计方案开展成桩实验，并完整记录实验结果。同时粉喷桩施工场地应尽量无水分淤积，必要情况下可设置排水设施。如在水泥桶与地面间可设置16cm左右间隔，在间隔位置可设置排水设施，以避免空气水分淤积对水泥性能的不利影响。(2)在具体施工过程中，由于每一操作环节对数据误差要求较高。因此，工程技术人员应严格依据既定数据设置后续施工方案。同时加强钻井深度、气压气流、下钻速度的观测，避免数据偏差过大对施工效果产生影响。而在软土地基钻设期间，应定期清理钻杆，避免异物进入钻杆堵塞水泥粉运输通道，影响喷粉作业顺利进行。(3)现场施工管理人员可安排专门人员负责搅拌机下沉、提升时间记录作业，以便控制搅拌机下沉、提升作业误差在5.0s以内。在搅拌机提升前期，施工人员应预留输出送水泥粉至桩底的时间;若钻头高度提升至距离地面25.1cm时，可直接关闭喷粉设备并持续搅拌。同时为避免淤泥在孔壁上形成孔洞，在搅拌桩重复搅拌时应避免进行喷粉作业。若桩身已出现质量问题，则施工人员可在12h内进行补喷。并控制补喷干粉与以往干粉重叠长度在1.0m以下;若喷粉难度较大，无法判定喷粉长度，施工人员可依据设备电流变化数据进行判断。(4)若出现异常情况，如淤泥返出数量超出0.50m3或者粉喷桩桩长发生明显变化，施工人员必须及时报告相关技术人员[5]。并依据刻度线要求，对相关模块喷射桩位置进行记录标注。同时若出现喷浆量不足或者停电、灰管堵塞等情况，施工人员应将钻头提升至地面下30.0cm位置停止喷灰，并采用水泥土人工回填夯实措施。(5)在粉喷桩施工工艺实施过程中，水泥粉储罐容量应在一根桩用灰量的基础上增加50.0kg。若储罐储量无法满足阶段喷粉桩施工要求，施工人员应立即停止施工作业。

　　4结束语

　　综上所述，粉喷桩施工工艺在我国公路施工中已得到广泛的应用，在具体公路工程实践中也取得了突出的效果。因此，在公路工程软土地基施工过程中，工程管理人员可借鉴其他公路工程优秀施工经验，结合本工程施工需求，合理应用粉喷桩施工工艺的。同时在整体施工环节制定完善的质量检查及监督对策，保证粉喷桩施工工艺应用效果。

　　参考文献

　　[1]訾士海，刘学生.粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用[J].中华建设，2017(4)：160-161.

　　[2]王荃.粉喷桩在公路软土地基处理中的应用[J].交通建设与管理，2020(3)：168-169.

　　[3]阳晓明.粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用研究[J].科技创新与应用，2017(7)：236-237.

　　[4]孙红艳.粉喷桩处理滨海新区公路软土地基施工工艺探讨[J].建筑机械，2017(6)：195-196.

　　[5]刘美玲.粉喷桩加固技术在公路施工中的应用[J].黑龙江交通科技，2017(3)：39-40.

　　《公路施工粉喷桩施工工艺实践》来源：《低碳世界》，作者：徐文锐