技术市场 粉体喷射水泥搅拌桩在软土路基 施工中的应用 潘若遇 （中建三局一公司基础设施公司，湖北【摘武汉４３００００） 要】本文结合工程实例，介绍了粉喷桩的加固原理、特点及设计要点，详细介绍了水泥粉喷桩的施工工艺和质量控制措 施，为类４ｇ．Ｉ．程提供一定参考。 【关键词】公路；粉喷桩；施工 一、工程概况 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 某高速公路软基淤泥埋深为５ｍ～７ｍ，局部达１４ｍ，含水量 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 在５０％以上。原设计为普通填土路堤，后经专家组多次现场考 的过程。水泥土的无侧限抗压强度一般为３００ｋＰａ￣４０００ｋＰａ，它 查后定为软土路基，采用粉喷桩进行加固处理，粉喷桩间距为 随水泥掺入比的增加而增加。当掺入Ｌｇｄ，于５％时，固化强度很 １．２ｍ、０．９ｍ，桩径为０．５ｍ，呈梅花状布置。淤泥埋深大，含水量 低，故实际上水泥的掺入比以大于５％为好。 高，局部有涌水现象，道路狭窄，排水困难，施工难度大，设计喷 粉量为５０ｋｇ／ｍ。 二、粉喷桩的加固原理及特点 三、粉喷桩加固设计要点 （１）确定加固范围及桩长根据基础底面尺寸及软土范围决 定加固范围，同时，根据软土层厚度决定粉喷桩的长度，一般情 深层喷粉搅拌法，是以生石灰或水泥作为固化剂，用压缩 况下，桩底应伸至软土层底部；（２）初步选定桩间距及桩数按地 空气通过喷粉搅拌机将其喷入周围软土，再通过搅拌叶片旋转 基承载力要求，初选粉喷桩的间距，从而确定所需桩数，且粉喷 搅拌使灰土混合，经过一系列的物理化学反应，形成具有一定 桩一般按等边三角形布置；（３）粉喷桩的复合地基计算研究及 修仍然是个新生事物，在该项目手段的实施上，仍然存在不同 在线监测还是其他手段的电力设备检测，最重要的目的都是获 程度的不完善，尤其是在检修周期的制定上。状态检修并不是 取数据信息。数据信息的收集和整理是状态检修步骤中的第一 简单的以延长检修周期为目的，有些状态的电力设备反而需要 步，也是最关键的一步，是状态检修规程的导则和制定本设备 缩短检修周期，才能保证设备安全运行。在明确检修目的的方 检修周期的基础。所获得的数据需要应用在同类设备的制造、面，要改变传统“一刀切”的模式定期的批量检修，而要根据设 投入运行和维护、检修等各个环节中，因此重复测定的、精确测 备的运行状态分类计划制定检修模式。（２）确定设备的初始状 定数据，并作合理的数据记录和整理，对今后设备的状态评价 态。状态检修不仅仅是要保证设备维持在正常的状态运行，还 做出对比标准，有非常重要的作用。 要保证设备在投入运行的初期不存在缺陷，否则，再次的检测 维修也仅仅是保持在最初的缺陷状态；另外，在对设备初始状 四、电力状态检修未来改进的方向 电力状态检修在今后的发展过程中，需要着重力量在以下 态的掌握，要包括对设备的铭牌标记、试验数据或者出厂试验 的方面：（１）状态检修范围。目前状态检修的主要设备范围包含 情况以及运行状况的数据。（３）不断掌握新状态检修规程。在传 变压器、输电线路和断路器等，在今后的状态检修进程的推进 统的电力检修管理模式下，我国的电力行业执行的是ＤＬ／Ｔ５９６ 脚步中，要讲状态检修手段应用到所有的一次设备中区，而且 标准，现在若改为状态检修手段，则要改变相应的评价标准。但 部分地区、省的电力公司已经在着手此项工作。（２）思想观念转 是由于该技术仍然处于研究型领域，在评价标准方面尚待完 变。在定期检修向状态检修转变的过程中，要关注工作人员的 善。在执行状态检修规程时要时刻关注最新的试验规程，确保 思想观念转变情况，只有重视人才的力量，才能更快地发展状 ３）专业人员培训。在状态检修过程中，人员素质 在实践中保持与研究领域的更新速度。（４）区分状态检修和在 态检修技术。（线监监测的区别。状态检修的重要手段之一就是在线监测，但 的高低决定了状态试验数据的准确性，在全面实行状态检修的 是在线监测又不是获取电力设备状态数据的唯一途径，不能将 改善工作中，要加大对工作人员的技术培训力度，配合电力检 两者简单的划分为一对一的关系。反之，状态检修也并非完全 修的改革。 建立在在线监测的数据结果上，若电力设备并未安装在线监测 是由于目前的技术应用和监测设备的不完全，导致目前的状态 术．２０１０（３） 参 考 文 献 ｌ】朱钰，陈瑞国，郝建成．浅谈电力设备状态检修［Ｊ］．东北电力技 系统，其仍然可以进行状态检修，只是利用不同的手段而已。但 【２】康晓，浅谈电力设备的状态检修【Ｊ】．科技资讯．２００６（３４） 监测只能依靠在线监测技术做辅助。（５）重视收集信息。无论是 【企业导报２０１１年第１８期 ２８１ 技术市场 ｉｎ／ａｉｒｎ）； 工程实践表明，粉喷桩的力学性能介于刚性桩与散体材料桩之 度ｆ钻头直径（ｍ９。除选择合适的粉体喷出量外， 间，属柔性桩（或半刚性桩），设计计算的关键在于合理确定桩 同时还必须控制加固料输送系统的风压及风量的大小。风压及 应力比的大小；经国内外试验成果比较，在进行复合地基承载 风量的大小取决于现场施工的深度、搅拌头的组合形式、粉喷 力和沉降计算时，桩土应力比宜取４～８。 四、施工方案 口的直径和数量，以及搅拌头的提升速度等 若风压、风量过 小，则孔深时送粉困难，喷粉口容易堵塞，当粉体喷出量较大 粉喷桩进行大量施工前，必须进行成桩试验（成桩工艺性 时，水泥携带能力欠佳；若风压过大，则容易将粉体喷向地表， 试验桩不得少于１０根），并取得钻进速度、提升速度、搅拌速 导致成桩时水泥沿桩体轴线方向分布不均匀。控制加固料输送 度、喷气压力、单位时间喷入量等各项技术参数。粉喷桩的施工 系统风压及风量的大小，对于提高粉喷桩施工质量十分重要。 方法如图１所示。 机就位 提升 六、质量检验 （１）外观检查。施工结束后，对开挖露出的桩段，应直接量 测桩径，用打击物冲击并观察，判断桩身连续性及灰土拌和的 均匀性。（２）室外试验。开工前按设计要求制作试验桩，进行粉 图１粉喷桩施工示意图 （１）施工准备及钻机就位。调查施工场地，施工中应注意高 喷桩的现场载荷试验，确定设计参数及单桩强度。施工结束后， 压线的影响。采用反铲及人工清理并挖除地表腐植土、草皮、杂 从开挖露出桩段切取试件，进行室内立方体强度、无侧限抗压 草等，根据粉喷桩布置范围及间距，在现场用木片定出每个桩 强度以及压缩等试验，从而检验粉喷桩强度与变形模量是否满 的位置。对机械无法通行的地方采取铺设砂砾层等方法来保证 足要求。 机械通行。钻孔机就位后，平面定位偏差不得大于５ｃｍ，对正桩 七、质量保证措施 位，调平钻机机身，同时采用吊线垂的方法检测钻杆是否垂直， （１）开工前及时进行土样试验、加固料试验和水泥土比例 保证钻杆的垂直度，并对计算机控制设备进行安装与调试，启 试验，确定每米的喷灰量，并做１Ｏ根试验桩，以掌握该施工场 动钻机下钻，待搅拌钻头接近地面时，启动空压机，准备钻进。 所的各种制桩技术参数；（２）严格控制钻头下沉和提升速度，保 （２）钻杆下沉及钻进结束。钻机就位检查无误后，开启粉喷钻机 证加固范围内每一深度都得到充分的搅拌，严格按要求进行复 开始钻进，钻进速度应均匀，当下钻中遇到局部障碍时，实行慢 拌；（３）随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评 速钻进，或提出钻头，以改进钻头；钻至设计标高后停钻。（３）喷 定，不合格的桩应根据具体情况采取补救措施；（４）选取一定数 粉、搅拌及提升。钻到设计孔深时，关闭送气闸门，喷送水泥，一 量的桩体开挖，并检查桩体外观质量、搭接质量和整体性；（５） 旦确认水泥已到桩底，提升搅拌钻头，钻头钻至设计深度时，应 施工中严格控制钻机提升速度与管道压力；（６）喷粉开始时，应 有２ｍｉｎ￣５ａｉｒｎ的停滞时间，保证水泥到达桩底，整个制桩过程 将电子秤显示置零，使喷粉在电子计量显示下进行，喷粉时，记 一定要保证边喷粉边提升，连续作业，严格控制提升速度，确保 录人员应随时观察电子秤的变化显示，以保证各段喷粉均匀； 喷气压力大、单位桩长喷粉量大时，应开通灰罐进气阀，以对料 长度，严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业；（８）桩身根 均匀提升、均匀喷粉、均匀搅拌。当空气湿度大、粉体流动性差、 （７）严格控制喷粉标高和停粉标高，不得中断喷粉，并确保桩体 罐加压，若出现断粉，则应及时补喷，补喷重叠长度不得小于 据设计要求在地面以下１／３＂＂１／２桩长并不小于５ｍ的范围内必 ０．５ｍ，当钻头提升至地面３０ｃｍ时，发送器停止喷粉，同时打开 须进行重复搅拌，使水泥与地基土均匀拌和，一旦发现喷粉量 送气阀在原标高处转动２ｍｉｎ，确保桩头密实，然后对桩身上部 不足，应整桩复打，若遇停电、机械故障等原因，喷粉中断时。必 １／２范围内再次重复搅拌两次，以确保桩身质量。（４）成桩。当钻 须复打，复打时重叠长度应大于Ｉｍ。 头提升至距地面３０ｃｍ￣５０ｃｍ时，关闭粉体发送器，以避免粉 粒溢出地面或向空中喷发与飞散。 五、施工中加固料（水泥）输出量的控制 通过对粉喷桩处理工艺的分析，可得如下结论ｔ一是粉喷 桩加固软土地基时，应首先根据试验段软土层的厚度及地基承 载力要求，通过试验桩确定粉喷桩的长度、桩间距及其他技术 复合地基中水泥的含量是影响地基承载力的关键因素。一 参数；二是施工过程中，钻机的平面定位、钻杆的垂直度、单位 般情况下，水泥含量越高，复合地基的无侧限抗压强度就越高。 桩长喷粉量及提升速度等方面必须满足规范和设计要求；三是 为此，在粉喷桩加固软土地基的施工中，应根据粉喷桩承载力 施工结束后，对粉喷桩进行外观检查，并切取试样进行立方体 的特点控制水泥输出量，以提高粉喷桩成桩质量。应该指出的 强度、无侧限抗压强度及压缩等试验，以控制粉喷桩的施工质 是，控制水泥输出量不能一概采用加大单桩水泥消耗总量的办 量。 法。这不但缺乏科学性，而且还会导致水泥沿成桩轴向分布远 离实际要求的现象，进而影响成桩质量，并造成浪费。为控制水 泥输出量，对于直径一定的粉喷桩来说，粉体发送器单位时间 参 考 文 献 内粉体的喷出量应由下式来确定：ｑ＝盯 ｖ・ｐ・Ｑ ： Ｄ２ｖ・ 斗 ［１］ＪＴＪ０１７－９６．公路软土地基设计与施工技术规范［Ｓ】 ［２］刘景政，杨素春，钟冬波．地基处理与实例分析［Ｍ］．北京：中国建 ｐ・ａ ，式中：ｑ——加固料的喷出量（ｔ／ａｉｒｎ）；Ｐ——软土的容 筑工业出版社，１９９７ 量（ｔ／ｍ３）；ａ ——水泥渗入比，由设计确定；ｒ钻头提升速 ［３１叶书麟．地基处理［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社。１９９８ ２８２企业导报２０１１年第１８期
