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1、水泥粉喷桩处理软基的质量控制1、引言水泥粉喷桩是“水泥粉体喷射搅拌桩”的简称，就是用改制的螺 旋钻机将钻头钻至设计的土层深度，用压缩空气将水泥粉经钻杆内孔 输送至钻头上，边喷粉边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提 升搅拌机，使水泥与软土搅拌在一起，使之发生化学反应，形成桩体 的方法，用于提高地基土的承载力和稳定性。粉喷桩于20世纪70年 代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于20世纪80年代 初引入此项技术。由于粉喷桩具有能有效减少总沉量、承受较大的加 荷速率、抗侧向变能能力强、可大大缩短施工期等优点，目前在软基 处理领域应用得较为广泛。但由于其是地下隐蔽工程，影响质量的因 素较多
2、，容易出现工程质量问题，因此必须加强粉喷桩的施工及监理 质量控制。2、施工准备阶段的质量控制2.1原材料的质量控制粉喷桩水泥一般选用325或425的普通硅 酸盐水泥或矿渣水泥。施工中所用的水泥的品种和标号应符合设计要 求。对购进水泥，采用承包人自检和监理抽检的方式进行复核验证， 满足规范的要求，必须具有厂家保质单位和出厂试验报告并经监理工 程师查验，并尽量不采用那些产量小、质量不稳定的小水泥厂生产的 水泥。水泥入罐时应经筛网过筛，最大粒径不超过5mm,不得含有纸 屑、塑料布、垃圾等杂物。监理试验室也应随机分批对所使用的水泥 材料进行抽验，确保水泥材料质量。另外水泥的堆放应该符合标准、防潮的要求
3、，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。2.2机具设备的性能控制深层搅拌机是施工的关键。粉喷桩机严 禁使用非定型产品或自行改装设备，进场的设备必须是性能良好的能 显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力的压力表和计量水 泥喷入量的电子秤（或电脑计量装置）。所有的电流表、压力表和电 子秤（或电脑计量装置）等量器、衡器具必须经过计量部门标定，合 格后方可用于工程施工。2.3测量放样的控制为保证水泥粉喷桩加固软土工程质量，要严 格按设计要求布点定位。因此，应将施工场地事先予以整平，清除障 碍物。监理工程师应会同施工单位对工程导线点水准点进行复测，在 满足设计文件精度后，办理现场交桩手续。施工单位
4、根据控制点及水 准点按方格网平差放样，用钢尺量距。按要求控制定位偏差，并填写 放样报验单，提交监理工程师审核批准。监理工程师应进行复测检查， 确保放样准确。施工单位应派专人做好工程控制桩、水准点及放样测 量记录并对施工所测放的轴线及桩位布置点加以妥善保护以便后用。 把安全工程师站点加入收藏夹2.4施工前进行室内配比试验在施工前，取含水量较大的地点取 样进行室内配比试验，测定软土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有 机质含量、有机质含量、PH值和不同掺入量水泥土各龄期的无侧限 抗压强度，以检验粉喷桩加固该种软土的适用性和设计掺灰量下的桩 身强度能否达到设计要求。在试验过程中，监理人员应进行全过程旁
5、站监督或进行平行试验，以保证试验结果准确可靠。2.5施工前必须进行工艺试桩水泥与土搅拌是否均匀是影响水泥 粉喷桩加固效果的关键因素之一。因此在粉喷桩大面积施工前应进行 施工工艺性试验。通过试验确定适合该场地的各种操作技术参数并以 此掌握该场地条件下的成桩经验。根据水泥粉喷桩施工特点，工艺性 试验应达到以下目的。（1）提出满足设计水泥喷入量的各种操作参数，如钻机提升速 度、搅拌叶片旋转速度、管道压力、灰罐压力等；（2）检验水泥的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量；（4）了解钻进及提升的阻力情况，并提出相应的实施措施；（5）确定进入持力层的判别方法。3、施工阶
6、段的质量控制粉喷桩属地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿在施工的全过程，并 应坚持全方位全过程的施工监理。各施工标段承包人必须对粉喷桩质 量、进度负责，每台钻机必须有专人操作。在施工过程中，现场旁站 是监理最主要的工作，旁站监理应熟悉施工工艺和各项施工参数，并 对施工过程进行全过程，全方位、全天候的旁站。粉喷桩主要施工工艺为：清理场地f填筑排水坡f测量定位f粉 体喷射搅拌机械就位f预搅下沉f喷粉搅拌提升至离地面0.3m处f 重复搅拌下沉f重复搅拌提升直至离地面0.3mf关闭搅拌机械。（1）施工开始前，将原地面整平至粉体搅拌桩施工高程处，清 除桩位处地上、地下的一切障碍物，对于河塘及构造物处的粉喷桩，
7、应先回填粘性土，碾压至一定的压实度并有一定的排水坡。(2) 钻机就位应严格按照设计桩位及规范要求，用全站仪或经 纬仪定位，并用水平尺在钻机杆或转盘的两正交方向检验垂直度和水 平度，桩位平面误差不得超过5cm，钻杆倾斜度要小于1.5%.监理人 员还应检查主机各部的连接、液压系统、电气系统、喷粉系统各部安 装调试情况及灰罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整 紧固工作，灰罐应按设计投料量投一次料打一根桩，以确保成桩质量， 灰罐装满后，进料口应加盖密封，排除异常情况后方可施工。(3) 严格控制钻孔下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩 长度和喷粉量达到规定要求。深度误差不得大于5cm，水泥损
8、耗量平 均不得大于1kg/m.粉喷桩要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力 层，并深入硬土层50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据 钻进时电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上 升，说明已进入硬土层，如能持续50cm以上则说明已进入持力层。 旁站监理人员应注意观察钻杆上标注的刻度，确保已钻至设计桩长。(4) 搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差 不得大于5s，提升前要有等待送粉到达桩底的时间，防止出现提升 却未喷粉的情况，具体时间由工艺试桩得出。在桩上部1/3范围内应 重复搅拌一次，并且复搅长度不足5m的，按5m施工。特别需要指出 的，对于软土天然含水量大于7
9、0%的地段，要求复搅长度应贯穿软土(5) 在成桩过程中，如发生意外影响桩身质量时，应在12h内采取补喷措施，补喷重叠长度以不小于1.0m为宜。特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设，新桩距报废桩的距离不能 大于桩距的15%。（6）提钻喷粉结束后，应采取复搅措施，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很大。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。
10、 第二次搅拌时不喷粉，复搅长度同桩长。复搅下钻、提升的速度同第 一次。旁站人员对复搅深度应严加监督以保证桩身长度。复搅完成后， 用5%石灰土或水泥土回填桩顶以上50cm坑凹，钻机移至另一桩位继 续施工。4、施工后检测阶段的质量控制粉喷桩施工完成后，应按规定频率进行外观鉴定、取芯、无侧限 抗压强度、单桩及复合地基承载力试验。检测时，现场监理应全过程 旁站，对取芯、单桩及复合地基承载力试验的桩，应由监理工程师指 定。对检测发现的问题，如未穿透软土层、部分断灰、喷灰不均匀、 强度不足等，应严格进行加密、补桩等处理。4.1外观鉴定在成桩7天内，以2%的检测频率，将桩体开挖 0.5m-1.0m，目测检查
11、桩体成型情况。要求：（1）桩体圆匀，无缩颈和凹陷现象；（2）粉体搅拌均匀，凝结体不松散；（3）群桩桩顶齐平。4.2钻探取芯法钻孔取芯试验可以较全面的反应桩身材料的密实 度、桩身的连续性、桩身物理尺寸等完整桩身质量的基本信息。可靠 准确地评价桩身质量。钻探取芯法要求提供检测报告并保存全部岩 H-H1芯0（1）粉喷桩钻探取芯法的主要技术指标取芯时间：28d；取芯位 置：沿着桩1/4轴线垂直钻进；钻头类型：采用金刚石合金钻头，钻 头直径89mm 一 108mm；钻进方法：采用冲水循环回转钻进；回次进 尺：每一回次控制在1m 一 1.5m；（2）钻探取芯法应描述的内容桩号、成桩日期、检测日期、检 测位
12、置、设计喷灰量；岩芯颜色、喷粉均匀程度、胶结程度、有无断 桩、缩颈、岩芯状态（长柱状、短柱状、塑性体或散体碎块）等岩芯 采取率、标贯击数、岩芯目测坚硬程度。4.3轻型动探法在成桩7天以内可采用轻型动力触探检测粉喷桩 的强度。轻型动探仪的指标为锤重10吨、贯入杆直径2.5cm、落距 50cm.检测时可用风钻配合，用风钻在1/4直径处先打一个孔，然后 用轻型动探法检测。利用轻便触探仪检测粉喷桩比较简单。它一方面，能初测预估粉 喷有效桩身强度，另一方面,又能通过现场天然地基及桩身强度对比， 确定粉喷桩处理地基的效果。但该法探测深度最大不超过4m,这是 该法的不足之处。另外，在地质情况较好，如淤泥夹砂
13、或填砂路处，粉喷桩桩头的强度大，利用轻便触探较困难；而且从喷粉桩本身，触 探范围有限（中心约有一个10cm左右的盲区）。如遇喷粉量不均匀， 则强度强弱不一，反之，强度高会使触探向弱方向偏移，导致人为判 断错误。4.4无侧限抗压强度法在成桩28d后，在室内无侧限抗压试验仪 上,对原状水泥土样进行无侧限抗压强度测试，并同时测定其变形指 标。另外，在现场也可采用压桩法检测粉喷桩的强度，压桩法是把桩 体挖开2m，在0.5m、lm、1.5m处分别切割三个试件，试件直径50cm, 高50cm，要求切制得比较完整，个别不完整的面要求用水泥浆补平， 然后在现场用简易的加压设备将试件压坏，测得桩体的无侧限抗压强
14、 度，现场测定值尚需进行校正。4.5载荷试验静载试验是比较直观，成果可靠的检测方法，在被 测试的地基安置一定规格的平板，在板上逐级施加静力荷载，并测出 各荷载作用下的沉降量，绘出荷载一一沉降关系曲线。根据此曲线确 定地基承载力进行计算水泥土的变形模量，分析水泥土的特性。试验采用压重平台反力装置，慢速维持荷载法。当加载值未超过 设计值时，变形小于0.1mm/h时认为沉降稳定，当加载值超过设计值 时，变形小于0.2mm/h认为沉降稳定。单桩承载力和单桩复合地基承 载力的最终加载均应达到2倍的设计值。当沉降急剧增大，土被挤出 或压板周围出现明显裂缝；或累计沉降量大于压板宽度或直径的 1/100时，可以终止试验。
