【摘要】粉喷桩施工工艺在公路施工中的应用不仅可以提高公路软土地基承载能力，而且可以降低公路软土地基沉降量。因此，本文以粉喷桩施工工艺在公路施工中应用为研究主题，介绍粉喷桩施工机理。结合具体工程对粉喷桩施工工艺在公路工程中的实践进行简单的分析，并提出几点公路粉喷桩施工质量控制措施。
【关键词】粉喷桩；公路施工；水泥干粉
由于粉喷桩属于地下隐蔽工程，其施工质量受多种风险因素影响，如施工机械器具、施工工艺、材料、施工人员素质等。因此，在整体粉喷桩施工工艺实施过程中，如何建立全过程施工质量控制方案、保证整体施工质量，成为公路粉喷桩施工人员面临的重要任务。
1粉喷桩施工机理
粉喷桩施工工艺主要是以水泥为固化剂，利用深层搅拌机械设备将水泥与原位软土进行强制拌合并压缩，促使水泥与原位软土充分接触，吸收原位软土中水分，最终形成具有一定强度、抗变形能力的混合物质[1]。
2粉喷桩施工技术实践
2.1项目概述。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。
作者:徐文锐 单位:厦门市海沧区建设与交通工程质量安全站
