摘要：本文针对广东珠海横琴镇新区环岛东路市政道路基础设施公路建设中大量采用粉喷桩处理软土地基为工程实践，从施工质量管理与质量评定两个方面详细阐述了保证粉喷桩工程质量的有效措施，以达到粉喷桩处理软土地基的施工效果。
关键词：市政道路；软基处理；粉喷桩；施工；检验；评定
1 绪论
由于广东珠海横琴镇新区80%为填海项目，环岛东路市政道路基础设施从已建成的和在建的110多公里的市政道路来看，其50%～60%以上的路基均穿越填海软土地区。
而软基处理得好坏，直接影响到路基的稳定性、整体工程的营运质量及工程的经济性。目前软基的主要处理方法有以下几种：①砂（砾）垫层；②粉喷桩；③置换填土；④抛石挤淤等；吹填砂。相比之下，由于粉喷桩具有施工周期及预压期短、工后沉降小等特点，在广东珠海横琴镇新区环岛东路市政道路基础设施公路建设软基处理中得到广泛应用。
珠海横琴新区地属东江三角洲冲积平原，地处地势平坦，水网纵横交叉，环岛东路作为进出横琴岛唯一通道，现状环岛东路连接横琴大桥，经十字门商务区，澳门大学、横琴码头是交通咽喉。珠海横琴新区经人工回填，现主要为鱼塘和焦林，部分地段为块石回填形成的道路，地质分布情况分布情况为人工填积层、第四系海相积层、第四系海陆交互相积层、残积层和燕山期侵入花岗岩层，本工程范围内淤泥厚度较深约15m-25m软基处理为排水固结法、灌入固化物法、振密法等。
本项目自2010年10月开工以来，至2012年5月中旬，受台风季节多年不遇且长历时的强降水影响，使本地区水文地质条件发生了很大的变化，造成原设计方案施工较为困难，致进度滞后，为改善目前的施工条件，加快施工进度，确保工期，在保证工程质量及安全的前提下，对原设计方案做出适当的调整：结合地勘报告将所有淤泥深度8m-15m及涵洞桥梁的台背及小型构造物的基底两侧进行数量不等的粉喷桩处理，全线粉喷桩处理共约30万米，深度为8M～15M不等。
1.1粉喷桩的设计
粉喷桩的桩径一般为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，最小桩距宜为1.1～1.2m，桩位在平面上呈正三角形（梅花形）或矩形布置。
为改善路堤底面的受力条件，粉喷桩处理段路堤下宜铺设30cm左右石灰土垫层（掺灰量以8%为宜）。
经计算，如涵洞、桥台位置工后沉降量大于30cm，则其地基宜采用粉喷桩处理，桩间距宜采用1.1～1.2m。，则对其台前及台后地基用粉喷桩处理，再施工桩基础及进行台后路基填筑。桥台处粉喷桩距宜采用1.1～1.2m，处理长度不小于5倍桥台高度，设置1/4～1/3长度的过渡段，并以采用桩距逐渐增大的过渡方法为宜。
对于一般路基段，经计算如工后沉降量大于45cm，则宜采用粉喷桩处理软基，桩间距应根据经粉喷桩处理后地基承载力是否满足要求来确定。
2 粉喷桩的施工质量管理及其注意事项
2.1 施工单位选择
1、对粉喷桩施工单位分包承包人要先审查其施工资质、信誉和业绩；各承包人将经初步筛选合格的施工单位，形成书面推荐报告，经驻地监理审核后，上报业主，由业主批准后方可进场。
2、粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装设备；进场设备必须配备性能良好、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流量计。
2.2 室内配比试验
粉喷桩处理软基的效果如何，很大程度上取决于配比的选择是否适合当地工程地质条件。各施工标段承包人和监理单位在施工前都必须根据设计文件提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，按有关规范要求做室内配比试验。
1、粉喷桩加固料宜采用425#普通硅酸盐水泥，水泥用量按土的天然含水量不同而变化。参考值如下：W土≤50%，水泥用量50kg/m；50%＜W土≤70%时，水泥用量为55kg/m；W土＞70%时，水泥用量为60～65kg/m。
2、加固处理土的强度，应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d、28d、90d。要求R28≥0.8MPa，R90≥1.2MPa。
2.3 现场工艺性试桩
为了确定各种操作技术参数，粉喷桩施工前施工单位必须考虑到不同的地质情况，根据室内配比进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求：
1、满足设计水泥喷入量的各种技术参数。钻进速度：参考值V≤1.5m/min；平均提升速度：参考值Vp≤0.8m/min；搅拌速度：参考值R≈30r/min；钻进、复搅与提升时管道压力：0.1MPa≤P≤0.2MPa；喷灰时管道压力：0.25MPa≤P≤0.40MPa。
2、粉喷桩均匀程度，掌握下钻及提升的困难程度，确定合适的技术处理措施。成桩试验的桩数不宜少于5根。
2.4 现场施工管理
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。施工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。
2.4.1 材料供应
粉喷桩所用水泥不得分包，建议全部由总承包人负责统一提供，并按规定经监理验收合格后方可使用。
2.4.2 施工工艺
进行粉喷桩施工的场地，事先应预平整，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进行清表处理。场地低洼时，应先填粘性土，沟塘处需打设粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。
粉喷桩主要施工工艺为：粉体喷射搅拌机械就位→预搅下沉→喷粉搅拌提升至离地面0.5m处→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至离地面0.5m→关闭搅拌机械。
2.4.3 加强施工质量管理
要根据工艺试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，供现场操作人遵守。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。
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，具体时间随机械类型与送灰管长度而变化。
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70%的地段，要求复搅长度应贯穿软土层。
钻进提升时管道压力不宜过大，以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
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%。
对输灰管要经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60m左右为宜，不得超过80m。对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于1cm，但也不宜采用直径过大的钻头（以小于53cm为宜）。
2.4.4 加强粉喷桩的现场施工管理工作
项目部管理人员应制定要求供现场施工人员遵守，必须全过程进行旁站。施工人员排出值班表，责任到人并落实到每台班。当班人员应认真对施工记录及材料货单进行检验并及时予以签认，对已完成的粉喷桩必须按规定及时进行严格的质量检测。
2.5 质量检验及验收
2.5.1 质量控制
1、施工单位自检：搞好内部管理，本着对国家，对工程认真负责的精神强化质量意识，严肃纪律，通过工艺桩取得的施工参数必须指导施工并用于施工中，认真作好逐桩施工记录，例如：如遇停电，机械事故等原因喷粉中断，必须复打，复打时重叠孔段应大于1m，间隔时间超过12h必须重打，作好记录备查，成桩7d内，由施工单位进行开挖自检，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度，如实作好记录，如发现凝体不良等情况，应报废补桩。
2、粉喷桩施工责任重大：地基处理是一项隐蔽工程，一旦完工，就很难进行全面检查，进场的水泥质量好不好？喷灰量足不足？进钻、提钻速度是否符合要求？等等，都直接关系到成桩的质量，只有现场施工人员才是最直接、最现实、最有效的工程质量管路者，发现问题立即处理，例如：成桩后要开灰泵检查，如发现用灰量不足应立即补喷。施工人员必须认真负责，坚守工地，随时检查原始记录，事实求实地履行自己的职责，不徇私舞弊，避免国家遭受损失。
3、试验工程师检查：主要检查桩身无侧限抗压强度，单桩承载力，复合地基承载力等，以验证是否达到设计要求。
由于复合地基的沉降主要发生在桩尖以下，故粉喷桩施工完毕原地面坑洼填平桩体形成一定强度后，应立即进入下道工序施工，早日达到设计预压高程进行预压。
2.5.2 质量检测
施工过程中必须随时检查喷灰量、桩长、复搅长度以及是否进入硬土层等，如施工中有异常情况，应记录其处理方法及措施。浅部开挖桩头，其深度宜为50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查频率宜为1%～2%。粉喷桩施工质量允许偏差应符合规范规定。
2.5.3 验 收
成桩28d后，在桩体上（桩顶以下0～5m、5～10m、10～15m）应截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为5%，必要时由业主安排进行全桩长取芯，以检测粉喷桩的质量。
3 粉喷桩施工质量检测与评定
3.1粉喷桩质量控制标准
结合珠海横琴镇新区环岛东路市政道路地质特点，首先制定粉喷桩质量控制的标准，它们是施工控制的关键，也是最终要检测的主要指标。
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3.2粉喷桩的检测方法
3.2.1桩距桩径及钻杆倾斜度的检测
在每处粉喷桩施工过程中，随机按规定频率用吊锤对钻杆倾斜度进行现场检测；对已成桩7d的粉喷桩，随机按规定频率挖出桩头，然后用卷尺对桩距、桩径进行检测。
3.2.2桩体强度及桩长的检测
3.2.2.1对成桩7d的粉喷桩，随机按规定频率进行如下几项检测
1、破去桩头0.3m~0.5m表层水泥，进行外观检测，主要检测其桩体外观是否圆顺，水泥土搅拌是否均匀；
2、用轻便触探仪对开挖出来的桩头进行强度检测，根据N10贯入10cm的锤击次数或N10的连续贯入30cm的锤击次数来判定桩头强度是否合格。不合格的桩，在成桩28d后进行进行钻芯取样检测。
3.2.2.2对成桩28d的粉喷桩，随机按规定频率或对有怀疑的桩进行钻芯取样检测，主要有以下几个方面。
1、检测桩体粉喷是否均匀，桩体有无断粉现象，桩长是否达到设计要求；
2、对粉喷桩的芯样进行加工，磨制成等高试件做无侧限抗压强度，应尽可能在芯样上、中、下三个部位各磨一组，一组三个试件，用三个试件的代表值评定强度。
根据以上的检测结果确定单桩的质量等级。
3.2.3 单桩和复合地基承载力检验
对某一场地施工质量有疑问时，最终可以采用静荷载试验，检查复合地基承载力或单桩承载力。静荷载试验没场地不小于3点，取3点试验的代表值，检查其是否满足设计要求。
3.2.4 无损检测
主要在试验路段，用小应变仪和地质雷达对桩基完整性检测，并与取芯对比，发现由于粉喷桩灰剂量小，被胶结的主体为软土，强度值低，与混凝土桩基差别大、无损检测灵敏度低，难以准确判断粉喷桩的施工质量。因此主要依靠取芯检测来评定桩体强度和完整性。
3.3粉喷桩施工质量评定方法
3.3.1单桩质量评定
通过300m试验路段的施工和检测，结合其他几条高速公路的相关经验，制定了粉喷桩单桩质量等级分类标准，以求比较完整、科学地反映单桩的施工质量。根据粉喷桩施工特点，粉喷桩单桩质量共划分为A类、B类、C类三种等级。
A类桩：
1、粉喷桩桩长达到设计要求，整体喷粉均匀无断粉现象。
2、复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状（最小长度应大于10cm），复搅段以下，能取出完整的柱状芯样。
3、粉喷桩上、中、下段强度均满足设计要求。
4、所取芯样的柱状加块片状取芯率大于90%。
B类桩：
1、桩长达到设计要求，整桩粉喷局部不均匀，但无断粉想现象。
2、复搅段的芯样大部分完整，呈现柱状，可制成等高试件做无侧限抗压强度试验，局部松散呈块片状；复搅段以下，能取出芯样，但芯样不完整，呈可塑状。
3、复搅段强度满足设计要求，复搅段以下有一定的强度。
4、所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。
C类桩：
1、桩长达不到设计要求。
2、桩体喷粉不均匀，有断粉现象。
3、复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状状，不能制成等高试件
4、复搅段以下呈软塑、留塑或取不出芯样。
5、所取芯样的柱状加块片状取芯率小于80%。
其中：A类为优良桩，B类为合格桩，C类为不合格桩。当定为A类或B类时，必须同时具备该类所述条件；当定为C类时，只需具备该类中任一条即可。
3.3.2 群桩施工质量评定
对照粉喷桩质量控制标准，根据具体的检测结果，采用百分制对粉喷桩施工质量进行评定。凡总分85分以上（含85分）为优良，70分以上（含75分）~85分为合格，70分以下为不合格。评为不合格工程的场地可选3点做静荷载试验，荷载试验代表值如符合要求可进行下道工序。具体的评定标准如表2。
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4总结
从珠海横琴镇新区环岛东路市政道路来看，粉喷桩处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段，与其它软基处理手段相比，具有施工方便、工期短、工后沉降小（营运质量高）等显著优点。但从其设计方法及施工质量管理来看，技术难度比较大，且造价高，如果掌握不好，极易出现偏差，且因其为隐蔽工程，易于留下隐患。但是，只要以科学的态度，严格控制其设计方法及施工质量管理，就一定能得到满意的工程质量。
参考文献：
[1]《公路工程质量检验评定标准》 人民交通出版社 JTG F80/1-2004
[2]《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 交通部第一公路勘察设计院主编人民交通出版社 2002出版
[3]《高速公路软土地基处理技术》 张留俊、刘建都主编人民交通出版社 2002年
[4]《公路路基施工技术规范》人民交通出版社JTG F10-2006年
论文作者:李志勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/7
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