桥梁加固中粉喷桩实施工程质量的控制

  省道231线胜利黄河大桥，是我国第一座双钢箱式斜拉公路桥，也是东营市第一座横跨黄河的特大桥，该桥位于东营市垦利县城北黄河一号堤渡口下游200米处，是连接京、津、唐和胶东两大经济区公路交通的咽喉，1989年，该桥荣获中国建筑业联合会颁发的“鲁班奖”。该桥引线段位于黄河淤积土和部分淡水鱼塘中，多为承载力极低的软弱土层，为提高地基承载力缩短预压期，采用粉喷桩对该段进行地基处理。粉喷桩设计桩长分别为9米、12米、16米，桩间距1.20米，半程复搅，单桩地基承载力为100kN。

  综述2001年，山东省东营市公路管理局委托有关桥梁检验测试单位，对胜利黄河大桥进行了粉喷桩质量的取芯及静载试验检测工作，具体检验测试情况汇总如下：本次取芯检测频率为1%，共计取芯400余棵，5000延米。各桩取芯情况大致相同，总体来说，复搅部分（0～8米）成型良好，芯样强度1.5～2.5倍于设计强；桩底1～2.5米段几乎不成型或没有水泥土硬结体，也就是说这一部分水泥很少或没有，即喷灰量少而不匀，芯样强度不能够满足设计最低值的要求；其余部分成型一般，所得芯样较完整，通过强度试验知，芯样强度基本满足设计强度最低值的要求。本次检测共计测试桩基承载力30棵，全部被测试桩均能满足100kN的承载力设计的基本要求值。

  由以上检验测试情况看，该批粉喷桩存在喷灰不匀，搅拌不均，强度差别较大，桩身倾斜度较大和桩长略小于设计值等现象。究根探源，此类现象均与实施工程质量有直接关联，为了更好地保证粉喷桩软基处理工程的实施工程质量，必须由源头抓起，严控施工的各个环节。

  3.1.实施工程单位施工机械材料及人员依据工程的建设规模，首先选定适合于本工程的实施工程单位，中标的实施工程单位必须有相应的施工资质和施工机械，坚决拒绝不合格的施工队伍和机械进入施工场地，主观上避免不合格工程的产生。施工使用的材料一定要符合公路工程建筑材料的使用标准，每批材料均须有试验及监理人员认可后方可进入施工场地。

  施工前根据试验桩总结正常施工时的施工参数。胜利黄河大桥粉喷桩施工参数确定如下：桩长12m钻进速度1.0m/min提升速度0.8m/min搅拌速度0.8m/min喷灰压力0.3～0.35Mpa施工参数并非一成不变，要根据施工条件和地质情况的改变做及时的调整。

  钻机进入施工场地前，应将施工场地进行简单的平整或铺设砂垫层，然后放样定桩位。钻机进入施工场地后，用醒目的标示在钻架上标出深度控制标志，配合钻机上的深度表对桩长来控制；并在钻机钻架上悬挂两条3m的垂线控制桩的倾斜度，以便更便捷直观地控制施工桩长和倾斜度。

  机手要严格遵循施工参数进行实施工程钻进速度控制，保证将桩体土充分搅拌，以利于喷灰均匀搅拌，此时应由有关人员专门控制。

  钻机的提升过程也是其喷粉过程，是保证粉喷桩实施工程质量的主要施工环节。在钻头提升过程中，随着钻头地匀速提升搅拌，均匀的喷出水泥粉与周围土体充分混和，形成具有一定强度水泥土，这是粉喷桩的成桩原理，因此，也是其关键施工环节，也就是说钻头的提升速度决定了单位喷灰剂量、均匀搅拌程度，是保证粉喷桩实施工程质量的根本措施，因此一定要保证在施工全套工艺流程钻头的提升速度符合试验桩所得的施工参数规定。

  目前应用于粉喷桩喷灰量计量的主要仪器是“SJC型水泥土搅拌桩剂量检测记录仪”，它具有安装操做简单，结果方便直观等优点。该仪器以0.10m作为深度单位来控制喷粉量，连续性好，分布均匀，自动测量自动记录，并打印有关数据和成桩曲线，为隐蔽工程施工控制提供了有效的控制手段。但该仪器的计量参数设定必须经有关权威部门审定，其设定也必须由监理人员和其他有关人员监督认可，禁绝实施工程人员自行设定修改，否则易形成隐蔽性很强的偷工减料事故，这是保证用灰剂量的根本，也是保证工程质量的根本措施，因此一定要保证该计量仪器的准确性和参数设定的合理性。

  粉喷桩施工全套工艺流程中的喷灰压力是由钻头处的被动土压力决定的，可按公式ex=rHtg2（45+/2）计算而得。通常情况下提钻喷粉时的压力比钻头处的被动土压力大0.1MPa，以确保在扣除管道、阀门、喷阻的阻力损失后，剩余压力仍大于被动土压力，并随着钻头的升高而减小。在此环节中应重点保证喷粉压力相对来说比较稳定，随钻头的升高而渐变，以此来保证喷灰量均匀，来保证粉喷桩的施工质量。

  当钻头达到设定深度时，不可立即开始上提喷灰，因水泥粉经输送管道到达钻头的时间约为20s，并且水泥输送初期的稠度较低，按水泥输送管50m长测算，当水泥按标准用量到达桩底时，需用时间60s，若此时上提喷粉，则造成桩底部没有水泥或水泥剂量少而不匀。在取芯检验测试过程中发现距桩低1～2m的范围内水泥含量也较少，就是这种原因形成的，因此，当钻进尺度达到设计深度时，须在此停留60s左右，然后开始上提喷粉。

  在离地面50cm处停止喷灰，开始复搅，其目的是通过复搅使水泥土充分拌和均匀，以提高其强度。根据复合地基桩力学计算，其桩基上部受力较为集中，因此设计中通常要求复搅深度不小于5m，所以，此时控制重点为复搅深度。避免偷工，保证复搅深度是粉喷桩施工的最后外业工作，也是保证提高软基承载力的关键环节。

  在做好外边工作的同时，应及时做好内业整理工作，做到当天的内业当日完成，监理人员及时检查，保证及时有效地发现问题，及早补救，避免资料堆积过多，难以察觉缺陷或察觉缺陷较晚，无法补救。同时更有助于对工程进行总体宏观控制。

  随着粉喷桩软基处理在公路及民用建筑中的广泛应用，施工机械的一直更新，实施工程技术的逐步的提升，其质量将越来越有保证，这种软基处理技术也会得到更广泛的推广应用。

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