论文部分内容阅读
摘 要： 粉喷桩是目前公路软土路基施工的关键技术，该技术在实际施工中比较成熟。在实际工程应用中，合理控制工程项目的沉降问题，保证公路工程项目的顺利完成具有重要意义。在此基础上，本文重点研究水泥粉喷桩处理软土路基的内容，通过阐述水泥粉喷桩的技术原理，分析其在软土路基中的应用方法，为实际的施工工作提供一定的借鉴。
关键词： 公路施工；软土路基；粉喷桩；质量控制
软土路基是公路工程建设中常见的基础状态，具有含水率高、压缩性高、抗剪强度低的特点。如果软土路基不能得到有效的处理，会导致路基不稳定，缩短道路寿命，增加行车风险，因此，重视软土路基处理技术的研究具有现实意义。粉喷桩复合加固技术是一种化学加固法，其固化剂主要选用水泥，在搅拌后可以硬化软土，在强化其整体性及水稳性的时，一定要具备较高的强度。粉喷桩复合加固技术具有施工速度快、沉降小等特点，并有对地基承载力增强的效果，将地基下沉情况进行最大限度的降低。同时要尽可能避免路基失稳现象的发生，对土体的侧向形变进行有效控制，基于此，在高速公路软基处理中粉喷桩复合加固技术得到了广泛地应用。
一、粉喷桩加固技术的概况
粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩，是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。最适合于加固各种成因的饱和软粘土，利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂（浆液状和粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。目前国内的粉喷桩检测主要有浅部开挖、轻型动力触探、瑞典贯入法、标准贯入试验、静力触探试验、取芯检验、截取桩段做抗压强度试验、静载荷试验、反射波动测法检验、袖珍贯入试验、电阻率法等。
二、粉喷桩施工技术的原理及特点
1、粉喷桩处理软土路基的基本原理
在对软土地基进行处理的过程中，利用粉喷桩技术的原理并不复杂，主要如下：对于固化剂，比如水泥、石灰等，在物理和化学作用下，使土基的强度得到不断的提高。在具体的施工过程中，粉喷桩地基加固的原理包含以下几个方面：
（1）置换作用。在施工的过程中，深层土体能够接收到来自粉喷桩所承受的荷载量，当荷载量传递到深层土体的过程中，桩与桩之间的承载负荷能够得到有效减少，在置换作用下，使复合地基的承载力得到不断提高，地基的变形量得到有效控制。
（2）垫层作用。在实际的施工过程中，粉喷桩可以利用喷注粉体的方式，通过连续的搅拌，最终形成形式固定的桩位，在搅拌的过程中，桩与桩之间还能增加一个复合层，起到一定的保护作用。
（3）紧密作用。通常来讲，就地搅拌是粉喷桩常用的搅拌方式，在搅拌的时候，以喷注量的大小为参考，适量的添加或者减少水泥粉，一般情况下不需要额外的增加水分，控制搅拌的力度，使两者能够充分融合。在这种方式下，能够防止周围土体出现膨胀或坍塌现象，使周围的土层能够更加紧密。
2、粉喷桩的特点
在具体的施工过程中，粉喷桩有一些明显的特点，具体如下：
（1）在实际的操作过程中，粉喷桩的施工工艺比较简单，易于掌握和操作，能够以非常快的速度进行固结，并且施工效率比较高，能够适应复杂多变的施工环境，应用的比较广泛。
（2）粉喷桩在施工过程中不会产生明显的噪音，振动的幅度较小，能够降低对周围的影响，因此，在城市建筑密集的地方能够得到良好的应用。
（3）在粉喷桩施工过程中，可以根据自身的结构需求，灵活选择合适的加固形式，与实际情况相符合。采用粉喷桩的方式，可以提高钢筋混凝土桩基的应用度，通过减少钢材的数量，使工程造价成本不断降低。
三、粉喷桩加固施工技术在具体施工过程中的应用
1、施工准备工作
（1）施工技术资料的准备。在公路软地基的粉喷桩施工前，应该将施工场地的室内配合比试验报告、工程地质报告、粉喷桩设计桩位平面图、土工试验报告、停灰面高程、加固深度以及原地面高程数据表等技术资料准备齐全。（2）做好三通一平。在开展粉喷桩的施工时，应该提前做好三通一平的工作。所谓的三通一平就是架通施工及生活用电、修通机械进场的临时性道路、接通生活用水以及平整场地。清除掉桩位附近的垃圾。（3）施工放样。在平整场地后，需要有放样人员结合施工图纸对场地进行施工放样。在放样过程中應该将路基、构造物的边线以及中线等线放样出来，之后结合桩位的平面布置图对粉喷桩的桩位进行确定，并做好相应的标记。
2、施工过程分析
（1）钻机定位施工。根据预制图纸的具体内容，现场进行测量和布置，在铺设过程中，需要注意中心线和边线。以上工作完成后，开始对所有桩进行放样，为桩的钻孔施工提供一定的方便，在此基础上，实现钻机的准确就位，提高钻机的定位精度，严格控制钻机的水平和垂直状态，使垂直度误差控制在1.5%以内。
（2）钻进施工。完成钻机定位施工后，开始进行钻井的施工，包括电机启动、送气施工和依次钻进施工，严格按照规定的顺序进行。在钻进的时候，遵循正转预搅下沉的原则，使钻进的速度不断得到提高，通常情况下，Ⅳ档或V档的速度是钻进施工的正常速度；360V-390V是钻机的电压需要控制的范围，60-90A是电流需要控制的范围；控制钻机的下钻速度在0.8-1.5m/min 范围内，控制钻速在44-70r/min 范围内。
（3）粉体计量控制施工。为了最大限度地保证喷粉桩的施工质量，需要增强喷粉均匀性，使水泥的用量更加合理。具体施工方法包括组合钻深度和电子测量尺度严格控制喷粉的数量，在结合实际情况的基础上，使喷粉的数量能够与施工的具体需求相适应，使喷粉施工能够连续进行，增强最终喷粉施工的效果。 （4）成桩施工。当钻机的钻进深度达到规定标准后，对钻杆进行严格的控制，使其固定在原位在1-2min，之后开始喷粉施工。如果孔洞的底部留有不小心喷射出的加固料，可以对反转钻杆进行操作，使喷灰和搅拌施工同时进行，相应施工所用的加固料喷射到固定位置，使其达到规定的标准，维持反转的控制速率在0.8-1.2m/min 范围内。加固料从料罐到送灰口的运送需要耗费一定的时间，所以需要留出2-3s 的时间提升钻杆，完成之后开始进行喷粉的提升施工工序。
3、粉喷桩施工要点
（1）成桩试验需要在粉喷桩施工之前进行，对试验的结果进行分析，根据分析的数据对接下来的粉喷桩施工工作提供科学的指导，促进施工的正常进行。
（2）钻机钻孔的过程是连续的，施工人员需要严密操作每一个环节，对钻机钻杆的孔位和垂直度进行管控，使其不超过1.5%，在这个范围内进行有效的控制，保证存在的孔位偏差小于5cm。
（3）在施工开始前，需要对灰浆泵输浆量进行确定，预估灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间，对起吊设备提升速度进行检测，保证一系列施工参数的精确无误，遵照具体的设计要求，经过相关的工艺性成桩试验后，选择最合适的施工工艺。
（4）每个工序的进行都需要经过严密的考核，在施工正式开始前，施工人员需要对各类施工材料的质量和设备运行状况进行仔细的检查，如果喷粉设备出现杂物，需要及时进行清理，观察喷嘴和钻头是否出现磨损状况，如果存在这种情况的话，需要及时更换设备，保证能够符合实际施工的需要。
4、沉降和稳定观测
粉煤灰桩应用于公路软土地基时，应对路基的沉降量和稳定性进行严格有效的控制。当沉降工具埋设在路基肩座和路基设计中心线时，应进行详细的观测，使沉降的量能够在规定范围之内。粉喷桩施工过程中，每层填充观察一次，填充间隔期间，每天观察粉喷桩的沉降及稳定性。在观测的过程红，需要对观测桩进行严格有效的保护，避免因各种因素的影响造成一定程度的破坏现象。需要对观察过程中可能出现的问题进行提前预测，并制定具有针对性的措施进行及时处理，分析沉降观测结果，根据观测数据绘制沉降曲线，动态掌握路基沉降。
四、高速公路软基处理中粉喷桩技术的质量控制
第一，施工前应进行成桩工艺性试验，根数控制在5根以上，各项工艺参数确定后，向监理单位进行上报及确认，只有这样才能进行施工作业。在大范围粉喷桩施工前期，必须对工艺性试桩单桩、复合地基进行承载力试验，进而对其设计参数进行确定。
第二，在粉喷桩施工中，应确保选择的机械设备性能能够对粉喷桩相关施工要求进行最大限度地满足，如喷粉的均匀性、桩的完整性等。搅拌机械必须进行灰度自动记录仪的配置，并确保其在有效使用期内。成桩施工中，如出现停浆状况，应确保接桩重叠后进行再次施工，接桩长度必须控制在0.5米以下。如停机在3小时以上，必须将输浆管道拆除，并进行清理，补桩施工可在原桩位附近进行。
第三，漿液配置好后应避免离析现象的出现，确保浆液供给的连续性，并指派专人对固化剂用量、外加剂用量及泵送浆液时间进行准确、详细地记录。施工过程中，应对加固料总量、桩长、复拌长度等进行确定，并对成桩质量进行检定。如出现质量不符合施工规定的情况，必须及时选用与之相适应的方式进行处理，一般选用补桩等方式。
五、结语
公路软土地基处理对公路上部施工有重要影响，一旦处理不满足公路的质量要求，就可能造成安全隐患，影响正常的交通运输。为提高软土地基处理水平，应加强粉体喷桩施工技术的研究与应用，在施工前、施工中和施工后科学合理地控制质量，使施工中的每道工序都能够符合施工的标准，保证喷粉桩的质量，实现良好的经济效益和社会效益，促进公路事业的进步与发展。
参考文献
[1] 阳晓明. 粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用研究[J]. 科技创新与应用. 2017（07）.
[2] 安智. 粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用[J]. 华东公路. 2017（05）.
[3] 涂文胜. 高速公路施工中的软土路基施工技术[J]. 交通世界. 2016（33）.
关键词： 公路施工；软土路基；粉喷桩；质量控制
软土路基是公路工程建设中常见的基础状态，具有含水率高、压缩性高、抗剪强度低的特点。如果软土路基不能得到有效的处理，会导致路基不稳定，缩短道路寿命，增加行车风险，因此，重视软土路基处理技术的研究具有现实意义。粉喷桩复合加固技术是一种化学加固法，其固化剂主要选用水泥，在搅拌后可以硬化软土，在强化其整体性及水稳性的时，一定要具备较高的强度。粉喷桩复合加固技术具有施工速度快、沉降小等特点，并有对地基承载力增强的效果，将地基下沉情况进行最大限度的降低。同时要尽可能避免路基失稳现象的发生，对土体的侧向形变进行有效控制，基于此，在高速公路软基处理中粉喷桩复合加固技术得到了广泛地应用。
一、粉喷桩加固技术的概况
粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩，是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。最适合于加固各种成因的饱和软粘土，利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂（浆液状和粉体状）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。目前国内的粉喷桩检测主要有浅部开挖、轻型动力触探、瑞典贯入法、标准贯入试验、静力触探试验、取芯检验、截取桩段做抗压强度试验、静载荷试验、反射波动测法检验、袖珍贯入试验、电阻率法等。
二、粉喷桩施工技术的原理及特点
1、粉喷桩处理软土路基的基本原理
在对软土地基进行处理的过程中，利用粉喷桩技术的原理并不复杂，主要如下：对于固化剂，比如水泥、石灰等，在物理和化学作用下，使土基的强度得到不断的提高。在具体的施工过程中，粉喷桩地基加固的原理包含以下几个方面：
（1）置换作用。在施工的过程中，深层土体能够接收到来自粉喷桩所承受的荷载量，当荷载量传递到深层土体的过程中，桩与桩之间的承载负荷能够得到有效减少，在置换作用下，使复合地基的承载力得到不断提高，地基的变形量得到有效控制。
（2）垫层作用。在实际的施工过程中，粉喷桩可以利用喷注粉体的方式，通过连续的搅拌，最终形成形式固定的桩位，在搅拌的过程中，桩与桩之间还能增加一个复合层，起到一定的保护作用。
（3）紧密作用。通常来讲，就地搅拌是粉喷桩常用的搅拌方式，在搅拌的时候，以喷注量的大小为参考，适量的添加或者减少水泥粉，一般情况下不需要额外的增加水分，控制搅拌的力度，使两者能够充分融合。在这种方式下，能够防止周围土体出现膨胀或坍塌现象，使周围的土层能够更加紧密。
2、粉喷桩的特点
在具体的施工过程中，粉喷桩有一些明显的特点，具体如下：
（1）在实际的操作过程中，粉喷桩的施工工艺比较简单，易于掌握和操作，能够以非常快的速度进行固结，并且施工效率比较高，能够适应复杂多变的施工环境，应用的比较广泛。
（2）粉喷桩在施工过程中不会产生明显的噪音，振动的幅度较小，能够降低对周围的影响，因此，在城市建筑密集的地方能够得到良好的应用。
（3）在粉喷桩施工过程中，可以根据自身的结构需求，灵活选择合适的加固形式，与实际情况相符合。采用粉喷桩的方式，可以提高钢筋混凝土桩基的应用度，通过减少钢材的数量，使工程造价成本不断降低。
三、粉喷桩加固施工技术在具体施工过程中的应用
1、施工准备工作
（1）施工技术资料的准备。在公路软地基的粉喷桩施工前，应该将施工场地的室内配合比试验报告、工程地质报告、粉喷桩设计桩位平面图、土工试验报告、停灰面高程、加固深度以及原地面高程数据表等技术资料准备齐全。（2）做好三通一平。在开展粉喷桩的施工时，应该提前做好三通一平的工作。所谓的三通一平就是架通施工及生活用电、修通机械进场的临时性道路、接通生活用水以及平整场地。清除掉桩位附近的垃圾。（3）施工放样。在平整场地后，需要有放样人员结合施工图纸对场地进行施工放样。在放样过程中應该将路基、构造物的边线以及中线等线放样出来，之后结合桩位的平面布置图对粉喷桩的桩位进行确定，并做好相应的标记。
2、施工过程分析
（1）钻机定位施工。根据预制图纸的具体内容，现场进行测量和布置，在铺设过程中，需要注意中心线和边线。以上工作完成后，开始对所有桩进行放样，为桩的钻孔施工提供一定的方便，在此基础上，实现钻机的准确就位，提高钻机的定位精度，严格控制钻机的水平和垂直状态，使垂直度误差控制在1.5%以内。
（2）钻进施工。完成钻机定位施工后，开始进行钻井的施工，包括电机启动、送气施工和依次钻进施工，严格按照规定的顺序进行。在钻进的时候，遵循正转预搅下沉的原则，使钻进的速度不断得到提高，通常情况下，Ⅳ档或V档的速度是钻进施工的正常速度；360V-390V是钻机的电压需要控制的范围，60-90A是电流需要控制的范围；控制钻机的下钻速度在0.8-1.5m/min 范围内，控制钻速在44-70r/min 范围内。
（3）粉体计量控制施工。为了最大限度地保证喷粉桩的施工质量，需要增强喷粉均匀性，使水泥的用量更加合理。具体施工方法包括组合钻深度和电子测量尺度严格控制喷粉的数量，在结合实际情况的基础上，使喷粉的数量能够与施工的具体需求相适应，使喷粉施工能够连续进行，增强最终喷粉施工的效果。 （4）成桩施工。当钻机的钻进深度达到规定标准后，对钻杆进行严格的控制，使其固定在原位在1-2min，之后开始喷粉施工。如果孔洞的底部留有不小心喷射出的加固料，可以对反转钻杆进行操作，使喷灰和搅拌施工同时进行，相应施工所用的加固料喷射到固定位置，使其达到规定的标准，维持反转的控制速率在0.8-1.2m/min 范围内。加固料从料罐到送灰口的运送需要耗费一定的时间，所以需要留出2-3s 的时间提升钻杆，完成之后开始进行喷粉的提升施工工序。
3、粉喷桩施工要点
（1）成桩试验需要在粉喷桩施工之前进行，对试验的结果进行分析，根据分析的数据对接下来的粉喷桩施工工作提供科学的指导，促进施工的正常进行。
（2）钻机钻孔的过程是连续的，施工人员需要严密操作每一个环节，对钻机钻杆的孔位和垂直度进行管控，使其不超过1.5%，在这个范围内进行有效的控制，保证存在的孔位偏差小于5cm。
（3）在施工开始前，需要对灰浆泵输浆量进行确定，预估灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间，对起吊设备提升速度进行检测，保证一系列施工参数的精确无误，遵照具体的设计要求，经过相关的工艺性成桩试验后，选择最合适的施工工艺。
（4）每个工序的进行都需要经过严密的考核，在施工正式开始前，施工人员需要对各类施工材料的质量和设备运行状况进行仔细的检查，如果喷粉设备出现杂物，需要及时进行清理，观察喷嘴和钻头是否出现磨损状况，如果存在这种情况的话，需要及时更换设备，保证能够符合实际施工的需要。
4、沉降和稳定观测
粉煤灰桩应用于公路软土地基时，应对路基的沉降量和稳定性进行严格有效的控制。当沉降工具埋设在路基肩座和路基设计中心线时，应进行详细的观测，使沉降的量能够在规定范围之内。粉喷桩施工过程中，每层填充观察一次，填充间隔期间，每天观察粉喷桩的沉降及稳定性。在观测的过程红，需要对观测桩进行严格有效的保护，避免因各种因素的影响造成一定程度的破坏现象。需要对观察过程中可能出现的问题进行提前预测，并制定具有针对性的措施进行及时处理，分析沉降观测结果，根据观测数据绘制沉降曲线，动态掌握路基沉降。
四、高速公路软基处理中粉喷桩技术的质量控制
第一，施工前应进行成桩工艺性试验，根数控制在5根以上，各项工艺参数确定后，向监理单位进行上报及确认，只有这样才能进行施工作业。在大范围粉喷桩施工前期，必须对工艺性试桩单桩、复合地基进行承载力试验，进而对其设计参数进行确定。
第二，在粉喷桩施工中，应确保选择的机械设备性能能够对粉喷桩相关施工要求进行最大限度地满足，如喷粉的均匀性、桩的完整性等。搅拌机械必须进行灰度自动记录仪的配置，并确保其在有效使用期内。成桩施工中，如出现停浆状况，应确保接桩重叠后进行再次施工，接桩长度必须控制在0.5米以下。如停机在3小时以上，必须将输浆管道拆除，并进行清理，补桩施工可在原桩位附近进行。
第三，漿液配置好后应避免离析现象的出现，确保浆液供给的连续性，并指派专人对固化剂用量、外加剂用量及泵送浆液时间进行准确、详细地记录。施工过程中，应对加固料总量、桩长、复拌长度等进行确定，并对成桩质量进行检定。如出现质量不符合施工规定的情况，必须及时选用与之相适应的方式进行处理，一般选用补桩等方式。
五、结语
公路软土地基处理对公路上部施工有重要影响，一旦处理不满足公路的质量要求，就可能造成安全隐患，影响正常的交通运输。为提高软土地基处理水平，应加强粉体喷桩施工技术的研究与应用，在施工前、施工中和施工后科学合理地控制质量，使施工中的每道工序都能够符合施工的标准，保证喷粉桩的质量，实现良好的经济效益和社会效益，促进公路事业的进步与发展。
参考文献
[1] 阳晓明. 粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用研究[J]. 科技创新与应用. 2017（07）.
[2] 安智. 粉喷桩施工技术在高速公路软土路基中的应用[J]. 华东公路. 2017（05）.
[3] 涂文胜. 高速公路施工中的软土路基施工技术[J]. 交通世界. 2016（33）.