谈桥梁加固中粉喷桩施工质量的控制
2010-11-26
1.工程概况
山东省道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。
2.试验检测
综述2001年，山东省东营市公路管理局委托有关桥梁检测单位， 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， 具体检测情况汇总如下：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的承载力设计要求值。
由以上检测情况看，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，此类现象均与施工质量有直接关联，为了更好地保证粉 喷桩软基处理工程的施工质量，必须由源头抓起，严格控制施工的各个环节。
3.质量控制措施
3.1.施工单位
施工机械材料及人员根据工程的建设规模，先选定适合于本工程的施工单位， 中标的施工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。施工使用的材料必须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。
3.2.施工工艺控制
3.2.1.施工参数
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。
3.2.2.钻机就位
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进行控制；并在钻机钻架上悬挂两条3 m的垂线控制桩的倾斜度，以便更加简便直观地控制施工桩长和倾斜度。
3.2.3.钻机钻进速度控制
机手要严格遵循施工参数进行施工钻进速度控制，保证将桩体土充分搅拌，以利于喷灰搅拌均匀，此时应由相关人员专门控制。
3.2.4.提升速度
钻机的提升过程也是其喷粉过程，是保证粉喷桩施工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、搅拌均匀程度，是保证粉喷桩施工质量的根本措施，因此必须保证在施工过程钻头的 提升速度符合试验桩所得的施工参数规定。
3.2.5.喷灰控制
3.2.5.1.喷灰计量仪器监控
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，并打印相关数据和成桩曲线，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 和其他相关人员监督认可，禁绝施工人员自行设定修改，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，因此必须保证该计量仪器的准确性和参数设定的合理性。
3.2.5.2.喷灰过程控制
粉喷桩施工过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°+Φ/ 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稳定，随钻头的升高而渐变，以此来保证喷灰量均匀，从而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。在取芯检测过程中发现距桩低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。
3.2.6.复搅控制
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。
3.3.资料统计
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，保证及时发现问题，及早补救，避免资料堆积过多，难以发现问题或发现问题较晚，无法补救。同时也有利于对工程进行总体宏观控制。
3.4.注意问题
（1）机械配置的各种计量仪器必须计量准确，参数设定符合规定要求。
（2）施工人员素质不齐，人为偷工，不能保证复搅深度或控制喷灰时间。
（3）注意地质情况变化或施工材料异常，对施工参数进行适当的合理调整。
4.结束语
随着粉喷桩软基处理在公路及民用建筑中的广泛应用，施工机械的不断更新，施工技术的不断提高，其质量将越来越有保证，这种软基处理技术也会得到更加广泛的推广应用。
