软基处理中粉喷桩的设计方法及施工质量管理？
针对我省高速公路建设中粉喷桩处理软土地基的工程实践，从设计方法和施工质量管理两方面详细阐述了保证粉喷桩工程质量的有效措施，以提高我省粉喷桩处理软土地基的设计和施工水平。
由于我省地处沿海、长江、江淮之间的水网地区，从已建和在建的1000公里高速公路来看，其路基70% ~ 80%以上经过软土地区。软基处理的质量直接影响路基的稳定性、整个工程的运行质量和工程的经济性。目前软基处理的主要方法有:①塑料排水板；(2)搅拌桩(粉喷桩和深层搅拌桩)；③土工合成材料加筋；④等(超载)预压等。相比之下，DJM桩由于具有工期短、预压期短、工后沉降小等特点，在我省高速公路软基处理中得到了广泛应用。如已建成通车的沪宁高速公路江苏段，软基处理工程量达几百万延米，在建的江苏“九五”高速公路使用了1000多万延米的DJM桩，大部分已经完工。
1粉喷桩的设计方法及注意事项
1.1设计标准
1.1.1基准期和容许工后沉降
柔性路面的设计使用寿命为15年。按照目前通行的做法，基准期也是15年，即从通车之日起至路面大修之日止，发生的沉降视为工后沉降。一般路段允许值为30cm，涵洞和箱型通道允许值为20cm，其他人工结构物和路堤相邻部分允许值为10cm。
1.1.2稳定验算安全系数
稳定验算的安全系数由K≮1.2控制。
1.1.3装载率
加载速率与施工期路堤的稳定性有关。设计采用两个平均速率:粉喷桩处理段和填土高度低于极限高度段为15cm/d，其余为10cm/d。施工速度可根据路堤稳定性观测结果进行调整。
1.1.4预压期
DJM桩处理道路的预压期一般为60天，一般不需要施加预压土，沉降可以保留，允许静置。
1.2 DJM桩的设计
DJM桩的桩径一般为50cm，设计桩长应穿透软土层，在持力层达到50cm。桩间距关系到路堤的稳定性和沉降。最小桩距应为1.1 ~ 1.2m，桩位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。
为了改善路堤底部的受力状况，DJM桩处理段宜在路堤下铺设30cm左右的灰土垫层(灰的适宜掺量为8%)。
经计算，涵洞、通道工后沉降大于30cm时，地基采用粉喷桩处理，桩间距为1.1 ~ 1.2m..对于工后沉降小于30cm、大于20cm的位置，采用土工合成材料加固地基，并进行等载预压进行软基处理。？经计算，桩基桥台位置工后沉降大于30cm时，应对桥台前后地基进行粉喷桩处理，然后进行桩基施工和桥台后路基填筑。对于沉降小于30cm但大于10cm的位置，平台前不设粉喷桩，直接做桩基，平台后用土工合成材料进行等载或超载预压加固。桥台处粉喷桩间距宜为1.1 ~ 1.2m，处理长度不宜小于5倍桥台高度，应设置长度为1/4 ~ 1/3的过渡段，并采用逐渐加大桩间距的过渡方式。
对于一般路基段，如果工后沉降大于45cm，则宜采用粉喷桩处理软基，桩间距应根据粉喷桩处理后地基承载力是否满足要求来确定。如果工后沉降小于45cm，大于30cm，则采用土工合成材料进行加固和等载预压。？粉喷桩处理的路堤预压高度为路槽设计高度加上预压期的沉降量，即路槽顶面应在预压期结束时(一般为60天)下沉至设计高度，在铺筑道路前无需清除预压土方，只需整理路槽即可。
1.3施工观测
1.3.1沉降观测
1.3.1.1处观测点的布置
观测点布置在路堤中心(距中线50cm左右为宜)和两侧路肩。一般情况下，软土路段每100m设置一个观测断面，预压施工高度超过5 m的路段每50m设置一个观测断面，此外，跨度大于30m的桩基结构相邻两端设置一个观测断面，跨度小于30m时仅在一端设置一个观测断面，观测断面应距桥头搭板约1m。原则上应在所有涵洞(包括箱型通道)处设置一组沉降观测点，位于涵洞后侧，距离涵洞后方约2m。在DJM桩一般处理段、过渡段和等(超)载预压段的接缝处，分别在距离接缝10m处设置一组沉降观测点，观测不同处理方案的沉降差异。如果距离较近，地质条件一致，可以考虑统一布局。在地质变化明显的边界线两侧10m处应布置一组沉降观测点。
1.3.1.2观察频率
路堤施工期:每填筑两层一次，路堤填筑高度超过极限高度后每三天一次，然后转入正常观测，直至稳定。预压期:第一个月每7d一次，第二个月至第三个月每15d一次，第四个月起每月一次，直至道路铺筑。？路面结构层施工工期:一般分为底基层、基层和面层，每填筑一层至少观测一次各层的沉降观测。路面施工后，每月观察一次，直至竣工验收。
1.3.1.3水准点的设置
水准点应设在不受垂直和水平变形影响的坚实基础或永久性建筑物上。应选择旧路上有灌注桩的桥梁、多年老房子的地板或落基山之类的地方，其位置应尽量满足观测转折点的要求。路线测设中设置的水准点应作为基准点，每三个月检查一次临时水准点。桥梁工程结束后，为了减少地面水准点对路面的高差影响，可以用灌注桩将地面水准点转移到桥头耳角处。
1.3.2侧向位移(稳定性)观测
1.3.2.1横向位移点及其基桩布置图
侧向位移点布置在路堤两侧坡脚处，基桩必须布置在坡脚外路堤沉降影响范围之外，一般应布置在距坡脚20米以外。观测断面仅设置在预压施工高度超过5m的路段，纵向间距50m。
1.3.2.2观测及其频率
侧向位移桩和基桩设置后，用钢尺测量位移桩和基桩之间的距离，钢尺拉力为5kg。如果条件允许，也可以用红外测距仪测量。当路堤填筑高度超过极限高度时开始观测，观测频率为每天一次，直至路堤达到设计施工标高。
1.4不稳定状态判据
路堤填筑过程中，如果中心日沉降达到1.5cm/d，或日侧向位移达到0.5cm/d，则表明处于不稳定状态，应立即停止加载。
1.5路面铺筑前沉降稳定性判断
当连续三个月观测到的平均沉降量小于5mm时，可以卸载路面并进行铺设。
2.DJM桩施工质量管理及注意事项
2.1施工单位选择
(1)对于所有DJM桩施工单位，各施工标段承包商应首先审查其施工资质、信誉和业绩；各承包商经初步筛选后形成合格施工单位的书面推荐报告，经驻地监理审核后上报业主，经业主认可后方可进场。
(2)DJM桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装的设备；进入现场的设备必须配备性能良好的电流表，能显示钻钻杆时的电流变化，压力表显示管线压力，电子秤或流量计测量注水泥量。
2.2室内匹配测试
粉喷桩处理软基的效果很大程度上取决于配比的选择是否适合当地的工程地质条件。施工前，各施工标段的承包商和监理单位必须根据设计文件提供的地质资料，选择典型地段进行钻孔取样，并按相关规范要求做室内匹配试验。
(1) 425#普通硅酸盐水泥应作为DJM桩的加固材料，水泥用量根据土的天然含水量而变化。参考值如下:W土≤50%，水泥用量50k g/m；当50% < W土≤70%时，水泥用量为55kg/m；当w土大于70%时，水泥用量为60 ~ 65 kg/m
(2)加筋土的强度应以无侧限抗压强度来衡量，试件的养护龄期为7d、28d和90d。要求R28≥0.8MPa，R90≥1.2MPa。
2.3现场工艺试桩
为了确定各项操作技术参数，施工单位在粉喷桩施工前必须考虑不同的地质条件，并根据室内配比进行工艺桩试验。试桩应符合下列要求:
(1)满足设计注水泥量的各项技术参数。钻速: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、混、提时管线压力:0.1 MPa≤P≤0.2 MPa；喷灰时管道压力:0.25MPa≤P≤0.40MPa
(2)水泥搅拌的均匀性，掌握钻孔和提升的难度，确定合适的技术处理措施。试桩的桩数不应少于5根。
2.4现场施工管理
DJM桩是地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿施工全过程，应坚持全方位、全过程的施工监理。各施工标段的承包商必须对DJM桩的质量和进度负责，每台钻机必须有专人操作。
2.4.1材料供应
DJM桩所用水泥不得分包，建议全部由承包商统一提供，并按规定经监理验收合格后方可使用。
2.4.2施工技术
DJM桩施工场地应提前平整，清除桩位处地面和地下的一切障碍物，如石块、树根等，并清理台面。场地低洼时，先填粘性土，沟塘处设置粉喷桩，优先抽水、清淤、整平。
DJM桩主要施工工艺为:喷粉搅拌机械就位→预搅拌下沉→喷粉搅拌提升至离地0.3m→反复搅拌下沉→反复搅拌提升至离地0.3m→关闭搅拌机械。
2.4.3加强施工质量管理
根据工艺试桩确定的各项操作技术参数，制定施工要点，供现场操作人员遵守。严格控制钻孔深度、喷粉标高和挡灰面，确保喷粉桩长度和喷粉量符合规定要求。深度误差不大于5cm，水泥损失平均不大于1kg/m。DJM桩应穿过软土层到达强度较高的持力层，并进入硬土层50cm。持力层的深度要根据钻孔时电流表的读数来确定，钻钻杆时电流表的读数明显增大，说明已经进入硬土层。如果能持续50cm以上，说明已经进入持力层。
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。起吊前要有一段时间等待粉末到达桩底，防止不喷粉起吊。具体时间因机械类型和输灰管长度而异。
桩上部1/3范围内，搅拌一次，搅拌长度小于5m时，按5m施工。特别需要指出的是，对于软土天然含水量大于70%的路段，复搅长度应贯穿软土层。
钻孔和提升时，管线压力不能过高，以防钻井泥浆挤压孔壁周围形成空洞。
成桩过程中，如遇事故影响桩身质量，应在12h内采取补喷措施，补喷重叠长度不小于1.0m，特别困难时，以电流表读数有明显变化为准。否则应重新设置，新桩与废弃桩的距离不应大于桩距的15%。
输灰管应经常检查，不得泄漏或堵塞。管道长度应为60m左右，不得超过80m。定期检查使用的钻头，其直径磨损不得大于1cm，但不宜使用直径过大的钻头(最好小于53cm)。
2.4.4加强对粉喷桩的现场监督。
驻地监理组应制定监理要求，供监理和现场人员遵守，并必须全程在现场。驻厂监督要履行值班职责，责任要落实到人，落实到每个班组。值班监督应认真检查施工记录和材料清单，并及时签字。完工的粉喷桩必须严格按规定及时检验。
2.5质量检查和验收
2.5.1质量检验
施工中要检查喷灰量、桩长、复搅长度、是否进入硬土层等。施工中如有异常，应记录处理方法和措施。浅挖桩头深度为50cm，目测搅拌的均匀性，测量桩径，检查频率为1% ~ 2%。粉喷桩施工质量的允许偏差应符合规范。
验收
成桩28天后，将桩放置在桩身上部(桩顶以下0.5m)。、1.0m、1.5m)，截取三段桩进行现场无侧限抗压强度试验，检测频率为1 ‰ ~ 2 ‰。如有必要，业主将安排全桩长度取芯，以检测粉喷桩的质量。
3结论
从我省已建和在建的高速公路来看，粉喷桩是处理软基的一种有效而广泛应用的技术手段。与其他软基处理手段相比，具有施工方便、工期短、工后沉降小(运行质量高)等明显优势。但从其设计方法和施工质量管理来看，技术难度较大。如果掌握不好，很容易出现偏差，而且因为是隐蔽工程，很容易留下隐患。但是，只要以科学的态度严格控制设计方法和施工质量管理，就会获得满意的工程质量。根据省交通厅的规划，“十五”期间，我省将建成1000多公里的高速公路，粉喷桩必将发挥应有的作用，得到广泛的应用。
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