湿喷桩施工工艺

吴峰涛 徐州市公路工程总公司

【摘要】：本文具体阐述江六高速湿喷桩施工工艺及质量控制,并针对本工程中所存在的问题提出有效措施,使其达到规范要求。             

【关键词】： 湿喷桩 、施工工艺、质量控制、有效措施

一、工程概况

江六高速仪征四标起讫桩号K51+739.3-K62+062，标段全长10.323km，湿喷桩总量为501438.5延米，桩径50cm，桩距有1.1m、1.3m和1.5m三种，桩长有7.5m、9.5m、11m、11.5m、12m、16m和16.5m七种，桩位布置成梅花形，设计水泥用量50kg/m，添加生石膏粉占水泥用量的2%-3%，采用提升喷浆施工。

二、主要材料

1、水泥

湿喷桩拟采用海螺水泥厂和扬州亚东水泥有限公司所生产的P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

2、石膏

石膏兼有缓凝和早强作用，掺入量取水泥用量的2%，采用纯净的生石膏粉作为添加剂，要求通过0.075ｍｍ的方孔筛＞85%。 

3、试验配合比设计

三、试桩成果

江六高速仪征四标在湿喷桩施工过程中分别于2010年1月及4月经过两次试桩。第一次在K54+059.72-K54+115.52段试桩36根，第二次在K54+659.82-K54+6.82段试桩30根。设计桩长16m，桩径50cm，桩间距1.5m，分别采用45kg/m、50kg/m、55kg/m水泥用量外加2%生石膏粉，检测结果见下表。

第一次试桩：

四、湿喷桩机械及配套设备

1、钻机：本标段采用JS-2型湿喷桩桩机，电脑纪录并打印喷浆量设备采用上海科钲电子科技有限公司生产的SPY-1型湿喷桩监测记录仪。深搅桩施工机械动力电机为45KW，钻头叶片三层，每层两片，上下层间距300mm，水平两片叶片夹角30度，每片叶片宽100mm。

2、灰浆搅拌机：包括2台容积为0.5m3的灰浆搅拌机；泵量50L/min，泵压1500Kpa的灰浆泵，并配有电磁调速电机；

3、计量装置：计量装置在浆喷桩施工过程中起到质量监测的作用，施工前已经由计量部门进行标定。施工过程中有专人监控记录；施工过程中监测一般包括深度计、流量计、各种压力表、电压表等。

4、电脑记录仪：电脑自动记录仪选用定型产品，不具有存储功能并具备现场打印施工过程和成桩资料的功能。

五、施工工艺

施工时先施工一个区域四面的桩，形成一个封闭的区域，再逐渐往中心施工，有利于整体的成桩质量和软基处理效果，具体施工工艺如下：

1、场地整平和施工测量放样

根据施工图设计提供的原地面整平高程，用推土机对原地面进行推平整理，并用压路机进行碾压，确保压实度不小于90%。然后根据桩位布置图将将每根桩放样好，并用竹签标定，并撒上石灰以明示，桩位布置与设计的偏差应控制在5cm以内。

2、钻机定位：湿喷桩机移至施工段落就位，将搅拌机钻头准确落在桩位上。钻机对准桩位后，确保孔位偏差符合规范要求，水平偏差不超过±5cm。钻机平台水平，导向架及钻杆竖直，竖直度偏差不得大于1.0%。启动电机，运转正常方可下钻。钻机就位前开始拌制水泥浆，根据确定的每米水泥用量确定拌浆量，每次拌和一根桩的用灰量超加50KG。搅拌灰浆时，按先加水，后加水泥和外加剂的顺序投料，每次灰浆搅拌时间不少于3分钟，要将水泥浆充分拌匀。水泥浆从拌和机倒入集料斗时必须过筛，把水泥硬块剔除。

3、预搅下钻：搅拌机就位以后，启动搅拌机电机，待搅拌头转速正常后，边旋转切土边下沉，搅拌轴的转速控制在30～50转/分钟，下钻的速度为1.0m/min。搅拌深度由搅拌机上深度仪指示，桩长按打穿软土进入相对硬层50cm控制，采用设计桩长和电流变化双控原则。以地勘资料和设计图纸中提供的处理长度为基础，结合施工机械的电流变化，以确认是否打穿软土层。一般电流发生突变，达到60～70A，即认为已钻入相对硬土层，为防止卡钻随即采用低速间断下钻，直至达到设计深度。(根据施工机械的差异，此电流数值可相对变化。)

 4、上提喷浆搅拌：搅拌机钻到设计深度后，启动挤压式灰浆泵，同时根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，喷浆时管道压力在0.5～0.7Mpa之间，浆液从喷嘴喷出并具有一定压力后，原地喷浆搅拌30秒，然后搅拌喷浆提升，提升速度控制在0.4～0.7m/min，搅拌转数选用高档，约50转/分钟。根据电脑流量显示每10cm达不到设计喷浆量，应及时复喷，以保证有足够的灰量。喷水泥时严格控制喷浆标高和停浆标高，不得中断喷浆，确保桩体长度，注意考虑送浆长度的因素，确保控制送浆的时间。提升至地面以下1m时，宜用慢速，搅拌提升至地面25cm时，发送器停止向孔内喷浆，搅拌数秒以保证桩头密实。

5、重复搅拌下沉、喷浆：重复重复搅拌下沉、喷浆至孔底，复搅速度≤0.4～0.7m/min。

6、重复搅拌提升使水泥搅拌均匀，直至离地面25cm，搅拌速度控制在≤0.8m/min。

7、关闭搅拌机械、提杆出孔，清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，同时打印施工过程资料和成桩资料，打印完成后交旁站监理签认。

8、移机就位进行下一根桩的施工，施工程序为重复(1)～(7)作业。

六、质量控制要点及检验

 (一)、质量控制要点

1、钻机就位质量控制：

(1)深层搅拌桩设备安装时，枕木下地基要稳固，机器底座要水平，搅拌头导轨要垂直；

(2)搅拌机就位后，检查钻机是否横平竖直，方向架的垂直度偏差小于1.5%；就位对中时，检查钻头是否对中，允许偏差小于5cm。

(3)按设计要求的桩顶、桩底标高在钻塔上做出相应的明显标记志，以便在施工中控制好桩顶和桩底标高，以满足设计和规范要求。

2、制浆质量控制：

(1)根据成桩试验所确定的搅拌桩水泥用量和水用量，然后在配制浆液处挂牌施工；

(2)水泥在进入灰浆桶时要过筛，不得有大颗粒进入。水泥浆的制备要使用专用的制浆桶，对每桶所用水泥和水的用量进行检查，发现问题及时纠正。浆液罐容量不小于一根桩的用灰量加50kg，当上述重量不足时，不得开钻下一根桩的施工。

(3)水泥浆液应严格按设计的配比拌制水泥，拌和时间不少于3分钟，以保证水泥浆液搅拌均匀。制备好的浆液不得离析，不得停置过长，超过2h的浆液应降低标号使用，浆液倒入储浆罐时应加筛过滤，且需随时搅拌，以保证浆液不离析。

(4)水灰比确定后所拌制浆液的浓度用比重称测试，应经常抽查，每台班不少于4次，并做好记录。

3、搅拌喷浆过程

(1)钻进：

①遇到局部粘土等质地较硬的层位时，可适当泵送清水，以减小施工钻进阻力；

②应控制下沉速度，借设备自重以0.5～1m/min的速度搅拌钻进至设计深度。

③桩长按打穿软土进入相对硬层50cm控制，采用设计桩长和电流变化双控原则。当电流发生突变，一般电流达到60～70A，可认为进入相对硬层，根据机械设备的差异，此电流数值可相对变化。

(2)上提喷浆搅拌：

①钻进设计桩长时，一定要原位喷浆搅拌30秒以后，再上提喷浆搅拌；

②提升至地面以下1m时，宜用慢速，提升至地面0.25m时，停止喷浆，搅拌数秒以保证桩头均匀密实；

③凡成桩过程中，由于电压过低或其它原因造成停机致使成桩的工艺中断时，应将搅拌头下沉0.5m，等恢复供浆时再继续成桩，若中途停止输浆3小时以上者，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，并清洗干净。

④当施工中遇到停电，机械故障原因中断喷浆时，应在12小时内复搅复喷，保证二次复搅复喷搭接长度不小于1m。

(3)复搅

按施工图要求进行下沉喷浆复搅和上提复搅各一次。

(4)资料打印

成桩后，在钻机移动前打印施工过程资料和成桩资料，严禁移机后补打资料，成桩资料打印时注意必须有旁站监理监督，打印完成后随时交旁站监理签认。

(二)施工过程监控项目一览表

1、质量标准

水泥搅拌桩的施工质量及检验要求

（1）所用的水泥、石膏应严格按照规格及试验规程进行检测，各项质量指标应符合设计要求；

（2）水泥搅拌桩成桩7天后，进行开挖检查，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度，检查频率为2%。并不少于2根。

（3）成桩28天后进行钻孔取芯检测桩身无侧限抗压强度，检测频率为总桩数的5‰，并不少于2根，要求28天强度R28≥0.8MPa，90天强度R90≥1.2MPa。

（4）单桩承载力不小于118KN，复合地基承载力，对桩距1.1m的不小于160Kpa，桩距1.3m的不小于130Kpa，桩距1.5m的不小于110Kpa。

    （5）原始报表检查：施工原始报表应详尽、完善。

七、存在问题及有效措施

湿喷桩施工过程中存在问题：

1、爆管、堵管。水泥浆比重是控制成桩质量的关键要素，比重过小容易离析，但比重过大会导致爆管及堵管的现象发生，特别是气温高的夏季容易发生。同时机械故障停止输浆一定时间后，未及时拆除管路清洗干净也易出现堵管现象。

2、断桩。沿深度方向0.3m长度范围内桩身水泥含量过少，且芯样为软-流塑状态的软土或松散沙土时，判定该桩为断桩。产生断桩的原因主要是：湿喷桩喷浆提升速度过快，水泥浆泵送量小、遇到软土层时涌浆、泵送水泥浆不连续，储存灌中水泥浆液过少、因故障中断喷浆，未深入旋喷好的层次重叠复喷。

3、搅拌不均匀。两种情况：一种不够均匀，水泥土搅拌纹理不连续，含水泥粒块且颗粒直径＜2cm。另一种不均匀，水泥土无搅拌纹理，夹水泥块或较多水泥富集块，且水泥颗粒直径＞2cm。

有效措施：

1、做好湿喷桩机械的计量标定，并现场抽查标定结果。

2、严格按照湿喷桩施工作业指导书指导施工，旁站人员监控好现场水泥用量、水泥浆比重及每根桩的成桩时间，并严格按照质量控制点指导监控施工。

3、湿喷桩成桩过程要与电脑连接，采用电脑控制，及时打印电脑小票核对成桩质量。

4、做好现场信息收集工作，并采取每天机械不少于一名旁站人员监控，现场技术负责人对整个过程巡查的方式监控。

5、对现场施工不符合要求的工序予以返工，严重影响成桩质量的坚决清退出场。

6、施工工程中发现问题及时处理，并申报技术主管。

7、对成桩满7天和28天的湿喷桩进行抽检，总结经验教训。

参考文献：

1、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》TJ017-96

2、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004

3、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTJ057-94

4、《江苏省高速公路建设指挥部水泥搅拌桩施工指导意见(试行)》

5、江六高速公路JL-YZ4标施工图设计