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1、粉喷桩处理软土地基的施工工艺及质量控制作者：郝月娟摘要:经粉喷桩处理的地基，承载力大大提高，沉降量大大减少。由于桩体作用，地基抗剪强度增强，提高了地基的稳定性，路基填土可以不受速度的限制，大大加快施工进度。且路基沉降可在较短时间内完成，施工后一般沉降很少。而常用的排水固结法和铺土工布法，通过以往的施工实践，处理后的地基后期沉降仍很大，固结时间长，易产生塌方滑坡等剪切破坏，因此填土速度受到限制，工期长；往往通车一段时间后(23年)，由于路基变形需要整修，因此，虽然粉喷桩处理软基费用较其它处理方法高，但省却工后整修的二次费用，相比之下还是经济的。关键词: 粉喷桩 施工工艺 质量检测 质量控制正文:
2、1.绪论1.1概述粉喷桩于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于80年代初引入此项技术。粉喷桩作为一种深层搅拌和桩，越来越多地被运用于公路、工业与民用建设中。尤其是近几年，随着高速公路建设的飞速发展，粉喷桩被广泛用来加固路基、维护边坡以及地下工程支护、防渗墙等，并以其能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强、可大大缩短施工期等优点成为应用广泛的一种简便而又经济有效的软土地基加固技术。深层搅拌法加固软土地基，就是在钻孔过程中利用水泥、石灰等材料作为固化剂，使用深层搅拌机械将浆液状或粉状固化剂注入软土地基的深层，经机械搅拌，使原位土与固化剂均匀混合并发生一系
3、列的物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。在深层搅拌法中，固化剂的注入有两种形式，一是浆液灌注，二是粉体喷射。前者由于有漏浆现象，工人操作条件较差，且对含水量较高软土地基的加固效果尚待论证，而粉体喷射法以它具有的诸多优点而后来居上，在工程中得到广泛的应用。粉喷桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，其加固地基的机理在于固化剂与原位土充分混合后，由于固化剂吸收周围土层中的水分而发生物理化学反应，使混合桩体凝结硬化，既提高了自身的强度，又稳定了桩周围土层，从而使天然的软土地基改变成优质的复合地基，大大提高了地基的承载能力。 固化剂可以采用水泥、石灰、石膏等材料，由于水泥桩的性能
4、比较优越，因此一般采用普通硅酸盐水泥作为固化剂。从水泥与软土的物理化学反应过程分析，水泥与原位土搅拌越充分，混合越均匀，则水泥土结构的离散性越小，地基的总体强度也越高。粉喷桩有许多优点，主要有以下几方面：（1）加固工艺合理。在制桩过程中仅向土层中喷射固化料干粉，无需注入附加的水分，使固化剂能充分吸收软土中的水分，从而增强加固效果。 （2）施工简单、技术可靠。国内有多种粉喷桩施工成套机械，制桩过程完全机械化，减轻了工人的劳动强度，提高了成桩效率。制桩原料除原位土外，仅有适量的固化剂便可。 （3）可以在含有地下水的地层中直接施工制桩，避免了水下施工的麻烦，大大简化了施工程序。 （4）施工工期短，进
5、度快。经粉喷桩处理的地基，路基填筑时可大大加快填筑速率，基本不需考虑由于填筑过快而导致路基失稳的可能。 （5）保护环境。在制桩过程中无振动、无噪音、无污染，对附近建筑物无影响。 粉喷桩虽然有许多优点，但在应用上还有一些限制。 在理论上，粉喷桩群体范围内的压缩变形量较小，根据荷载、桩长、桩身强度、天然地基土强度、置换率、复合地基的变形模量等估算，一般可取2cm5cm。而下卧软弱土层压缩变形量的确定，可以假定粉喷桩群体形成一种实体深基础，按双层地基计算该实体深基础底部的附加应力，然后再进行下卧软弱土层压缩变形量的计算。在附加应力的确定上，有学者指出。室内试验表明，水泥土的重度比原位土略有增大，增大
6、量在1235之间，加固桩身对下部未加固部分不会产生过大的附加应力，也不会由于加固桩身附加荷重而引起地基附加沉降。但有些学者却持相反观点。目前，不同的软土特征和施工实际情况对附加应力的影响尚待研究。 相对于国外多种多样、五花八门的粉喷桩施工机械设备而言，国内的机械设备可以说是品种单一、类型雷同，这直接制约了粉喷桩的设计和应用。比如在桩径的确定上，由于国内的机械设备均只能施工直径为50cm的粉喷桩，因此在设计上也只能按该直径考虑。又如在桩长的确定上，理论上以穿透软土层为最佳，但国内配套钻杆长度绝大多数都在15m以内、12m左右，因此在应用粉喷桩时，都以下卧软土层的厚度不超过上述长度为选择依据之一，
7、如果下卧软土层的厚度超过上述长度，则一般可以不考虑采用粉喷桩，转而采用其他的软基处理方法如塑料排水板等。1.2粉喷桩的概念粉喷桩是粉体喷射桩的简称，就是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用软土与固化剂之间所产生的物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。1.3粉喷桩的加固机理当水泥加固软土时，水泥表面的各种矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成的化合物中有些能迅速溶于水中，水泥颗粒表面则重新暴露出来，再与水发生反应，使周围的水溶液达到饱和，新的生成物不能再溶解，形成胶凝体；当水泥的各种水化物生成后，有的自
8、身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生离子交换和团粒化作用硬凝反应，形成了水泥土的团粒结构，并封闭各土团的空隙，形成坚固的联结，从宏观上看使水泥土的强度大大提高；硬凝反应生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度；碳酸化反应，生成新的化合物，从而提高水泥土的强度，达到提高地基承载力的要求。1.4粉喷桩适用范围用于软基的涵洞、挡土墙基础处理，桥头软基处理，可有效地减少基础沉降、桥头跳车现象；在高路堤软基处理中，一般软土厚度在10m以内，使用粉喷桩打穿淤泥层，效果较好且经济；对10m以上的深软基，采用以上的方法均难以达到理想的处理效果，在此情况以建桥为宜。2.粉喷
9、桩的施工与质量检测2.1施工准备粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等。场地平整、清除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。施工设备准备。粉喷桩施工设备严禁使用非定型产品或自行改装设备，对粉喷桩设备要严格检验，按招标文件中的技术规范和铁道部粉体喷撑法加固软弱土层技术规范（TB11011396）的要求进行标定和工艺性试桩。进场设备必须配备良好的能显示钻杆钻进时电流变化的电流表、显示管道压力
10、表和计量水泥喷入量、复搅深度的电脑监测记录装置（应能打印每根桩施工中钻头各次下钻深度及提升高度的全过程记录和水泥用量）量器、衡器，且必须经过计量部门的检定。a.钻机：钻机是粉喷桩施工的主要成桩机械。它必须满足以下条件：动力大、扭矩大，适合大直径钻头成桩，钻头直径一般为50cm；具有正向转进、反转提升的功能；提升力大，并能实现匀速提升。b.喷粉机喷粉机是定时设置发送粉体材料的设备，它是粉喷搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。粉体发送机的工作原理，见下图一 图一：发送机的工作原理图 注：1-节流阀；2-流量计；3-气水分离器；4-安全阀；5-管道压力表；6-灰罐压力表；7-发送器转鼓；8-灰罐
11、由空气压缩机送来的压缩空气，通过节流阀调节风量的大小，进入“气水分离器”，使压缩空气中的气水分离，然后“干风”到达粉体发送器喉管，与“转鼓”定量输出的粉体材料混合，成为气粉混合体，进入钻机的“旋转龙头”，通过空心钻杆喷入地下。粉体的定量输出，由控制转鼓的转速来实现。施工前须按照加固工程的地质条件，通过室内试验，找出最佳粉体掺入量。根据施工时钻机的提升速度、钻机转速、搅拌钻头的类型，选用合理的粉体发送量。c.空气压缩机粉体喷出，是以空气压缩机作为风源。空压机的选型，主要以加固工程地质条件和加固深度为依据。粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌，气粉混合体只需克服喷灰口处土及地下水的阻力而喷入土中。旋喷法
12、则是依靠高压脉冲泵所喷射的高压水来破坏土层。因此，粉喷桩所用压力不需要很高，空压机的风量也不宜太大。d.搅拌钻头粉体喷射搅拌法凭借钻头叶片的搅拌作用使灰粉与软土混合。因此钻头的形状直接影响灰土搅拌效果。钻头的形式，应保证在反向旋转提升时，对柱中土体有压实作用，而不是使灰、土向地面翻升，而降低柱体质量。e.计量装置该装置用于监测粉喷桩施工中粉体输入量的连续性及均匀性的装置，及时掌握钻机在粉喷过程中，喷入软土层的水泥数量，它能逐段逐层分析粉体的输入量。通过安装在粉体发送机上调孔装置，使输入量能满足设计要求，并能自动记录及打印。粉喷桩的施工工艺根据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试
13、桩一般为5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。 粉喷桩所用的水泥。425普通硅酸盐水泥，水泥用量因天然含水量而异，按以下方法配比：W150%，水泥用量50kg /m；50%W170%，水泥用量为55kg/m；W170%，水泥用量为60kg/m65kg/m。应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。加固处理的强度，应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d，28d，90d，要R280.8MPa，R901.2MPa.2.2施工工艺2.2.1工艺性试桩全面施工前应进行工艺性试桩，以确定在此地质条件下，粉喷桩施工设
14、备的成桩工艺及各项技术参数，水泥的初始凝时间、安定性强度登记等施工工艺参数，并根据设计要求通过成桩试验确定每台机组各自的钻进速度、提升速度、拌和速度、单位时间喷浆量、桩长、成桩时间、复搅遍数等，为全面施工提供依据。2.2.2施工工序施工程序为：放线定桩位钻机就位钻桩孔至设计深度边拌和喷粉边提升钻杆至桩顶以上50cm拌和、喷粉全程或局部复搅（复喷）一次（或数次），提杆至地面移至下一桩位继续施工，见下图二.钻孔定位调平钻进设计孔深成桩设计桩顶检验用灰量、标号等转入下一循环停灰停气复位喷粉、搅拌、提升、钻头升至地面下50时停止送灰机送灰图二 粉喷桩工艺流程图施工前，应进行场地平整，参照施工图纸事先整
15、平，再清除地面以下一切障碍物（包括石块、树根和垃圾等），场地低洼地段应先排水清淤后再回填素土（不得回填杂填土）至整平高程。软泥地段应进行表面处治，保证施工机械施钻时不倾斜，位移时不陷车；有地表水的地段，要求在桩位空隙间开挖排水沟，开挖尺寸以既能排水，又能保证钻机移位为目的。桩位放线时，根据可靠的水准点及控制桩，用经纬仪将桩位精确放样，标出每根桩的位置。粉喷桩平面误差不得超过5cm。且组装并架立粉喷桩机设备，检查主机各部的连接，喷粉系统各部分安装试调情况及灰罐、管道的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作；灰罐装满料后，进料口应加盖密封，排除异常情况后方可开始施工。在成桩时，先用粉喷桩机
16、在桩位钻孔，至设计要求深度后(钻速为0.51mmin)，将钻头以1mmin的速度边拌和边提升，同时通过粉喷系统将水泥(或石灰粉)通过钻杆端喷嘴定时定量向搅动的土体喷粉，使土体和水泥进行充分拌和混合，形成水泥、水、土混合体。桩体喷粉要求一气呵成，不的中断，每根桩宜装一次灰，喷粉深度在钻杆上标线控制，喷粉压力控制在0.50.8Mpa。单位桩长喷粉量是成桩质量的关键，喷粉量随质情况桩体情况要求而定，一般为4570kgm，常用量50kgm.每施工段工程喷粉量控制应一次大体调定，为避免桩机移动路线过长，喷粉桩施工时宜采用先中轴后边轴，先里排后外排的次序进行，桩机移动最长距离50m为宜。当钻头提升到地面以
17、下约50cm时，喷粉系统停止向孔内喷射水泥（或石灰粉）。遇有荷载较大或不正常情况，为避免桩上部受最大部位因气压骤减出现松散层，提高桩体质量，在桩体上部3.5m范围内，宜再钻进提杆复喷（水泥用量为10kgm）一次，桩体即告完成，复喷桩体强度可达到1.2Mpa左右。喷粉桩应自然养护14d以上始可挖基坑土方，桩基上部50cm尽可能人工开挖，避免挖土机推土机在其上行驶或站在桩上挖土，以免将桩头压碎或水平推力作用造成断桩，切割上部桩头是应用人工在周边凿槽，在用锤击破碎。2.3施工新工艺“一搅四喷”改为“两搅四喷”即第一遍切土下钻时增加一次喷粉（浆），其余工序按原设计。该法能够充分解决局部掺灰量不足的问题
18、，效果良好适当减慢钻进和提升速度（由试桩确定合适的挡位）。复搅时适当减小气体流量和管道压力（一般喷灰时管道压力控制在0.250.4Mpa之间，为防止钻孔内淤泥向四周挤压形成空洞，复搅时管道压力控制在0.10.2Mpa之间，具体参数由试桩决定）。确保桩底喷灰量。考虑送灰管道较长，从开始喷灰灰进入底孔有一个时间差，所以钻进底部后，先喷12min，然后再提升钻具。为了保证桩体的质量，严格要求进行全程复搅。要求施工单位加强管理和施工现场控制，并采取挖沟抽水、修筑围堰抽水等措施降低施工路段的地下水位（由于高寒水量软土层的埋深普遍较浅，因此降低地下水位就成了保证水泥拌和桩施工质量的重要因素）。对水泥拌和桩
19、处理路段，为了确保施工质量，要求在制备水泥浆液的时候掺入水泥用量3%5%的高效减水剂或生石灰，有条件的情况下也可以掺入10%左右的粉煤灰（具体掺入量由室内试验和试桩确定）。2.4施工注意事项为了严格控制水泥粉喷桩长度，要求场地平整，其高差控制在5;并控制(选定)钻杆高度,标注钻进到桩底时地表上肉眼可检查到底钻杆上标记。选取水泥和有代表性的软土，按设计要求测定在设计掺灰量下的水泥土无侧限抗压强度符合设计要求后确定施工掺灰量。在水泥粉喷桩正式施工之前，对每一工点进行工艺试验，掌握钻进深度，提升速度、喷气压力、下钻和提升的阻力、单位时间喷灰量、复搅工艺等因素对成桩质量特别是桩强度均匀性的影响，通过检
20、测确定其技术参数作为正式施工依据。工艺试验桩根数一般不少于10根。为喷灰量均匀和拌充分，提钻喷灰应用慢挡，钻进和复挡用中速挡。严格控制喷灰时间和停灰时间，不得中断喷灰，严禁尚未喷灰的情况下进行钻杆提升作业。如遇停电机械故障等原因，喷灰中断时，必须复钻，复钻重叠孔段应1m。当土层含水量降低时，水泥粉喷桩桩身呈疏松状态，其强度很低。因此，对较干土层，如硬壳层，施工施工是要适当加水，使其含水量45%、且60%，以利于桩身均匀和密实，保证桩身的强度。含水量较大的土层，桩强度会降低，施工中如有发现，要适当增加掺灰量。考虑到水泥粉喷桩实际成桩直径要比设计直径（50cm）大，在软土层中，实际成桩直径约56c
21、m。为了保证桩身设计强度，喷灰量应以实际桩直径计算，实际喷灰量不得小于该计算值。对水泥粉喷桩要进行质量检测，方法有：a.静力触探；b.挖坑砍桩做水泥土无侧限抗压强度试验；c.钻孔取芯做无侧限抗压强度试验；d.静载试验。钻孔取芯做无侧限抗压强度试验，其抽检率为1%。对每坐桥台和通道以及重要部位的水泥粉喷桩应进行静载试验，检测根数不宜少于4根。为了判断水泥粉喷桩水泥土的强度，可采用轻型动力触探N10检验桩身质量，该工作应在成桩后7d内进行。当N1015击时，桩身强度可满足设计要求，或者当7d龄期的N10大于原天然地基的N10一倍以上时，桩身强度也可满足设计要求。轻型动力触探深度一般不超过4m，抽检
22、率为2%。除采用轻型动力触探来判断桩身强度外，还应采用其他检测手段相互对照，如采用静载试验或钻孔取芯做无侧限抗压强度试验。为了保证喷粉桩的施工质量，不仅要在施工过程中控制好原材料质量，做好室内配比试验、现场工艺试验，加强喷粉施工技术的管理监督，把好桩位测量放样及各道工序的检查关，还须对施工好的现场桩体进行最终检测，以对粉喷桩施工质量进行全面而准确的判断及评定。2.5粉喷桩的质量检测粉喷桩属于水泥土搅拌桩的一种，其质量标准可以按国家标准建筑地基处理技术规范(JGJ792002)中对深层搅拌法成桩的标准实施。深层搅拌桩质量检验标准应符合表1的规定。项 目序 号检查项目允许偏差或允许值检 查 方 法
23、单 位数 值主控项目1水泥及外渗剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量参数指标查看流量表3桩体强度设计要求按规定办法4地基承载力设计要求按规定办法一般项目 1机头提升速度m/min0.5量机头上升距离和时间2桩底标高mm200测机头深度3桩顶标高mm+100,-50水准仪(最上部500不计入)4桩位偏差mm50用钢尺量5桩径200用钢尺量表格一：粉喷桩复合地基质量检验标准表2.5.1粉喷桩质量检测的形式粉喷桩在制桩过程中和制桩全部完成后均应进行质量检查，在制桩过程中主要是施工单位自检，目的在于早日发现问题并及时纠正，避免质量事故的扩大；制桩全部完成后的检查，由建设单位组织进行，目的在
24、于对全部桩作出质量评价，并测定复合地基承载力和单桩承载力，检查是否达到预期的设计要求。粉喷桩的质量监测按阶段可以分为三个阶段：施工过程的检查、成桩7d内的强度检查以及施工完成后的全面检查。施工期质量检验水泥土桩的的施工质量与前期准备工作的质量息息相关，关于前期准备工作的质量控制，前面已有叙述，主要为核实工程地质水文情况，桩体材料的质量检验，室内配合比试验，现场工艺试验，人的质量及工作质量的保证等。 搅拌桩的施工质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。施工记录应反映每根桩施工全过程的真实情况，应按规
25、范规定的内容填写，应做到详尽、完善、真实并及时汇总分析，凡是需要了解的施工问题，应都能从施工记录中找到答案。检查的重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转速和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法。 在施工期，每根桩均应有一份完整的质量检验单，施工人员和监理人员签名后作为施工档案。除进行上述的施工质量检查外，还需进行如下的施工质量检验：桩位。通常定位偏差不应超出50mm。施工前在桩中心插桩位标，施工后将桩位标复原，以便验收。桩顶、板底高程。均不应低于设计值。桩底一般应超过100200mm，桩顶应超过0.5m。桩身垂直度。每根桩施工时均应用水准尺或其他方法检查导向架和搅拌轴的垂直度，间接测定桩身垂直
26、度。通常垂直度误差不应超过1。当设计对垂直度有严格要求时，应按设计标准检验。桩身水泥掺量。按设计要求检查每根桩的水泥用量。通常考虑到按整包水泥计量的方便，允许每根桩的水泥用量在25kg(半包水泥)范围内调整。水泥强度等级。水泥品种按设计要求选用。对无质保书或有质保书的小水泥厂的产品，应先做试块强度试验，试验合格后方可使用。对有质保书(非乡办企业)的水泥产品，可在搅拌施工时，进行抽查试验。搅拌头上提喷粉速度。一般均在上提时喷粉，提升速度不超过05mmin。通常采用二次搅拌。当第二次搅拌时不允许出现搅拌头未到桩顶，水泥粉已拌完的现象。有剩余时可在桩身上部第三次搅拌。外掺剂的选用。采用的外掺剂应按设
27、计要求配制。常用的外掺剂有氯化钙、碳酸钠、三乙醇胺、木质素磺酸钙、水玻璃等。喷粉搅拌的均匀性。应有水泥自动计量装置，随时指示喷粉过程中的各项参数，包括压力、喷粉速度和喷粉量等。喷粉到距地面12m时，应无大量粉末飞扬，通常需适当减小压力，在孔口加防护罩。对基坑开挖工程中的侧向围护桩，相邻桩体要搭接施工，施工应连续，其施工间歇时间不宜超过810h。2.5.2粉喷桩质量检测的内容粉喷桩处理软基，其最终质量控制参数是保证复合地基的整体承载力，为此粉喷桩检测包括两方面内容：桩的测量放样检测，即在成桩后7d左右，通过检测桩位、桩数、桩间距来检查桩的放样情况；桩体本身质量的检测，其中包括桩身的完整性、桩身外
28、形尺寸(桩身截面，有效桩长等)、桩身的连续性、均匀性、强度、密实度、单桩承载力等，其中最主要的控制参数为单桩承载力。桩身强度是以90d龄期为其强度标准值，但在实际工程中往往由于工期紧等多种因素影响而难以等到90d，一般取28d左右龄期，特殊情况下也有以更短龄期对桩身测试后推算至90d龄期强度。 据水泥粉喷桩处理软土地基的控制参数及检测内容，检测水泥粉喷桩施工质量常用的检测方法有目测法、截取桩段试压法、轻便动力触探法、静力触探法、钻孔取芯法、应力波反射法、水电效应法和静载试验法等8种。2.5.3粉喷桩质量检测的方法2.5.3.1目测法成桩7d后，开挖0.51.0m深基坑，测量桩位、桩间距，检查桩
29、数，不符合设计要求时应补桩或采取其它的有效措施；符合要求再检查桩身成形情况，通过目测群桩桩顶是否平齐，桩体是否圆匀，有无缩颈和凹陷现象，桩身有无水泥结块或夹泥层，颜色深浅是否一致，并用手感知桩身松散或硬结程度，来判断桩身水泥土的搅拌均匀程度，对于墙式搭接桩还可通过目测检查桩头部分桩间的搭接情况。目测法是最常用、最基本也是最简便的检测方法，主要根据眼观、手摸等感觉，检查0.52.0m桩头质量的大致情况，不能反映有效桩长、桩身的状态信息，不能对桩身质量下完整结论。2.5.3.2截取桩段试压法在成桩一定龄期后(一般不少于10d)，在现场开挖出的桩体上部、桩顶以下连续截取长度等于桩径的三段桩体，上下截
30、面用水泥砂浆整平，装入压力架后用压力机试压，可测得桩身的抗压强度和变形模量，同时也可以在桩段抗压破坏时进一步观察桩体喷粉搅拌的均匀性。该方法测试出的数据直接可靠，既可积累室内强度与现场强度之间的数据关系，又可避免桩体横断面方向上强度不均匀的影响。但该方法的缺点是挖桩深度过大，试验根数不能太多，而且该方法需要特制的夹板，对试验机精度也有一定的要求。同时在压前必须将上下面修水平，否则在施压时很容易出现偏心受压，产生较大的试验误差。2.5.3.3轻便动力触探法一般是在成桩7d内，使用轻便触探器取桩身水泥土样，通过观察水泥土样的颜色是否一致、有无结块水泥或未拌匀的土团来检查喷粉桩搅拌均匀程度，同时根据
31、触探击数(N10)来判断桩身强度，对N10贯入10cm击数不能少于10击，少于10击或者每击大于10mm的区段直接可认为所检查段不符合要求，应进行处理。行业标准软土地基深层搅拌加固法技术规程(YBJ225-91)提出轻便触探击数(N10)与7d龄期水泥土强度有关。使用轻便动力触探法检测粉喷桩时应注意：探测深度不能超过4m；触探点不能在桩中心位置，以避开桩中心水泥含量少、强度低的喷灰搅拌盲区，使触探具有代表性，一般定在距桩中心2/5桩径处；触探时触探仪的穿心杆一定要保持垂直。2.5.3.4静力触探法静力触探法是在成桩近期内，通过在桩身及桩周土的不同深度进行静力触探试验，画出桩身及原始地基的触探P
32、-S曲线。对比两者的P-S曲线形态即可直观地反映出水泥土搅拌桩桩身的均匀性，并根据桩身的P-S值提高程度来分析桩身强度。这种方法宜在成桩后近期内进行，否则随着龄期的增长、桩身强度的提高使实施难度加大。该方法有直观、快速的特点，但无论理论上还是实践上还需要作深入探讨，对测试设备也须作进一步改进和完善。因此，有关水泥搅拌桩的各种国家规范中都没有将该法列为水泥搅拌桩的质量检测方法。2.5.3.4钻孔取芯法钻孔取芯法是在成桩一定龄期后通过钻孔取芯来检查桩长、桩各部位的水泥含量、桩身水泥土的喷粉、搅拌均匀程度及桩身抗压强度的变化情况，同时在取芯过程中可以进行标准贯入试验。通过观察钻孔取出芯样来判断粉喷桩
33、桩身各部位搅拌的均匀性及状态；通过对芯样进行水泥滴定试验来检查桩身各段的水泥含量情况；通过对桩身各段水泥土原状土样的室内无侧限抗压强度试验及取芯过程各段配合用的标准贯入试验的标贯击数，可以可靠准确地判定桩身各段的桩身强度，同时也可测定出桩身土样的变形指标；通过在取芯过程中水泥土样的变化情况，可判定桩体的连续性并可确定桩长。钻孔取芯法是检测水泥粉喷桩直观、可靠、有效的方法，但由于粉喷桩横断面方向有搅拌轴部位的喷灰盲区、水泥土强度不是很高且桩体千层饼状的特点，因此在采用钻孔取芯法做单桩试验时应特别注意：(1)孔位应避开喷灰盲区，宜定在离桩中心2/5桩径处；(2)在整个钻进取芯过程中，钻杆必须始终保
34、持规定的垂直精度；(3)在原状水泥土取样过程中注意尽量避免对水泥土样的扰动，特别小心试样破碎。钻孔取芯法不仅可通过垂直取芯测试单桩情况，也可通过斜杆取芯检查用于防水、支护、围堰等工程的墙式桩、格栅桩等搭接粉喷桩桩间的搭接情况。2.5.3.5应力波反射法在一定龄期后水泥粉喷桩具有介于弹性体至散体之间的力学性质，但对于桩周土(软粘土、淤泥等)来说，在施加较小外力的情况下，可视为弹性体。由于水泥粉喷桩在形态上其长度远大于桩径，因此可将桩视为一维弹性杆件，同时桩身的强度达到一定程度时其阻抗明显大于桩周土及桩底阻抗，这符合应力波反射动测的理论假设，应力波反射法是以弹性体内的应力波传播理论为依据，在桩顶中
35、心用尼龙棒等垂直施加一冲击力，使桩质点受迫振动并产生弹性波，沿桩身向下传播。当桩身存在松散、夹泥、搅拌不均匀等缺陷时会造成密度、截面或波速变化，这必然引起波阻抗的差异，从而产生波的反射和叠加。该振动信号被置于桩顶的加速度传感器接收，传至桩身完整性检测仪，经检测仪将采集到的信号进行放大、滤波处理和初步分析，数据采集结束后再用专门软件在计算机上作详细分析，综合时域曲线和频谱图形，评价桩身质量(即桩身的完整性、搅拌的均匀性、连续性等和桩身水泥土抗压强度)。应力波反射法测水泥粉喷桩较简捷方便，且节约工期，较适用于大数量粉喷桩普查与评价分析。但使用该方法检测和分析时要注意：测试时桩的龄期不宜太短，一般至
36、少要28d，否则因桩身强度太低使桩身与桩周土波阻抗差异不大，无法测得反映桩身实际施工质量的理想波形曲线。在对测试出的曲线结果进行分析时，不能象刚性桩那样把各种缺陷(如断桩、短桩、离析、夹泥等)仔细确定。在实测曲线上，波沿桩身传播出现有界面反射但不能仔细确定时，一般可以判定为搅拌不均匀。2.5.3.6水电效应法水电效应法也叫电火花振动测桩法，它的基本原理是利用在桩顶水中高压放电，激起水体瞬间热膨胀产生的巨大脉冲力来激励桩的振动，而桩质量的好坏可用瞬态激励所得到的桩土系统的频响函数来识别。水电效应法的测试系统整体上来讲由激振装置、信号接收、记录装置及信息处理装置等三大部分组成。水电效应法的测试过程
37、由以下几部分组成：现场准备。包括桩头处理、安装水管、管内注水、安装高压电极及传感器仪器调试。包括振源调试和传感器、二次仪表调试。正式试验，记录好振动响应信号。信号数据数字化处理并进行分析计算，对桩的完整性进行判断并计算承载力，然后得出结论。水电效应法既可方便地测出桩身的完整性，同时也可快捷地推算出单桩或复合地基的承载力，是检测粉喷桩特别快捷、有效的一种方法，如西宝高速公路的部分粉喷桩就是利用该方法检测的，但目前该方法在国内粉喷桩测试中尚未广泛使用。2.5.3.7静载试验法由于粉喷桩最终的控制参数是复合地基的整体承载力，静载试验法是在桩体达到一定龄期后，对单桩或复合地基通过具有一定刚度的压板加载
38、来测试地基承载力的方法，是最能贴近地基受力的实际情况，最能准确、直接测出单桩或复合地基承载力的最标准的方法，包括单桩静载试验和复合地基静载试验。其试验要点如下：(1)对于单桩静载试验，压板直径应与桩径相等。对于复合地基静载试验，压板尺寸按面积置换率确定。压板中心必须与试验面中心重合，压板下须用10mm厚的粗砂垫平。(2)试验荷载应按等量分级施加，加载等级可分为812级。对于工程桩总加载量接近或等于但不得超过设计值的1.5倍，对于试桩总加载量不宜少于设计值的两倍，加载方式常用堆载法或锚桩作反力支承法等，宁波大学发明的水箱法大气压反力桩基静载试验装置等都是较方便实用的加载方法。(3)测读沉降的间隔
39、时间及稳定标准。根据沉降稳定标准的不同，分慢速法和快速法。在工程桩上进行的单桩静载试验可采用快速法，快速法观测沉降的间隔时间为5、10、15、15、15min，加载满1h即施加下一级荷载。 在试验桩上进行的静载试验和在工程上进行的复合地基载荷试验宜采用慢速法，慢速法观测的间隔为10、10、10、15、15min，以后每隔0.5h读一次沉降，当加载量尚未超过设计要求值时，1h内沉降增量小于0.1mm才可加下一级荷载；当加载量大于设计要求值以后，1h内沉降增量小于0.2mm即可加下一级荷载。(4)当出现下列情况之一时可终止试验，确定极限承载力：承压板周围的土明显地侧向挤出或压板周围出现明显的裂缝；
40、沉降S骤增大，荷载与沉降(QS)曲线出现陡降段；累计的沉降量已大于压板宽度B或直径D的10%；总加载量已达到预定的要求；对于慢速法，在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准。当出现终止加载条件1、5两种情况时，极限承载力取该级荷载的前一级荷载；当出现终止加荷条件第2种情况时，极限承载力取相应于陡降段的起点即第二拐点的荷载值。(5)卸载观测。每级卸载为加载的两倍，如为奇数，第一级可分3倍。每级卸载后，隔15min测读一次；读两次后，隔0.5h再读一次，即可卸下一级荷载。全部荷载卸完后，当测读到0.5h回弹量小于0.1mm即认为稳定。(6)地基承载力的确定：对于单桩当极限承载力能确定时，取
41、极限承载力的1/2；未能确定极限承载力时，可取S/D=0.010.012所对应的荷载值。对于复合地基：a)当Q-S曲线上有明显的比例界限时，可取该比例界限所对应的荷载；b)当极限承载力能确定时，取极限承载力的一半，并与按比例界限所对应的荷载相比，取两者中的小值；c)如总加载量已为设计要求值的两倍以上，取总加载量的一半；d)按相对变形确定。根据设计对沉降的要求和桩端土层的软硬，可取S/D=0.0040.010所对应的荷载值。静载试验法是在现场直接通过加载检测单桩及复合地基承载力的方法，最接近单桩或复合地基在工程实际中的受力状况，用该法检测的结果最能反映单桩和复合地基的实际承载力，但静载试验法得到
42、的是维持荷载作用下，最薄弱破坏模式相应的桩土体系丧失承载刚度的外荷，尽管它能全面获得承载刚度的变化情况，描述最弱的破坏模式，并得到与之相应的承载力，但它不能提供桩身质量的完整性、均匀性、连续性的完整信息，更不能定量定位，加之水泥粉喷桩具有桩体压碎破坏发生在浅层的特点，也就不能对粉喷桩的施工质量作出全面的评价。仅对承载力有怀疑的单桩或复合地基而言，目前静载试试验法是最权威的检测方法，但要对粉喷桩的施工质量作出全面评价，还须用其它的检测方法与之配合和补充。尽管水泥粉喷桩的检测方法已有这么多种，但每一种检测方法都有其局限性，没有一种方法是对桩身质量的全面评价。在没有一种更完美方法的情况下，为了保证水
43、泥粉喷桩的桩身质量，确保软基处理的成功，应根据经粉喷桩复合地基处理工程的重要性、复杂程度及所具有的检测仪器设备的实际条件与现场的实际情况，从中选择合理、可靠、有效的检测方法。可以用一种，也可以用多种方法联合检测，如常用组合有：用应力波反射法普查，用静载试验法对个别单桩或复合地基的承载力进行检验，还有用钻孔取芯法与动力触探法标准贯入试验配合进行等等。3.粉喷桩质量控制措施在以往的工程实践中，粉喷桩处理软土地基施工中常存在如下一些问题：施工单位偷工减料，水泥用量难控制；均匀性差、强度低；沉降得不到有效减少，达不到设计意图；甚至还有沉降量反而增大了等，影响了加固效果。因此，在施工过程中监理人员采取何
44、种科学有效的质量控制措施，确保粉喷桩处理软基的加固效果，成了需要克服的难题。3.1粉喷桩施工前质量控制措施3.1.1加强对施工机械设备的检验每台桩机必须配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器，且记录器上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号、复搅深度、复搅次数等参数，防止伪造施工记录。桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必须经过标定，不合格的仪表必须更换。每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5Kg重的吊线锤，并画上垂直线。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。钻头直径的磨损量不得大于1cm。3.1.2加强对原材料的检验粉喷桩水泥一般选用32
45、5或425的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。施工中所用的水泥的品种和标号应符合设计要求。对购进水泥，采用承包人自检和监理抽检的方式进行复核验证，满足规范的要求，必须具有厂家保质单位和出厂试验报告并经监理工程师查验，并尽量不采用那些产量小、质量不稳定的小水泥厂生产的水泥。水泥入罐时应经筛网过筛，最大粒径不超过5mm，不得含有纸屑、塑料布、垃圾等杂物。监理试验室也应随机分批对所使用的水泥材料进行抽验，确保水泥材料质量。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。3.1.3测量放样的控制为保证水泥粉喷桩加固软土工程质量，要严格按设计要求布点定位。因此，应将施工场地事先予以整平
46、，清除障碍物。监理工程师应会同施工单位对工程导线点水准点进行复测，在满足设计文件精度后，办理现场交桩手续。施工单位根据控制点及水准点按方格网平差放样，用钢尺量距。按要求控制定位偏差，并填写放样报验单，提交监理工程师审核批准。监理工程师应进行复测检查，确保放样准确。施工单位应派专人做好工程控制桩、水准点及放样测量记录并对施工所测放的轴线及桩位布置点加以妥善保护以便后用。3.1.4施工前进行室内配比试验在施工前，取含水量较大的地点取样进行室内配比试验，测定软土的天然含水量、孔隙比、液塑限、有机质含量、PH值和不同掺入量水泥土各龄期的无侧限抗压强度，以检验粉喷桩加固该种软土的适用性和设计掺灰量下的桩
47、身强度能否达到设计要求。在试验过程中，监理人员应进行全过程旁站监督或进行平行试验，以保证试验结果准确可靠。3.1.5施工前必须进行工艺试桩不同地段具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确保粉喷桩加固地基收到预期的效果，在粉喷桩施工前必须进行工艺试桩，试桩数量不少于5根。试桩的目的是：提供满足设计喷粉量的各种操作参数。如管道压力、灰罐压力、钻机提升速度、钻进速度、搅拌速度等。 验证搅拌均匀程度及成桩直径。 确定该地质条件下，符合质量要求的合理掺灰量。确定该地质条件下，合理的工艺流程。确定进入持力层的判别方法。3.2粉喷桩施工过程中的质量控制措施粉喷桩施工过程中，监理人员重点要控制好三个重要施工环节和日水泥用量、日进度两个指标。3.2.1三个重要施工环节的质量控制措施3.2.1.1桩长按进入持力层控制
