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湿喷桩加固软土地基施工质量控制
摘要：
湿喷桩作为一项有效软基处理方案在我省得到了大面积应用。
软基处理是公路施工质量的关键环节之一，湿喷桩是地下隐蔽工程，湿喷桩施工队多为承建单位的分包队伍，施工单位、施工机械繁杂，管理水平参差不齐，很容易导致湿喷桩施工沦为施工队伍自己的“良心工程”，为了改变这一局面，全方位控制湿喷桩的施工质量，它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥浆强制搅拌，利用水泥和软土产生的一系列物理-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复合地基。
关键词：
湿喷桩；
软土地基加固；
施工控制；
质量控制
1工程概况
江阴大道是江阴中南地区重要东西向货运通道，全线为新建道路。
其中JY-C标路线位于徐霞客镇和云亭镇境内，起点桩号K5+058位于顾家跳村，距离新长铁路东侧136米，终点桩号K11+400位于云亭镇佘城村，路线全长6.342Km，采用一级公路标准并兼顾快速化功能建设。
工程中湿喷桩施工数量达到3万根，桩长336321延米，工期持续4个月，根据不同的地质条件，桩长在7m到17m之间。
湿喷桩直径为50厘米，间距在1.2m到2m，桩位平面位置呈正三角形。
软基处理的好坏，直接影响到路基的稳定性，整体工程的运营质量及工程的经济性，因此控制湿喷桩施工质量意义重大。
2湿喷桩加固原理
湿喷桩加固软土地基实际上就是水泥加固土的过程，即采用机械深层搅拌软土与水泥浆进而发生的一系列物理化学反应形成复合地基的过程。
它的过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快，而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质——土的围绕下进行，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土缓慢。
2.1水泥的水解和水化反应
湿喷桩施工是首先将水泥拌和成水泥浆，水泥中各种钙质矿物和水完成部分水解和水化反应后，再和软土中的水继续进行水解和水化反应，生成钙质化合物，这是形成复合地基强度的主导因素。
2.2粘土颗粒与水泥水化物的作用
当水泥中的各种水化物生成后，一部分自身继续硬化，形成水泥骨架；
另一部分则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。
2.2.1离子交换和团粒化作用
粘土中的化合物表面带有各种离子，它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换，从而提高土体强度；
又由于软土本身具有胶凝性，再和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来，形成水泥土坚固联结的团粒结构，使水泥土的强度大大提高。
2.2.2凝硬反应
随水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时，这部分钙离子就与组成粘土的化合物反应，生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化，同样大大的增强了水泥土的强度和水稳性。
从上述水泥加固土的原理可以看出，使水泥土保持足够的强度，一要有相应数量的水泥，二是必须使水泥与土充分接触，即用机械充分拌和水泥和土。
这为湿喷桩施工指明了控制要点。
3现场工艺性试桩
为更科学的指导施工，严格控制湿喷桩施工质量，在正式施工前，必须进行工艺性试桩，其目的是：
①验证室内配合比。
②掌握下钻、提升的困难程度。
③确定钻头进入硬土层电流变化程度。
④确定水泥浆液密度。
⑤确定合适的输浆泵的输浆量。
⑥掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等参数。
⑦了解施工中冒浆情况及采用下沉喷浆和提升喷浆的不同效果。
现场工艺性试桩一般应在10根左右，在条件受限时，每种配合比不得少于2根；
试桩施工段落最好选择在地质最差段落，以利于更好的控制后续施工。
江阴大道工程中每个施工段工艺性试桩8根，确定了最佳水灰比为0.5，水泥用量为60kg/m，石膏粉为水泥用量的2％，水泥浆液搅拌时间必须≥3分钟，水泥浆比重在1.72~1.78之间。
采用下钻喷浆，喷浆口设在钻头最下层叶片左侧，以有利于钻进润滑和多复搅一遍，又能保证喷浆长度。
4湿喷桩现场施工控制
4.1施工准备
4.1.1施工现场准备
进行湿喷桩施工的场地，必须按照设计要求的标高进行平整，清除一切障碍物、杂物。
4.1.2施工机械准备
湿喷桩施工机械必须选用配有全自动电脑记录仪的定型产品，施工前必须经当地计量部门检验标定并铅封；
钻机导向架内外侧都必须标有醒目的刻度（由上而下1m标一个刻度），以便施工时随时观察下钻深度；
钻机导向架中间挂有能反应钻机垂直度的标线；
每台桩机必须配备明示标牌，标明施工技术要求、桩机资料、施工配合比等；
施工现场必须同时配备能测量泥浆比重的比重计。
4.1.3施工物资准备
现场库存必须满足施工2天的经过检验合格、质量稳定的大型厂家生产的水泥和石膏粉。
江阴大道自行配备了发电机，自发电，为了节省费用，也会向当地供电公司申请拉线通电，试桩设备采用PH5—A，为了缩短工期，实现高效率施工，实行6台打桩机同时施工，水泥采用雀立32.5MP等级的普通硅酸盐水泥，成立湿喷桩施工队，配备现场技术人员1名，质检人员1名，技术工人8名，实行两班倒24小时施工。
水泥实行每天送到现场，保证能连续施工。
喷浆复搅下沉至孔底
重复搅拌提升至地面以下25cm
预搅下钻至硬土层50cm
按设计水灰比制备水泥浆液
喷浆搅拌提钻至地面以下25cm
关闭搅拌机械、提杆出空，同时打印电脑小票
移机进行后续桩体的施工
测量放线
确定桩位
清表整平
桩机就位对中
底部搅拌喷浆30秒
4.2现场施工工艺控制细则
4.2.1主要施工顺序
4.2.2施工技术要求
根据工艺试桩确定的各种施工参数制定施工要点，必须严格遵守，各项技术参数如下：
水灰比为0.5，水泥用量为60kg/m，石膏粉为水泥用量的2％，水泥浆液搅拌时间必须≥3
分钟，水泥浆比重在1.72~1.78之间；
下钻喷浆速度1.0m/min之内；
提升速度控制在0.8m/min之内；
桩身垂直度≤1.5％；
4.2.3施工工艺
①定位
将钻机移到指定桩位，对中双向调整钻机垂直度。
②浆液配制
严格控制水灰比，加水应经过核准的定量容器。
水泥浆必须充分拌和均匀，检测其密度并记录。
③钻进喷浆、复搅提升
开动浆泵，将经过过滤的水泥浆送至搅拌头，开始钻进喷浆，钻进喷浆采用设计桩长和电流突变（进入持力层）双控。
在钻进过程中保持连续喷浆；
钻进至设计深度或持力层后原地喷浆搅拌30秒后，开始提升复搅，复搅原则上为桩身全长，如无法进行全程复搅，应上报监理工程师批准。
复搅过程中，应对局部喷浆不足的桩身部位进行补浆。
④资料打印
成桩后，必须在移动钻机前打印施工过程资料和成桩资料，严禁移机后补打资料。
成桩资料打印必须经旁站监理监督并签字确认。
4.3施工控制要点
4.3.1施工场地要求平整，并清除杂物，挖除地下障碍物，整平高程为桩顶高程以上40cm。
河塘软基采用湿喷桩处理路段清淤后应回填≥1m素土以满足机械施工需要，不得回填杂土。
平整后的场地要符合施工要求并布置湿喷桩所需材料的储存棚、安装机具设备地点以及水电供应和排水沟位置。
4.3.2钻孔前应准确测放轴线和桩位，并用竹签或木桩标定，桩位布置与设计图误差不得大于5cm。
4.3.3施工时喷浆必须连续，水泥用量及喷浆时间需有专人记录。
喷浆量由电子显示器及提升速度控制，水泥用量误差不大于1%。
施工时应严格控制喷浆时间，停喷浆时间和水泥喷入量，确保桩体质量，发现喷浆量不足时，应整桩复打；
施工时因故造成喷浆中断时，复打重叠孔段不应小于0.5m。
4.3.4严格控制下钻深度、高程及停浆面，确保湿喷桩桩长和单桩浆量达到规定要求。
严格控制加固长度，水泥浆输出时间及停止时间，严禁未达设计深度或尚未输出水泥的情况下提钻，以确保成桩质量，桩长不小于设计，水泥损耗量不得大于1%。
4.3.5为保证桩体的垂直度，应注意桩机导向架对地面的垂直度，应使垂直度偏差不超过1.5%。
为保证桩位准确度，必须使用定位卡，应使桩距偏差不大于10cm。
4.3.6施工中应经常检查机械设备状况，保证良好运转，定期更换或清洗阀门。
同时注意施工中异常情况，及时采取对策，进一步校正、优化施工工艺参数。
4.3.7施工单位应设专人负责填写施工原始记录，原始记录应准确、清晰、整洁，统一使用黑色钢笔或签字笔，并按设计桩位放样后统一编号，以便查对。
4.3.8施工过程中如发现异常情况应立即停止施工，并及时上报总监办、设计单位、建设单位研究解决。
5管理控制
施工单位和监理对湿喷桩施工必须保持高度的重视，加强现场管理和过程控制，及时发现施工中出现的问题并予以解决，杜绝质量隐患，确保湿喷桩施工质量。
5.1施工单位管理
项目经理部建立健全质量控制体系，层层把关。
试验室做好原材料的检验工作；
现场安排专人（3台钻机配1人三班制）24h全过程旁站，详细记录每根桩的钻进复搅时间、水泥用量（点水泥袋数量）、钻杆垂直度、电流变化情况、施工桩长等，发现问题详细记录并马上向上级汇报；
项目部质量巡查小组不定时现场巡查，检查现场施工情况和旁站人员的工作情况并及时解决现场出现的问题。
5.2监理管理
监理首先对施工单位的开工报告、室内配合比、施工单位资质、进场设备、施工组织设计、施工工艺、质量控制措施、安全措施等进行审查并参与工艺性试桩的工作，并对现场施工进行全过程旁站，随时对每一根桩的成桩记录、水泥用量、钻杆垂直度、施工单位的旁站情况进行抽检并对施工单位的资料现场签字确认，发现问题详细记录并马上向上级汇报。
监理组安排专人不定时巡查。
6湿喷桩的检测方法及常出现的问题
6.1检测方法水泥搅拌桩介于刚性桩与柔性桩之间，目前国内外已尝试用多种测试手段来检测水泥搅拌桩的成桩质量，包括刚性桩检测方法、柔性桩的检测方法以及复合地基的检测方法。
目前江苏省高速公路水泥搅拌桩的检测采用了钻探取芯、标准贯入试验结合室内无侧限抗压试验方法。
钻探取芯：
是一种比较直观有效的方法该法可以准确确定桩长，了解桩身搅拌均匀性，桩体水泥含量情况。
标准贯入试验是用质量为63.5Kg的穿心锤，以76cm的落距，将标准贯入器打入土中15cm，再打入30cm，用后30cm的锤击数为标准贯入试验指标。
6.2常出现的问题
6.2.1喷浆阻塞：
原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底。
处理措施应改善现场水泥存储环境及时清渣并时常检查滤网的破损状况。
6.2.2喷浆不足：
原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆管道过长，沿程压力损失大。
处理措施应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。
当场地条件不具备时，可适当调增泵送压力。
6.2.3进尺受阻：
原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其它。
处理措施应停机排除障碍或移位。
6.2.4速度失稳：
原因可能是设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范、不熟练，处理措施做到不合要求的设备不得进场，制定完善明确的责任制并搞好岗前培训。
6.2.5桩体标贯击数偏低:
原因可能是回填土碾压不充分，导致孔隙太多。
旁站监理应在回填后在施工段落必须让施工单位按要求进行回填碾压。
6.2.6无侧限抗压强度低:
原因可能是复搅快或未复搅，水泥含量少。
旁站监理必须全过程旁站。
断桩，施工过程中送浆、送灰堵管未及时处理。
在施工过程中旁站监理一旦发现上述问题严格要求操作手将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，保证接桩质量。
某层软土含水量特别高，或有流砂层。
在施工前监理通过地质报告提醒施工单位做好预防措施。
6.2.7桩长不够:
原因可能是施工人员素质低偷工减料或基底变化施工时无法达到设计深度进行资料做假。
旁站监理应加强管理，杜绝偷工减料事情发生，对地质发生变化的在旁站资料上明确注明，并上报。
江阴大道出现的最多问题就是喷浆阻塞和桩长不够，因为苏南地区雨季比较长，水泥当天到达工地，遭受雨水侵蚀受潮结块。
根据设计单位设计，在实际下钻过程中会遇到坚硬的底层，钻进比较困难，导致桩长不够，有时也有施工员素质低下，偷工减料在施工时无法达到设计深度。
出现问题，业主召集设计单位，监理单位，施工单位，进行三方会谈，商讨解决措施，在针对喷浆阻塞问题上，业主单位要求每个施工段必须搭临时贮存棚，将每天到场地的水泥遮蔽堆放。
在针对桩长不够的情况，业主要求监理单位履行自己的职责，加强管理，要求施工单位必须按照设计施工图上所要求的桩长进行施工，同时要求设计单位现场勘察，解决地下坚硬层的问题。
8安全控制措施
8.1严格按照安全技术操作规程操作，建立健全安全保证体系，制定安全责任制度。
8.2各专业工种做到持证上岗，非机电人员不得动用设备。
8.3机下作业时必须佩戴安全帽，高空作业必须系好安全带。
8.4钻机启动前要置于空挡，启动后空转试验，并检查各部位的运转情况。
8.5钻机要限位装置，钻进时如有故障，应立即切断电源，停钻检查。
8.6进行全员安全教育，树立安全意识，自觉遵守劳动纪律。
江阴大道采取了贯彻“安全第一，预防为主，教育开路，制度确保”的方针，坚决杜绝人为重大事故,严格遵守安全技术操作规程；
编制分部、分项工程技术交底书，定期进行安全教育，及时纠正任何不安全的工作条件或工作方式，确保安全施工；
施工人员进入施工现场工作时必须按规定佩戴安全帽穿好防滑靴；
未经许可不得擅自进入危险工作地，未经许可不得擅自拆除设备上的安全防护装置，非操作人员不得擅自操作机械设备等。
9结束语
正是由于施工前对水泥加固软土的原理进行分析，对湿喷桩检测实施细则进行学习，针对施工控制要点落实到过程控制中，同时又加强了对原材料的控制和现场的管理，再有监理的严格检查、监督工作，在施工结束7天后用轻便触探器进行桩身质量检查，同时量成桩的桩径、桩距，合格率100％，成桩28天后经省高指用钻孔取芯、标准贯入检查，优良率达到95％以上，达到了预定的目标，得到了业主的好评和认可。
参考文献
[1]《公路路基施工技术规范》（JTJ041-2000）交通部第一公路工程局主编.人民交通出版社。
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[3]《公路压实与压实标准》.沙庆林.人民交通出版社。
[4]徐泽中.公路软土地基路堤设计与施工关键技术北京：
人民交通出版社。
[5]中华人民共和国交通部.公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）北京：
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