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1、11.3 粉喷桩施工,宁连公路北段高速化完善工程粉喷桩工程,工程案例,设计参数,7.2 粉喷桩施工,粉喷桩施工准备,工程案例,技术准备,材料准备,Front,技术准备,施工场地的工程地质报告土工试验报告室内配合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,工程案例,Back,场地准备,场地平整，清除障碍物如场地低洼，回填粘性土施工场地不能满足机械行走时，需铺设砂土或碎石垫层如地表承载力过低，应采取措施防止机械失稳,工程案例,Back,原材料准备,水泥：425号普通硅酸盐水泥水泥应有产品合格证水泥各项性能进行室内检验严禁使用受潮、结块变质的加固料,工程案例,Back,机械准备,
2、钻机：主要成桩机械粉体发送器：关键设备空气压缩机：考虑加固工程地质条件和加固深度搅拌钻头计量装置电脑记录仪动力设备,工程案例,施工机械,1、粉喷桩：可采用PH-5B、PH-5D、搅拌桩机械施工,搅拌桩,全景,输灰灌,PH-5D型,PH-5B型,搅拌桩施工机械,Back,试桩工艺准备,试桩数量：5根确定钻进速度：V1.0m/min确定提升速度: V0.8m/min确定搅拌速度:30r/min确定喷气压力:0.5MPa确定单位时间喷粉量确定钻进与提升时管道压力： 0.10.2MPa,工程案例,Back,7.2 粉喷桩施工-工艺流程,施工工艺流程,工程案例,7.2 粉喷桩施工-本卷须知,工程案例,1
3、.确保桩长：控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面2.机械控制：使用带粉体计量装置的喷粉机3.钻头定期复核检查，直径磨耗量不得大于2cm,7.2 粉喷桩施工-本卷须知,工程案例,4.钻头提升至地面以上0.5m时，喷粉机停止喷粉5.喷粉控制：当发生故障而停止喷粉时，第二次喷粉接桩时，重叠喷粉长度不得小于1m6.喷粉量控制：用量误差不得大于1%,7.2 粉喷桩施工-本卷须知,工程案例,7.垂直度控制：偏差不超过1%8.喷粉提升速度控制：控制搅拌机下沉和提升时间，时间误差不得大于5s9.储灰罐容量控制：不小于一根桩用灰量加50kg,如果储灰量不足，不得对下一根进行施工10.严格按试桩确定的技术参数进行施
4、工,7.2 粉喷桩施工-质量检测,工程案例,1.检测桩长、加固料用量2.开挖检查：浅部桩料质量：成桩7d内3.轻便触探仪：检查桩身质量4.无侧限抗压强度：成桩28d后5.钻孔取芯法：成桩28d后,足尺开挖可直观反映桩体成桩质量，但对路基土体及相邻桩的破坏影响太大，同时检验深度一般局限于地表以下4m。不可单独应用于搅拌桩的检验。,足尺开挖检测,搅拌桩施工质量检验方法,1.粉喷桩定义,实际,机械：喷粉搅拌钻机工作过程：喷粉搅拌钻机进行土体切割搅拌压缩空气把粉状或粒状的加固材料，通过钻头上的喷嘴向四周土体旋转喷射钻头叶片将固化剂和土进行混合特点：桩与桩间土形成复合地基,2.粉喷桩特点与其它软基方法对
5、比分析,实际,减少地基内的沉降量：与排水固结法相比总沉降量减少25%49%侧向位移减少，加快填筑速度：与排水固结法相比侧向位移减少60%70%提高地基承载力，加快填筑速度对地基的扰动小施工作业安全、机械设备简便，成本低,水泥粉喷桩适用范围,加固深度不超过20 m,加固土强度标准值取90 d龄期的无侧限抗压强度,一般可达到0.82.0 MPa。,适用于淤泥、饱和粘土、亚粘土等地基加固。,当地下水有侵蚀作用或加固的地基为泥碳土时,应通过试验确定其适应性。,3. 影响粉喷桩处理效果的因素,影响因素,实际,Front,粉体固化剂,固化剂种类：水泥粉、生石灰粉、磨细矿渣固化剂掺入量控制：如软土含水量大时
6、，宜加大掺入量粉体固化剂用量控制：有效的计量装置,Back,实际,搅拌,搅拌应充分加强复搅充分搅拌能避免粉体在桩中呈层状而形成“夹生”,实际,Back,桩土置换率,桩土置换率不宜太低，须大于10%,实际,软土性状,粉喷桩属摩擦桩如果软土强度很低时，不断增加桩的强度，复合地基的强度也不会随之增加含水量影响,Back,持力层,粉喷桩根据桩端分类：支承式、悬浮式悬浮式粉喷桩：沉降主要是桩端以下的软土引起的沉降充分搅拌能避免粉体在桩中呈层状而形成“夹生”,实际,Back,粉喷桩施工流程,粉喷桩机就位,预搅下沉,喷粉提升搅拌至设计桩顶标高以上50cm,重复搅拌下沉,重复喷粉搅拌,提升至桩顶标高以上50c
7、m,关闭喷粉机械,提升至孔口关闭搅拌机械,粉喷桩一般的施工工艺,(1)对正桩位,调整钻机机身,保证钻杆的垂直度,启动钻机下钻,待搅拌钻头接近地面时,启动空压机送气,钻进土层。,(2)钻到设计孔深时,关闭送气阀门,喷送粉体固化剂。,(3)根据要求或试桩结果,喷料停留一段时间,确认粉体固化剂已到桩底时,方可提升搅拌钻头。,粉喷桩一般的施工工艺为:,(4)提升到设计桩顶标高时,停止喷粉。,(5)打开送气阀,关闭送料阀,空压机不停机,搅拌钻头提升到桩顶时停止提升,在原位转动2 min,以保证桩头均匀密实。,(6)进行二次搅拌。,(7)将搅拌钻头提出地面,停止主电机、空压机,填写施工记录。,粉喷桩施工控
8、制要点,(1)加强对施工机械设备的检验桩机配置可以控制桩身每米喷粉量的记录器;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;桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5 kg重的吊线锤,并画上垂直线在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。,粉喷桩施工控制要点,(2)加强对原材料的检验。粉喷桩所用材料必须经过检验,满足规范、设计的要求。粉体固化剂入罐时必须过筛,以保证入罐固化剂粒径符合要求,没有纸屑、石块等杂物。,粉喷桩施工控制要点,(3)施工前进行工艺试桩工艺性试桩,试桩数量不少于5根。试桩的目的:提供满足设计喷粉量的各种操作参数(
9、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;确定符合质量要求的合理掺灰量和合理的工艺流程;确定进入持力层的判别方法。,粉喷桩施工控制要点,(4)严格计算桩孔间距,做好桩机对中、调平工作。机身调平以钻杆是否垂直为依据,钻杆垂直度应严格控制,采用先进的控制办法进行控制,必要时可在机身设置激光对中仪进行控制。,粉喷桩施工控制要点,(5)控制喷粉工艺a.喷粉直接关系着成桩的质量,要求迅速连贯,一气呵成。b.钻头钻至设计深度,应有一定的滞留时间,以保证粉料到达桩底。一般在开工前通过观察确定滞留时间。c.提升过程一定要保证边喷粉、边提升连续作业。在空气湿度大、粉
10、体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷粉量大时,应对粉料进行加压。喷粉过程应随时观察粉体计量的变化,以保证各段(通常以1m为一个单位)喷粉均匀。如出现断粉,应及时补喷,补喷重叠长度不得小于0.5 m。,粉喷桩施工控制要点,(5)控制喷粉工艺d.桩顶设计标高与地面标高接近时,地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速,当喷粉即将出地面时,宜停止提升,搅拌数秒钟,以保证桩头均匀密实。e.做好粉体的计量和钻机深度相结合的计量,掌握钻进深度、相对应每延米的喷粉量、总灰量等,控制钻头的提升速度和喷粉速度。,粉喷桩施工控制要点,(6)持力层控制。尽量打至持力层并进入持力层50 cm左右。判别是否进入持力层的方
11、法：钻机钻到最深时的下钻速度和电流表的读数来判定。这两个参数在工艺试桩时确定,一般是下钻速度0.5 m/min,电流值是额定电流值的125%以上。,粉喷桩施工控制要点,(7)复搅控制。根据要求进行复搅以保证质量。当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时,可采用“二喷二搅的施工工艺,即:钻进-钻至桩底后慢档提升、喷灰、搅拌至停灰面-钻进、复搅复喷至桩底-提升、搅拌至停灰面-移位。,粉喷桩施工控制要点,(8)粉喷桩质量检测施工完成后按规定频率进行取芯、无侧限抗压强度、单桩及复合地基承载力试验。对检测发现的问题,如未穿透软土层、部分断灰、喷灰不均匀、强度不足等,应严格进行加密、补桩等处理。在粉喷桩检
12、测方法中,应以取芯试验为主,通过该方法,可以直观地掌握整个桩体的完整性、搅拌的均匀程度、桩体垂直度、桩长、是否达到持力层、含灰量的多少等。,粉喷桩施工控制要点,(8)粉喷桩质量检测取芯时,取芯位置应取在桩径1/2处,而不应取在桩中心处,因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间,成桩后中心部位强度较低,易造成桩体强度偏小的假象;钻孔取芯时要注意保持钻机平衡,避免因钻杆倾斜而造成斜孔,导致取芯失败;取芯长度应比桩长长50 cm左右,以检验桩底土性状。,粉喷桩质量检验评定,基本要求,水泥应符合设计要求；,根据成桩试验确定的技术参数进行施工；,严格控制喷粉时间、停粉时间和水泥喷入量，不得中断喷粉，确保粉喷桩长
13、度；,桩身上部范围内必须进行二次搅拌，确保桩身质量；,发现喷粉量不足时，应整桩复打；,喷粉中断时，复打重叠孔段应大于1m,粉喷桩质量检验评定,实测项目,工程 允许偏差 检测方法桩距(mm) 100 抽查2%桩径(mm) 不小于设计 抽查2%桩长(m) 不小于设计 查施工记录 竖直度（%） 1.5 查施工记录单桩喷粉量 符合设计要求 查施工记录强度kpa） 不小于设计 抽查5%,粉喷桩质量常用检测方法,N10轻便触探钻孔取芯静载荷试验无损检测:小应变仪及地质雷达,Front,N10轻便触探操作方法,方法: 采用锤重10kg的穿心锤，以高度50cm自由下落打在触探杆上，记录贯入100mm的击数来检
14、测桩身质量强度。技术规程:当桩达到7天龄期时，采用轻便触探N 10对桩顶区段进行连续检测，连续检测深度1m。1m以下每隔0.5m检测一次，最大检测深度10.0m。触探点的位置取桩径14处，抽检频率为2。,差别标准: 执行铁道部(粉体喷搅法加固软弱土层技术规范)，若出现下述情况视为不合格：N10每击大于10mm。贯入100mm击数N 10小于10击。根据现场大量试验，杭宁高速公路一期粉喷校N 10试验，贯入100mm击数小于13击视为不合格,N10轻便触探,N10轻便触探-建设部,建设部中规定“，成桩后3d内，可用轻型动力触探N10检查每米桩身的均匀性。” 规定在3d内检测，时间跨度偏长，存在成
15、桩2d以后，对桩身进行轻便触探已很困难，故而成桩检测应控制在1d为宜。但检测时间提前可能造成对桩身强度的误判，这可以参照7d、28d强度进行修正。,N10轻便触探-缺陷,轻便触探深度一般不超过4m，只能用于检测浅型桩。轻便触探法，检测期限早，操作便利，发现问题，可以及时进行纠正处理。,Back,钻孔取芯-操作方法,方法: 取芯机器采用YY100型钻机，开口钻具为108mm，成孔钻具为89mm，加水钻进。每一回次取芯样一次，直至钻穿桩身0.30.6m终孔。钻进过程中，保持钻机垂直度，适当调整水量，取芯点在桩径14处。,钻孔取芯-技术规程,成桩28天，用钻孔取芯的办法，检测桩身的完整性，桩土搅拌均
16、匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定在相对弱的地方截取一段，送工地试验室做一组(三个)一个月的无侧限抗压试验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率0.7。,钻孔取芯-判别标准,根据有关行业规程，取芯结果必须满足以下条件：(1)粉喷桩长度不小于设计值； (2)桩身水泥土不能出现断桩、搅拌严重不匀,胶结质量较差；(3)桩身抗压强度不低于设计值。如出现其中之一者属不合格桩。,Back,反射波法,采用反射波法能准确地反映断桩、缩径等有缺陷的桩，是检测单桩完整性较好的方法。外仪器、设备轻便，检测速度快，费用低。必须在成桩后21d28d才能施测，一旦发现问题，对粉喷桩施工来讲为时已晚。,Ba
17、ck,静载荷试验,静载荷试验是测定复合地基承载力最直接、最可靠的方法，它模拟实际荷载情况，提供复合地基承载力的具体数据，一般是测定两倍设计载荷下的变形。根据荷载与沉降量的关系曲线线型，可以清楚地反映出桩的质量状况。,载荷试验1,载荷试验2,搅拌桩施工质量检验方法,静载荷试验,在两倍设计载荷情况下，不出现极限变形，即可视为满足设计要求。静载荷试验费用效高，用时较长，从安装到试验结束出成果，最短也要4d甚至更长，且受场地限制。,Back,粉喷桩施工中存在的质量问题,2.1断桩搅拌机械出故障,中断送粉，进行第二次送粉时和前次停粉面未充分结合好；操作不当、提升速度过快、送粉不均形成漏喷。,措施（1出现
18、机械故障时应及时记录停粉深度，二次复喷时应将钻头置于停粉面以下0.5m。粉喷桩施工供料是靠电子秤称重，电子秤最终显示的是单桩供料总量，供料不均容易造成桩身局部强度不够，致使压缩变形过大。避免供料不均，可改进设备和严格控制提升速度。,粉喷桩施工中存在的质量问题,2.2桩长达不到设计要求施工深度不够，属于偷工；施工深度够，但供料深度不够，属于减料。,措施检查钻进深度，检查喷粉的起始深度,粉喷桩施工中存在的质量问题,2.3缩径水泥粉被送入软土层后，经过强制搅拌，水泥粉和软土之间发生一系列物理、化学反应，形成固结的水泥土体，固结就会产生收缩现象，从而使桩径变小。桩径变小，桩周摩阻力也随之减少，进而影响
19、复合地基的承载力。,措施在施工中根据试验数据合理确定钻头直径；砂性土中施工桩头的磨损，经常检查钻头直径,钻头尺寸与成桩直径的关系,粉喷桩施工中存在的质量问题,2.4桩身倾斜规范规定允许偏差为1.5%，如果超过规范要求，就会导致单桩竖向承载力降低。,措施通过控制桩架的垂直度来控制，其方法常用吊垂法。因此每根桩就位时，应同时校对桩架，垂直后进行预搅下沉，粉喷提升搅拌前再次校对桩架垂直度，垂直后方可进行喷粉提升。,粉喷桩施工中存在的质量问题,2.5桩身裂缝(1)土壤中的含水量：上下部固化时间不一致容易产生裂缝；(2)沼气 (3)挖掘机械开挖,案例,1.地质概况 京珠高速公路广珠段灵山试验段,路基全段
20、位于软土之上,软土层厚度大,强度低,含水量高。地层自上而下分为:(1)耕植土层,厚0.71.2m,灰色黄褐色,软塑,含植物根茎;(2)淤泥层,厚8.416.0m,灰黑色,有腐味,流塑状;(3)淤泥质土夹大量中细砂,厚3.46.4m,灰黑色;(4)淤泥质粘土,厚约11.020.0m。,案例,2.设计本路段的软基段采用袋装砂井堆载预压加固处理,桥台引道段采用粉喷桩处理。粉喷桩处理段长30m,设计桩径50cm,横向桩间距1.2m(路肩部分1.4m),纵向间距1.21.4m,按正方形布置。其中纵向桩间距1.2m采用粉喷桩处理段长为13.2m,纵向桩间距1.4m采用粉喷桩处理段长为16.8m。有效桩长均
21、为15.0m。桩尖未穿透淤泥层,设计单桩极限承载力为130kN。,案例,3.施工3.1水泥喷入量 用F2-1型喷粉记录器严格控制每延米的喷粉量。本试验段采用425号普通硅酸盐水泥,每延米的喷粉量平均控制在50kg左右,水泥掺入比为15%。4.2成桩 由于从喷粉机开动到水泥粉从钻头喷粉口喷出,要经过较长的输送管道,存在一个时间滞后问题。输送管道越长,时间滞后就越大,所以当钻头钻到桩底设计标高时,在此标高原地搅动13min,或在钻头到设计深度前12m,提前启动喷粉机以保证钻头提升时水泥粉已从钻头口喷出。,案例,由于桩底端围压较大,该处的喷粉量相对较少,为了保证该段喷粉量,在施工时,对桩深1015m段进行了两次喷灰,即采用了“复喷工艺。4.3施工工艺“两次施工工艺,即对准桩位钻机旋转达到设计标高后喷粉搅拌边提升边喷粉边搅拌,提升到桩深10m处,再次下钻到桩底再提升喷粉直到设计桩顶标高,停止喷粉重复搅拌到设计深度重复搅拌提升到地面移动至下一桩位(重复上述工序)。,