粉喷桩在软基处理中的应用

摘要 重点介绍了采用粉喷桩处理软基的施工工艺和技术要点。

关键词 粉喷桩；软基处理；施工工艺

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0064-02

前言

随着我国经济建设高速发展，高速铁路工程建设大规模展开，软土地基已成为客运专线基础工程施工的主要处理对象。各地区软土地基分布广泛，地质情况复杂，高含水量、富有机质。客运专线路基填筑有较高的高度，软土地基处理效果将直接影响工程的进度与质量。

粉喷桩是粉体喷射深层搅拌法的简称，是深层加固处理技术的一种。其原理是通过专用的深层粉体喷射搅拌机，将粉状加固料水泥用压缩空气喷入地基深部，凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合，就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体，桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结，从而使桩体与桩间土一起组成复合地基，起到加固地基，通过上述作用粉喷桩对提高软土地基承载力能力、减少地基的沉降量有明显效果。本文结合武康二线Ⅱ标合同段软土地基处理，介绍了粉喷桩的施工工艺和技术要点，以与大家共勉。

1 工程概述

武康二线Ⅱ标合同段有路基工程19.96km，途经襄樊至老河口东的一级阶地，桩身进入地层内主要为淤泥质黏土（软土，灰色，流塑）、粉质黏土（褐黄色，硬塑）。本合同段粉喷桩加固区段有K354+800～K358+900、K360+050～K361+260、DK361+410～DK361+670、DK361+940～DK362+090、DK362+655～DK363+341、DK363+652.5～DK364+005.2、K364+000～K364+252.5、K369+800～K369+820八个段落构成，粉喷桩共计75万延米。

2 设计情况

本合同段设计粉喷桩桩长2～12m，桩径50cm，间距1.5m。桩位布置形式均为正方形布置，桩体材料由32.5普通硅酸盐水泥拌合，喷粉量为50kg/m。设计桩体28天无侧限抗压强度1180KPa，单桩承载力，桩长大于6m时为80KN；桩长小于6m时为60KN，采用搅拌沉管干喷提升成桩的方法施工。

3 施工方法及工艺流程

3.1 施工方法

3.1.1 测量定位

根据施工布桩图用经纬仪、50m长钢尺校核，再由质检员复合。确认无误后，请现场监理工程师见证，形成书面测量定位复查记录。由质检员校核轴线，并作好记录。

3.1.2 对位

根据设计，确定加固机体的位置，钻机井架上必须设置标准而又显著的深度标志尺。钻机就位时必须调平，用水平尺来测量粉喷机械的水平，用垂球测定钻机井架的垂直，使搅拌轴保持垂直，以确定成桩的垂直度。

3.1.3 沉管搅拌下钻

钻机就位后，启动搅拌钻机并开始送气，钻头边旋转边钻进，钻进速度在软弱土层中采用4档（0.85m/min）；较坚硬土层采用3档（0.35m/min）。另外为了不致堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气。钻进时喷射压缩空气，可使钻进顺利，负载扭矩小，随着钻进，准备加固的土体在原位受到搅动。

3.1.4 钻进结束、喷粉提升

钻至设计标高且进行入硬层50～100cm后停钻，提升钻杆同时喷粉，喷粉量为50kg/m。加固料从料罐到送灰口有一定的时间延迟，严禁在没有喷粉的情况下进行钻机提升作业。钻头呈反向边旋转，边提升，同时通过粉体发送器将加固粉体料喷入被搅拌的土体中，使土体和粉体料进行充分拌和。沿深度方向，加固材料的混合量系根据发送器输送出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系确定。

在提升时要严格控制提升速度并注意灰罐的压力，提升速度采用4档（0.65m/min），并应注意喷粉计量器的数字是否有规律的变化，如发现管道不通畅，同时灰罐压力在增大，说明钻头的送灰孔已经堵塞，必须进行现场处理。送灰时的粉体不能有间隔，也不能时多时少、时有时无，以保证充分拌和和混合料的均匀性。

施工过程中如果喷灰量不足，应整桩复打，复打的喷粉量应不小于设计用量。如果施工过程中遇到停电、机械故障等原因，粉喷中断时必须进行复打，复打深度重叠孔段应大于1.0m。

3.1.5 提升结束

当钻头提升至距离地面30cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束，由于装置的回路是封闭的，在回路内输送过程中，粉体不会在空气中喷发与飞散。

3.1.6 复拌

根据设计要求在粉喷桩1/3桩长并不小于3m的范围内需进行重复搅拌。喷粉结束后，停止喷粉，钻头边旋转边钻进至设计要求复拌的深度，再反向边旋转边提升。使土体和粉体充分拌和，土块被充分粉碎。水泥粉均匀分布在地基土中：

3.2 施工工艺框图，图1

4 施工控制要点

1）做好材料堆放场地的地面排水工作，保持材料的干燥，向灰罐中投入的水泥必须过筛，以防止结块的水泥进入桩体。

2）钻进时应根据土质软硬变换档位，时时注意电流的变化，及时换档。当电流过大时，应查清原因，避免损坏钻盘、变速箱或钻杆。

3）提升喷粉搅拌时严禁使用快档，必须按照试桩确定的提升速度操作，保证搅拌均匀。

4）喷粉搅拌时，机长与送灰操作工应注意力集中，相互配合，确保掺入比准确无误。

5）机长除保证设计成桩深度外，还要注意地层的变化，根据电流大小，确认进入持力层的深度，确保进入硬层50～100cm。

6）施工中主要是检查桩长、桩位、喷粉量、垂直度、复搅长度以及是否進入硬土层等必须符合设计及规范要求。对每批进场水泥，应作抽样送检检验合格后才能进行使用。

5 质量检测

成桩28天以后，在桩顶1m以下截取设计规定龄期的试件进行桩身无侧限抗压强度试验，不小于1.18MPa，检查频率为2%，且不少于2根。桩长小于6m时，检查复合地基的单桩承载力不小于60KN；桩长大于6m时，检查复合地基的单桩承载力不小于80KN。总桩数得2‰。

本合同段共施工粉喷桩125890根，经对所有桩规范检测成桩的质量，均为Ⅰ类桩，合格率为100%。

6 结语

粉喷桩施工完后，经检测合格后即可进行路基的填筑施工，在随后的沉降观测中，发现月平均沉降量仅为0.6mm，而同期施工的塑料排水板处理路段月平均沉降量为50mm。粉喷桩对处理桥台过渡段路基，不仅能有效缩短施工工期（处理检测合格后即可进行桥台桩的施工），亦因处理后沉降稳定，为解决桥头跳车提供了一种可能。

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