粉体喷射搅拌桩施工技术的应用

谢晶珍

1 工程概况

某排涝工程是为民办实事的省重点建设工程项目，其中排涝泵站工程属中后期项目;主要特点是工期紧、任务紧迫、地质条件差;为了确保按期竣工，我们针对该工程的地质条件提出了采用粉体喷射搅拌加固地基。

2 原理

粉体搅拌是以石灰、水泥等粉体固化材料，通过专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将粉体送到软弱地层中。凭借钻头叶片，在原位进行强制搅拌，形成土和掺和料的混合物。使其产生一系列的物理—化学反应，从而形成柱状加固体，提高土的稳定性能和力学性能。一般在掺入15%水泥的情况下，90 d龄期的无侧限抗压强度可达20 MPa。

粉体搅拌法加固深为10 m～30 m，拌入石灰粉后软土物理性能发生变化，加灰量取10%～15%，液性指数IL随含灰量而呈接近线性递减，使土质从原来流态状态进入半固态或固态。

当IL=0.4时，制备后土体的含水量为50%，石灰含量为0%～15%，IL→0及小于0。

当IL=1.1时，制备后土体的含水量为70%，石灰含量为0%～15%，IL→0.2。

当IL=1.4时，制备后土体的含水量为90%，石灰含量为0%～15%，IL≈0.7。

加灰后压缩系数ar、侧限变形模量Eo、无侧压抗压强度gu、抗剪强度指标(c，¢)、含水量(W)等指标均发生变化(见表1)，使地基承载力提高。加固后在现场桩体上截取100 mm×100 mm× 100 mm立方体作为室内抗压强度试验。

表1 粉体搅拌法加灰量(10%～15%)各项指标变化表

3 施工工艺

3.1 工艺要求

1)粉体搅拌效果通常用土体中任一点经钻头搅拌次数来控制。

2)单位时间的粉体喷出量计算。

其中，rd为软土密度，kg/s;aw为石灰掺入比，由室内试验提供，%，含灰量视天然含水量而定，含水量高时，含灰量取10%～15%，含水量低时，可取6%～10%，aw为掺加石灰重量/被加固软土重量;V为钻头直径，m。

3)室内试验：在现场取回土样与加固料均匀搅拌后制备灰土试件，具体按下面原则选择：a.当含水量为天然地基土含水量，养护龄期为7 d，28 d和90 d(制备土样装入塑料袋密封后置入水中养护)。b.当含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10%～15%。c.当含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6%～10%。然后按不同含水量和不同养护龄期，组合制备多组试件，经养护后，选取最佳含水量作为设计掺灰量。

3.2 施工程序

1)定位：平整场地将搅拌机移动桩位调平机位、位中。2)预搅钻进下沉：启动搅拌机电机，使钻头正向转动钻进匀速下沉至设计标高为止。3)喷粉搅拌提升，当深层搅拌机下沉到设计深度时，开启空压机待气粉混合物到达喷口时，按确定的提升速度开动钻机反钻边喷灰，边提升搅拌机。4)重复搅拌：搅拌机喷灰反转提升至原地面以下500 mm时，关闭空压机。为使软土和固化剂搅拌均匀，再次将搅拌机钻进下沉，直至设计深度，再将搅拌机按规定速度反转提升出地面。5)移位、准备打下一根桩。

3.3 施工注意事项

1)场地必须平整，清除地表地下的一切障碍。当表土过软时应采取施工机械失稳措施。2)每根桩开钻后必须连续施工，严格控制喷灰及停灰时间，不得间断，严禁在尚未喷灰的情况下进行提升作业，以确保粉体桩的长度。3)如有故障等原因而中断喷粉应记录中断深度，必须进行复打，重打重叠段不小于1.0 m。4)对使用过的钻头直径，须随时检查，磨损量不得大于1 cm。

表2 粉体桩施工质量允许偏差表

4 加固质量效果的检验

1)在已完成的桩中抽取2%的桩进行成桩检验，可采用芯钻探或开挖桩体上部0.6 m，1 m，1.5 m处截取原状土样，直接测定桩的强度，也可观察桩体直径均匀程序和成桩情况。2)一般90 d龄期无侧限抗压强度可达20 MPa。3)处理后的复合地基承载力比天然地基提高1.5倍～2倍。4)质量标准见表2。

5 结语

1)采用粉体喷射搅拌桩加固软土地基的效果比其他方法更为明显可靠。a.沉降均匀、边坡与路中沉降差减少。b.沉降量小。c.强度高，如粉喷桩的桩长5.0 m、桩径50 cm、桩距1.3 m，水泥用量10%计，其28 d无侧限抗压强度大于720 kPa，复合地基承载力在90 kPa左右，而真空预压的为80 kPa，堆载预压的在50 kPa～80 kPa之间。2)施工工期真空预压的要140 d，堆载预压需6个月～12个月。而粉桩一般在100 d左右，沉降量基本稳定，从而加快了进度。3)当用于加固桥梁接坡软土地基时，基本消除了桥头跳车现象。

［1］ 李华松.粉喷桩处理软弱地基施工技术研究［J］.山西建筑，2010，36(9)：109-110.