粉喷桩复合地基基础在房建工程中的应用

谢志斌

【摘 要】随着经济的快速发展，我国基础设施建设的规模不断扩大。在工程建设中会经常遇到软弱地基，其承载力满足不了建筑物的建造要求。为了满足建筑物上部结构对地基的承载力以及变形要求，越来越多的工程采用复合地基来进行地基处理。介绍了粉喷桩复合地基的施工设计原理，对其施工设计检算步骤进行了阐述，并将该复合地基基础应用于具体的工程实例，实践证明，该基础符合设计要求，效果显著，值得推广应用。

【关键词】粉喷桩复合地基；房建工程；应用

水泥粉喷桩是以水泥干粉作为固化剂，通过专用机械设备由压缩气体将粉体输送到地基中，与欲加固的软土强行拌和，使粉体与地基软土充分发生物理化学反应，从而形成坚硬、连续的水稳性桩体，使被加固软土地基承载力明显提高，以达到加固软土地基的目的，对于软砂地基它还可防止地震时砂土液化。与一般水泥搅拌桩（湿法）相比，具有凝固速度更快，强度更高的优点。随着旧城改造的不断深入，造价相对较低的振动静压沉管桩在施工中的振动噪音干扰周边居民的生活、压桩时的挤土及振动力影响邻近建筑。目前在市区因振动静压沉管桩施工影响周边建筑物引起的纠纷常常发生，造成建设单位不必要的工期延误和经济损失。在目前存在软土地基的市区对多层民用住宅楼利用粉喷桩进行复合地基基础设计，其经济效益是显著的，尤其在旧城改造中，由于受地形条件及周边环境限制，采用粉喷桩复合地基更具有其优越性。

一、粉喷被复合地基概述

粉喷桩即粉体喷射搅拌桩，采用深层搅拌法。深层搅拌法使用的固化剂主要材料为石灰、水泥等，就地用特定的搅拌机械将软土与粉体或液体固化剂强制搅拌，利用二者之间的物理、化学反应，使软土硬化并且达到一定强度，形成整体性和水稳性都较好的优良地基。粉喷桩所采用的是粉状固化剂。采用水泥、石灰等材料来加固软土地基的历史比较久远。古印度很早己经用这个方法来建造坝体，采用的主要材料为粘土和石灰。古埃及加固尼罗河的河堤以及金字塔地基时也采用此方法，其原材料为水泥、砂子和石膏。而古罗马的居民也曾往火山灰中掺入一定量的生石灰，制作出一种固化剂，被称为“罗马水泥”，这也是这些年来大规模使用的火山灰水泥的原形，这种技术在十八世纪的欧洲各国内广泛使用。

二、粉喷桩复合地基在房建工程的设计

粉喷桩复合地基在工程中的应用非常广泛，然而目前仍没有非常成熟的设计计算方法，当前通常是根据工程情况用经验法初步选定设计参数，然后通过现场试验并进行必要的修改，最终确定出适合于现场土质条件的设计参数。粉喷桩设计主要是确定搅拌桩的置换率和长度。

（一）粉喷被设计的注意事项

1.试验前分析地质资料

设计之前应该对岩土工程勘查资料有充分的了解，来决定桩端持力层，尤其是软土层，要特别注意其分布情况、厚度、埋置深度；了解土中有机质、可溶盐、有害物质以及水的含量等，这样有利于确定合适的固化剂及施工工艺。上部建、构筑物的要求。为了合理地布桩，要综合分析建、构筑物的设计等级，明确上部結构对承载力和沉降的要求。因为粉喷桩的强度和刚度与刚性桩相差不大，故设计时不需要在结构基础范围以外布桩。

2.桩长的确定、持力层的选择

粉喷桩的桩长应通过计算而定，持力层应到达天然承载性能较好的土层。然而由于其轴力集中在桩体上端三到五倍桩径范围内，以下部位轴力较小。一般情况下，当桩长超过之后，单桩承载力受持力层影响不大，因此柱长不宜过大。桩长受天然地基承载力、置换率、桩身强度等因素的影响较大，需要综合考虑。

3.固化剂掺量与桩体强度的设计

一般来说，桩身强度及灰土置换率都随固体剂掺量的增大而增大。通常应掺入占加固土体含量的固化剂，设计时应全面分析土质情况以及含水量等因素。

（二）粉喷被的设计方法

采用粉喷桩加固地基的能够提高地基的承载力，减少沉降，从而达到工程要求。粉喷桩的设计，关键是置换率和长度，另外还有桩径、桩长、桩距、固化剂的掺入量以及桩的布置形式等。粉喷桩复合地基的设计步骤归纳如下：

（1）分析所有资料，找出设计中所需要的数据；

（2）计算天然地基的承载力以及上部荷载以验证复合地基的适用性；

（3）确定桩径，粉喷桩的桩径通常由粉喷钻机的类型确定的；

（4）选择合适的固化剂掺入量，可通过实验或靠经验确定；

（5）桩长主要由地质条件以及上部结构对承载力和沉降的要求而定；

（6）可以根据设计需要的单桩承载力及复合地基承载力要求，利用复合地基承载力计算公式反算得到；

（7）桩间距，可以根据粉喷桩的横截面积以及面积置换率综合确定；

（8）总柱数，由建筑物所需加固的面积决定；

（9）复合地基实际承载力计算在总体布置完成后进行。

三、粉喷被复合地基基础在房建工程当中的施工

（一）机械设备

水泥粉喷桩施工机械主要由喷装桩机、注装栗、搅拌钻头和动力设备等组成。还要有性能良好的电流表、显示管道压力的压力表以及统计水泥注入量的流量计。钻机：主要机械是喷菜柱机，它具有如下功能：第一，动力及扭矩大，钻头直径等于水泥粉喷桩的直径；第二，具有正向钻进，反转提升的功能；第三，具有反转提升时能勾速提升、均勾搅拌、勾速喷衆等功能。

注架泵：注衆菜是定时发送装体材料的设备，其工作原理为：先用揽拌机根据配合比要求制作水泥衆混合体，然后由注衆菜压入钻机的旋转龙头，经过空心钻杆从钻头喷出，使水泥装与土体拌合。每根桩水泥总量喷入多少，由现场过膀控制。并做好用量记录，保证掺入量满足设计要求。

（二）材料组织

水泥：选用级矿澄挂酸盐水泥。水泥采用灌装水泥，应该做到先进场水泥先使用，避免水泥存放日期过长。及时对进场的散装水泥取样送检，试验取样不得少于。根据图纸，初步预算水泥用量约为。为了保证水泥用量符合要求，采用现场过榜计量，每一次制衆均控制水泥和水的用量满足设计要求。

（三）施工流程

粉喷桩的施工流程如下：

定位：根据现场桩位平面布置图，用钢尺定桩位，并插入竹签进行标记，误差应控制在以内。将施工机械移动到桩位处，保证钻头与竹签对齐。预搅下沉，到达桩顶处开始送装至桩底标高并停止下沉；预拌上提，保持送装至桩顶标高并停止上提；复搅下沉，保持送装至桩顶以下处停止下沉；复搅上提，保持送衆至桩顶标高后停止送衆，继续上提将转头提出地面。移动钻机至新孔位重复以上的过程。

（四）施工质量控制

施工过程中应确保全过程旁站，详细记录喷粉机械的施工参数。施工过程中应保证钻杆和桩体的垂直度，准确掌握钻杆速度，确保喷粉的均匆性。应重复搅拌，使水泥粉更均勾。提升复搅的速度。应保证：衆池中的灰量，至少为一根桩的灰量加，用于输送架料的管道长度应小于。钻机的钻头要定期检查，确保其施工出的桩体达到规范标准。要防止水泥受潮，避免杂物进入制衆池，以预防堵管现象发生。为保证粉喷桩的长度，要保证喷粉及停衆的标高准确性，严格控制水泥装喷入量。禁止在中途中断喷装，并严格按照规定要求提升钻杆。

四、结束语

综上所述，本文分析了粉喷桩复合地基的施工设计原理，对其施工设计检算步骤进行了阐述，并将该复合地基基础在房建工作中的实施进行了分析，实践证明，该基础符合设计要求，效果显著，非常值得推广应用。

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