浅谈粉喷桩软基处理施工工艺应用

李虎军

摘要：结合道路路基范围处于沿江地带或者湖波水系较密集、地下水丰富的地带粉喷桩处理实例，对软基加固的机理、施工工艺流程及效果检测加以探讨。

关键词：粉喷桩;软基处理;软弱地基;施工工艺

一、粉喷桩软基处理施工工艺现状及应用范围

在建设工程中，软土地基危害很大。水泥粉喷桩施工工艺在我国的建设工程施工过程的应用越来越广泛。在沿江地带或者湖泊水系较密集、地下水丰富的地带，或者基础处理深度达到5米以上、积水较重，抽水清除换填费用相较而言不经济的情况，水泥粉喷桩施工工艺都得到了很好的运用。

二、粉喷桩软基处理的工作机理。

水泥粉喷桩软基处理施工工艺是利用水泥作为固结材料，通过专门的深层搅拌喷射钻机，凭借其回旋钻头叶片切割原土，并搅拌混合水泥和原位软土并且吸收地下水，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水化反应，形成水化物。部分水化物形成能吸收大量自由水的水泥石，部分则与周围有活性的软土颗粒反应形成较大的土团粒，最终形成了桩身及一定范围内的硬土层。随着时间的推移，原土硬结形成具有一定强度和刚度、压缩性和渗透性都较低的水泥土混合固体，从而达到了加固软弱地基的效果。

三、粉喷桩软基处理的工程实例。

万丰路北起滨江北路，南至株洲大道北辅道，全长约3054米，是株洲市天元区新马EBD重要的城市主干道，全线位于万丰湖东北侧，与滨江北路和新丰路构建成环万丰湖公园的交通要道。万丰路道路路基范围内有一道老渠道，淤泥较深（最深地段达4-5米）;同时，前期施工完毕的万丰湖水位维持在标高40.8左右，导致路幅范围内地下水水位较高。万丰路路基范围长期处于低洼地带，积水严重，无处排放。经过业主、监理、设计、地勘等单位现场查看分析，综合经济技术合理性，决定采用粉喷桩软基处理工艺。

（一）粉喷桩软基处理复合地基设计

该路段粉喷桩桩径0.5米，正三角形布置， 相邻桩在车行道间距1.2米、非机动车道及人行道范围为1.4米，加固深度为穿过软土层，入残积粉质粘土0.5米为止，固化剂采用42.5级普通硅酸盐水泥，喷灰量每延米不小于55Kg。水泥土7天无侧限抗压强度要求不小于1200Kpa，成桩28天后采用复合地基荷载试验检验，要求≥150KPa。检验数量不小于桩总数的1%，且不少于3根。

（二）强度影响因素

影响桩身强度最显著的因素为龄期、水泥喷灰量、土的含水量。

粉喷桩龄期对水泥的强度影响较大。水泥土的强度随着龄期的增长而增长，其强度在7天内增长速率很快，在28天内的增长速率较快;28天以后，增长速率已经明显下降;90天龄期后强度增长已经很小。故本设计中采用7天龄期的无侧限抗压强度作为水泥土强度设计标准值。

水泥喷灰量对水泥土的强度影响也很大。施工前，应取所选用水泥和有代表性的软土地基取样，按照设计要求进行水泥土标准试验。当实际喷灰量小于设计喷灰量时，水泥土固化反应弱，水泥土比原状土强度增长微乎其微，加固效果不明显;当水泥喷灰量大幅超过设计喷灰量时，水泥土强度增长随着喷灰量的增幅减缓，费用与效果比不合理，导致成本大幅增加，产生原材料浪费，不经济。本项目中采用水泥喷灰量每延米不小于55Kg。

加固土含水量也是对水泥土强度影响的较关键因素。规范规定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70%时不宜采用水泥粉喷桩工艺。含水量小于30%时，土壤中的水分不足以使粉体进行充分水化反应，当含水量大于70%，不能保证水泥土桩体达到设计强度。本项目由于地势低洼，同时是老的沟渠，连通万丰湖水系，软土含水量经现场取样确定约为37%，适合使用粉喷桩施工。

（三）施工工艺及注意要点

水泥粉喷桩的主要施工顺序为：施工准备→钻机就位→钻进→提升粉喷搅拌→设计标高后复钻→提升复搅→升到设计标高后停机→下一桩循环施工。

施工前，要编制粉喷桩专项施工方案报公司总工、监理、业主审批，按照施工方案做好人员、机械和材料的准备。项目技术负责人在施工前需要组织做好技术人员和机械操作人员的技术交底工作。由于该路基范围低洼积水严重，在路基范围内填土至万丰湖常水位以上0.7米（标高41.5）后进行场地平整工作。做好工艺试桩工作，选取仙月环路与万丰路交叉口往小里程桩号约200米处，此段路基范围内恰好有淤泥较深的老沟渠，同时积水较高，具有代表性。通过试桩，对机械性能、工作压力、钻机下钻和提升速度、单位长度喷灰量、复搅工艺等因素对桩身强度和质量评定，通过检测确定技术参数，作为正式施工的依据。

填土平整场地完毕后，进行测量放样，调整钻杆对准桩位。设备就位后必须平整，确保施工过程中不发生倾斜和移动。机架和钻杆的垂直度偏差不应大于1%，施工过程中采用吊垂观测钻杆的垂直度，如發现偏差过大，必须及时调整。在预拌下沉过程中，钻进时始终保持连续送气，以保证喷灰口不被堵塞，钻杆内不进水，保证下一道工序送灰时顺利通畅。钻进至设计深度后，将搅拌头反向旋转，同时喷粉提升搅拌，严格控制搅拌速度，边粉喷边搅拌边提升，将水泥充分与粘土拌合均匀，提升速度控制在0.5m/min左右，粉喷压力控制在0.5～0.8MPa，保证按每米不少于55Kg水泥要求速度提升，钻头提升至设计停灰面时停止喷粉。之后，再次下钻至桩顶下2/3桩长（设计要求）的范围内，慢速提升搅拌至桩顶。重复搅拌下沉、搅拌提升速度控制在0.5～0.8m/min，当搅拌头端接近桩顶位置时，慢速原地搅拌2～3min。复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。通过不断重复上述步骤进行下一根桩的施工直至施工完毕。

（四）地基处理效果检测

根据设计要求成桩7天后在有代表性部位取水泥土芯样进行7天无侧限抗压强度试验，28天后采用复合地基荷载试验检验承载力。本项目采用复合地基静载试验，压板尺寸按面积置换率确定。压板中心必须与试验面中心重合，压板下须用10mm厚的粗砂垫平。试验荷载按等量12级施加，加载方式采用堆载法。

经检测，万丰路粉喷桩水泥土7天无侧限抗压强度和复合地基承载力均满足设计和规范要求。

四、粉喷桩施工技术结语。

随着现代城市化步伐的加快，粉喷桩施工工艺在遇到地下水系丰富，杂填土高度超过5米的情况经济技术处理效果较佳，在市政道路、坝闸软基处理已经得到了广泛应用。我们相信，随着人类对高新技术的不对追求以及经济的不断发展，粉喷桩施工技术将会更加完善，得到更多突破性的发展。

参考文献：

[1]《公路软土基路堤设计与施工技术规范，JTJ017-96》，

[2]朱梅生《软土地基》中国铁道工业出版社，1998

[3]赵媛媛《粉喷桩处理软基施工工艺和质量控制方法研究》，2010