浅谈粉喷桩在工程地基处理中的应用

　　一、粉喷桩基本概况

 

　　1、粉喷桩软土加固原理

 

　　粉喷桩是利用粉喷桩机在钻孔过程中，通过压缩空气将固化剂以气雾状喷入被加固的软土中，经钻头叶片旋转，将粉体与软土地层强制拌合，加固料吸水后发生一系列的物理化学反应，使土硬结，形成整体性强、水稳定性好和具有一定强度的柱体，与原土体共同作用、承担上部荷载——即复合地基。

 

　　当以水泥作固化剂时，水泥在地层中产生水化、水解反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸三钙、水化铁酸钙和氢氧化钙以及水化硫铝酸钙等；这些水化物逐渐硬化，且其中的钙离子不断地与地层中的钾钠离子发生交代作用，从而使土颗粒胶结成较大团粒，即强度较高的水泥土。

 

　　2、粉喷桩桩长的选用

 

　　在正常情况下，粉喷桩设计除需要建（构）筑物的基底尺寸、荷载分布、地基土的物理力学指标和场地标高外，尚需要桩的参数选取。按现行规范要求，基础变形为主要控制因素，故控制复合地基的变形量成为基础设计中的关键，而复合地基的变形量由复合水泥土的压缩变形量和实体深基础下的地基土的沉降量组成，所以选择桩的入土深度即粉喷桩的桩长是设计的重点，同时也成为控制基础造价的重要因素。

 

　　3、粉喷桩受力机理

 

　　一般在建（构）筑物基础下布置很多粉喷桩以形成复合地基，使桩土共同发挥作用。单桩受力时，桩顶的竖向荷载使桩身受压而产生相对于土体的向下位移，桩侧表面便受到土体反向作用即向上的摩阻力，桩所承受的荷载将会通过桩侧摩阻力向地层中扩散。开始时上部荷载与侧摩阻力增长比较快，端阻力则发挥作用较小。随着桩顶荷载的增大，桩身压缩量和位移量逐渐增大，荷载沿桩身向下传递，侧阻力增大到极限值后就不再增大。如果继续加大桩顶荷载，则主要由端阻力承担，直到端阻力达到极限值。

 

　　二、案例概况

 

　　某地项目地势比较平坦，地面起伏小，地势主要由东北向西南倾斜。工程区位于某断裂带上，是国家地震烈度区划7度区。场地地基土比较软弱，上部土层承载力比较低，抗冲刷、抗震能力较差，下部中密粉土质砂层比较稳定，承裁能力比较高。

 

　　三、粉喷桩的施工工艺

 

　　粉喷桩运用喷粉搅拌钻机钻进到软弱土层，展开土体切割搅拌，压缩空气把粉体固化剂从钻头上的喷嘴朝周围土体旋转喷射，钻头上的叶片切割周围土体让其和固化剂搅拌混合，胶结硬化之后形成相应直径的粉喷桩体，桩间土与桩体形成复合地基，一起承担外部的荷载。粉喷桩的施工工艺如下：

 

　　（1）对正桩位，调节钻机机身，确保钻杆的垂直宦，开启钻机下钻，等到搅拌钻头接近地面的时候，开启空压机送气，钻进土层。

 

　　（2）钻到设计孔深的时候，把送气阀门关闭，喷送粉体固化剂。

 

　　（3）依据要求或者试桩结果，喷料停止一段时间，确定粉体固化剂已经到桩底的时候，就可以提升搅拌钻头。

 

　　（4）升高到设计桩顶标高的时霞，终止喷粉。

 

　　（5）把送气阀打开，把送料阀关闭，空压机不停机，搅拌钻头升高到桩顶的时候停止提升，在原位转动2min，以确保桩头匀称密实再展开二次搅拌。

 

　　（7）把搅拌钻头提到地面，停止空压机、主电机，认真填写施工记录。

 

　　（8）搬移到下一个桩位，继续工作。

 

　　四、粉喷桩在电排站地基处理中应当注意的事项

 

　　1、施工过程中的注意事项

 

　　（1）施工之中应当严格控制钻进深度、停灰时间、钻机垂直度、喷灰以及水平方位、复搅深度、停灰面标高等。终钻提升的决定应当以穿透淤泥层为主要原则。

 

　　（2）粉喷桩施工依据施工工艺和工艺性试验决定的操作参数展开，并随时观察喷粉量、记录压力与孔底电流、提升速度等相关参数。

 

　　（3）依据预定的喷灰量喷灰，倘若施工之中发现喷灰量不足的时候，应当立刻对原桩复钻复喷，复喷的喷灰量应当大于设计用量。施工过程之中应当随时查看罐内的剩余水泥量、水泥加入量，核查每延米喷灰量以及成桩之后喷灰总量。

 

　　（4）要经常检查输灰罐，不可以堵塞及泄露，管道长度最好为60m左右，不可以超出80m。

 

　　（5）当钻头提升到施工地面的时候时，转变为慢速提升，终止送灰。

 

　　2、粉喷桩在检测过程之中的注意事项

 

　　粉喷桩在竣工之后，需要对桩身质量展开检测，其中反射法普查桩身完整性检测之中，测试之前应当把上层浮砂层除去，把粉喷桩桩头露出，把桩头松散部分处理干净，并把桩头方位磨平。开挖桩头的时候，常常会为了省力省时采用机械开挖导致粉喷桩挨近桩头部位断裂，导致桩身质量遭到影响，因此在开挖过程之中应当要注重保护试桩，最好使用人工开挖，以免导致不必要的损坏。

 

　　五、粉喷桩的质量检测和控制

 

　　1、质量检测

 

　　（1）施工之中的质量检测。在施工的过程之中应当随时查看施工记录以及计量记录。并根据规定的施工工艺对每根桩展开质量评定。检查的主要重点是：桩位、水泥用量、桩身垂直度、桩长、水泥标号、复搅复拌深度和次数、提升的速度和搅拌头转数、断喷状况以及相对应的解决措施等。

 

　　（2）完工后质量检验。粉喷桩完工后质量检验包含3个方面：桩身长度、水泥土搅拌的匀称性和水泥土的强度。

 

　　成桩7天之后，使用浅部开挖桩头，目测查看水泥土搅拌的匀称性、桩位偏差、桩顶标高、量测桩身直径，抽检的比例为百分之五，总共抽查十五根桩，检测的结果证明桩身水泥土搅拌的匀称性比较好，桩身直径达标率为87%，桩顶标高和桩位偏差都与设计的要求和规范相符合。

 

　　粉喷桩技术是隐蔽工程，在施工的过程之中受外界因素的影响比较大，施工质量很难控制，应当严格实行《建筑地基处理技术规范》以及相关规程规范。具体施工步骤如下：平整施工平台；放样定位；桩机进场；预搅下沉，速度把握在0.5m/min左右；提升搅拌、喷灰；桩身上部三分之一桩长段复搅复喷；桩端使用低速档提升、低速档钻进，并在0.5-1.0m区域内复搅复喷，确保桩端喷灰量达到要求；然后在进行移位，重复以上的步骤，展开下一根桩施工。施工质量控制措施主要包括：应当依据主电动机负荷变化，决定地基土层分界，确保粉喷桩桩端进到持力层的深度。

 

　　施工的时候设计停灰面通常应当高出基础底面标高0.5m，送粉管路的长度最好小于60m；对搅拌头，应当定期展开检查复核，其直径磨耗量应当要小于10mm；施工中如果因故停机，最好把搅拌机下沉到停灰点以下1m，等到恢复供灰的时候再进行喷灰提升；在提升喷粉搅拌的过程之中，因为加固料从罐口到灰口有相应的时间延迟，应当在确认加固料已经喷到孔底之后，才能够反转提升，并且搅拌头每旋转一周，其提升高度不可以超出16mm；为了避免不必要的断喷，每根桩的用灰入罐量应当稍微高于计算用量；搅拌桩垂直度偏差应当要小于1%，桩位布置偏差要小于50mm，桩径偏差要小于4%；施工的过程之中应当对加固深度、喷灰量、复搅复喷长度、桩长等展开现场旁站监视；喷灰量应当严格采取经国家计量部门确认的电子计量装置，可以瞬时检测并且记录出粉量，并配有专门人员监督。

 

　　六、结束语