水泥喷粉桩属深层搅拌桩，是通过特制的施工机械在地基深部就地将软粘土和水泥强制搅拌，使软粘土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥土。硬结后的水泥土在地基中形成水泥土桩，从而达到以提高地基强度和增大变形模量为目的。此方法具有无振动、无噪音、无环境污染、加固费用低廉和加固技术可靠等优点。适用于加固淤泥、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、砂土、粉土等软土地基，特别是加固含水量> 30% 或等于30% 的各类软土地基尤为效果显著，深度可达15 m。本文结合汕头澄海莲阳桥闸重建工程的粉喷桩施工实例，分析了粉喷桩在软基处理中的应用。
1 工程概况
莲阳桥闸位于韩江下游五个出海口之一的东溪下游，离出海口约12公里。行政区域属汕头市澄海区，是一宗御咸蓄淡，集防潮、灌溉、城市供水并兼有交通、水运、发电等效益一体的大型综合水利枢纽工程。它与东里桥闸、外砂桥闸、下埔桥闸及梅溪桥闸以及连接的堤防一起，构筑成以防潮、灌溉、城市供水为主要效益的水利系统工程。
澄海莲阳桥闸重建工程闸址选于老闸处拆除重建，工程属I等大（1）型工程，永久性主要水工建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物按4级设计。工程洪水标准按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水闸正常蓄水位3.05m。
2 地质情况
工程位于韩江冲积平原，属？ 等大（1）型工程，闸址选于老闸处拆除重建，韩江下游段三角洲呈泻湖地貌，三角洲冲积平原第四系地层以河流相和海陆交互相为主，桥闸建基面高程为- 31 1m，属第四系深厚冲积层，开挖深度1m～ 3m，第（2- 2）层中粗砂厚1m～ 2m，下部广泛分布有第（3）层的淤泥、淤泥质软土层，埋深约20m。第（2- 2）层中粗砂易产生闸基渗漏和绕闸渗漏现象，第（3）层淤泥、淤泥质软土层具有含水量大、渗透性差、压缩性高和强度低等特点。
3 喷粉桩施工技术在地基处理中的应用
3.1 喷粉桩施工前准备
（1）喷粉桩机类型选择
根据工程地质勘察资料显示，闸址处岩土主要为淤泥、淤泥质粉细砂层、淤泥层。通过现场工艺性试桩，国产PH-5型系列喷粉桩机完全满足施工要求，因此该工程喷粉桩短桩施工可选用PH-5型钻机施工，对长桩或桩长大于18m的区域宜选用PH-5B加强型钻机施工。该类型桩机配有电子计录仪，施工过程中可通过该仪器监控20cm的喷灰量、桩底深度、停灰面以及自动打印每根桩的每米的灰量、施工时间、复搅深度及停灰面等技术参数。
（2）挖、填喷粉桩施工平台
喷粉桩施工区域一次性开挖至建基面以上50cm，开挖过程中必须将旧闸墩的块石、旧闸底板的钢筋砼块及木桩等障碍物清除干净。若开挖面为砂层且砂层覆盖厚度不小于50cm，则此开挖面可作为喷粉桩施工平台;若开挖面为淤泥层，则必须挖至建基面换填50cm以上的中、粗砂才能作为施工平台。施工平台必须密实且基本平整，最大高差不得大于50cm。
（3）喷粉桩施工后台布置
喷粉桩施工后台布置：后台灰灌及水泥平台布置在施工现场临时道路附近，以便于水泥运输;送灰管尽可能不要横跨施工道路。
具体布置情况如下：闸室及消力池喷粉桩施工时，后台灰灌及水泥平台集中布置在上游施工道路上靠下游侧。左岸挡墙喷粉桩施工后台布置在左岸旧堤防上。电站、后期围堰及右岸挡墙喷粉桩施工后台集中布置在右岸旧堤防上。
3.2 喷粉桩施工工艺
通过现场工艺性试桩的顺利完成，结合外砂桥闸重建工程及东里桥闸重建工程喷粉桩施工中总结的成功经验，本工程喷粉桩施工采用“一喷四搅”施工方法，施工工艺流程如图1所示：
图1 喷粉桩施工工艺
（1）桩机就位
桩位测量放样完成，移动喷粉桩机，使钻头中心对准桩位，桩位对中偏差不大于2cm，用水平尺调平桩机，确保钻杆的垂直度不大于1%。
（2）搅拌钻进
桩机就位经检查合格后，启动传动系统，先选用三挡或四挡快速送气旋转钻进，遇到粘土或含砂量较高的硬塑淤泥层档位变为二挡钻进至设计桩底高程。搅拌钻进严禁使用一挡钻进，以免埋钻杆。开钻前应将钻头底部与地面接触，同时将电子计录仪读数归零。
（3）提升喷粉、搅拌
钻至设计深度及经检查管路通畅后，启动送灰系统，先在孔底喷粉搅拌10～20s（根据送灰管路的长短确定时间），同时调整钻机至反转、提升状态，当电子计录仪显示灰量达到40～60kg，开始选用80～120cm/min的提升速度边搅拌边喷粉至设计桩顶高程（停灰面）。
（4）复搅钻进
提升喷粉、搅拌至设计桩顶高程（停灰面）时，停止提升，将传动系统调至正转，同时停止喷粉，选用二档或三挡的速度由停灰面往下进行复搅至设计桩底。
（5）提升复搅、补喷
复搅钻进至设计桩底高程时，将传动系统调至反转，以80～120cm/min的提升速度进行复搅。复搅过程中发现每20cm的灰量达不到11kg时，应启动送灰系统进行补喷，以确保每米的含灰量不小于55.2kg;提升复搅、补喷至停灰面成桩。需要补喷的部位，补喷完后应往下搅拌钻进0.5m、再继续提升复搅。
3.3 喷粉桩施工质量控制及安全措施
3.3.1 施工质量控制
（1）喷粉桩施工前，必须提交一份根据施工详图规定放样的测量成果报送给监理部，经监理工程师审批签字确认后方可施工。
（2）喷粉桩使用的水泥品种及掺灰量必须符合设计要求，进场水泥应按试验规定提前送检，合格后方可使用，每根桩施工只能使用一种品牌的水泥，不允许混用。严禁使用受潮、结块、变质的水泥。
（3）喷粉桩机就位应平整、稳固，确保施工中不发生倾斜、移动;桩机钻杆垂直偏差不得大于1%，桩位偏差不得大于100mm，桩径偏差不得大于20mm，桩长不得小于设计桩度。
（4）在喷粉成桩过程中，如因送灰管路堵塞或机械故障等原因而停止喷粉，第二次喷粉接桩时，搭接长度不得小于50cm。
（5）喷搅达到桩顶设计标高时，宜停止提升，继续搅拌、喷灰数秒，以保证桩头均匀密实，停灰面为设计桩顶高程。
（6）喷粉时，送灰工应注意电子记录仪的显示，随时调整气压，以保证送灰量均匀、准确;喷粉桩施工过程中，机台操作人员应与送灰工密切配合，以确保喷灰量符合设计要求。
（7）在施工过程中，若遇卡钻、喷粉不畅或堵塞、桩体疏松、夹层断桩、空心桩、桩体强度不均等情况时，应暂停施工，立即通知监理工程师，并与监理工程师共同研究、确定可行的处理方案后方可继续施工。
（8）应定时检查喷粉桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头应定期检查，其直径磨耗量不得大于20mm。喷粉桩施工时应对桩长、掺灰量、复搅长度、提升速度等关键指标严加控制，以确保满足设计及规范要求。喷粉桩机及其匹配的易损机具应有充足备用量，喷粉桩机配备的钻杆长度、塔架必须满足能施工桩长为3m～23m的喷粉桩。
（9）所有进场的喷粉桩机均应有出厂合格证，并配有电子记录仪，严禁无电子记录仪的喷粉机投入施工。
3.3.2 喷粉桩施工安全控制措施
（1）进入现场进行喷粉桩施工的人员，严禁穿拖鞋、必须戴好安全帽，爬高人员必须配带安全带，特殊作业人员要配带专门的防护用品，如电焊工要配带面罩和目镜。施工现场存放的零星设备、材料应整齐，堆放必须安全可靠，通道畅通。
（2）进场施工人员严禁在喷粉桩机机头正对面停留，并远离送灰管。喷粉桩施工人员必须严格遵守岗位责任制和交接班制度，并熟知喷粉桩的安全操作规程，在施工中坚守岗位，严禁酒后上岗。
（3）搬运材料和使用工具时，必须时刻注意自已、周围人员的安全;上、下传送零配件或工具时，禁止抛掷。
（4）遇有恶劣天气影响施工时，禁止进行露天高空、起重作业。不得在架空电力线正下方进行粉喷桩施工、搭设作业棚、建造暂时设施和堆放物品。
（5）夜间照明线路必须绝缘良好，布线整齐且应相对固定，并经常检查维修，照明灯悬挂高度应在2.5m以上，经常有汽车通过之处，灯线悬挂高度应在5m以上。照明线路拆除后，不得留有带电的部分，如必须保留时，则应切断电源，线头包以绝缘，固定于距地面2.5m以上的适当处。
4 喷粉桩质量检测
4.1基桩验收
（1）成孔3天后用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性，对检验的50根可达40 ～ 50，符合设计要求
（2）成桩7天后，采用浅部开挖桩头，对开挖的260根，目测检查喷粉桩的均匀性，量测成桩直径，一般均在520mm左右，符合要求。
（3）在桩体内钻芯机器截取水泥加固土立方试块，进行室内无侧限抗压强度试验，龄期为28天，均达到1280kPa，超过了设计指标要求。
4.2 静载试验
由监理工程师随抽检喷粉桩的单桩或复合地基承载力，对检验的20根桩。
（1）单桩承载力，所有桩的承载力都在10.7kN以上，大部分在11 ～ 15kN之间，达到设计要求。
（2）复合地基承载力，当桩距为1m时，复合地基承载力为150kPa，对该工程进行了两组载荷试验，采用油压千斤顶加载，电子秤显示，未达到破坏，取沉降s=0.01B对应的荷载为复合地基承载力基本值，较低的一组为242kPa。
4.3 沉降观测
在基础施工结束后，在房屋四角及中部构造柱上设置永久性沉降观测点，每增高一层观测一次，交付后三个月观测一次。观测结果表明，平均沉降量为118 mm，相对沉降△s/L为0.07。至150天沉降速率已大大减小，基本趋于稳定。实践证明，采用喷粉桩加固处理软土地基，可以减少地基的总沉降量和不均匀沉降。
5 结束语
综上所述，粉喷桩施工对于提高地基承载力起到较好的效果，侧向水平位移明显减少，加固效果明显，同时具有沉降小、稳定性好、工期短等特点，是一种高效、经济和安全的地基处理技术，因而广泛适用于工业及民用建筑、市政、道路及港口、地下挡土结构等工程的软土地基处理。
参考文献：
[1]张丙玺.水泥粉喷桩的施工工艺及质量控制[J].交通世界（建养.机械）.2007（04）
[2]唐湘带.粉喷桩在桥涵等工程软土地基处理上的应用[J].中国科技信息.2005（16）
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