水泥粉喷桩处理软土路基设计与施工分析

陈　梦　龚　浩　王　隽　曾　艳

摘要 本文分析了水泥粉喷桩法处治软土地基的作用机理及施工工艺、施工注意事项等，通过室内试验确定了最佳水泥剂量，为水泥粉喷桩施工提供了有利的条件。

关键词 软土地基；水泥粉喷桩；施工工艺

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2009）04-0048-02

0 引言

道路跨越的地域比较广阔，很多道路修建要经过软土地区，由于软土路基天然含水量、天然孔隙比较大，使路基承载力不能满足正常使用要求。通过水泥粉喷桩处理来提高软土路基的承载力，桩体强度即水泥土强度与水泥水化物中的水化硅酸等水化物（CSH）的反应产生胶结物质，从而减少天然土孔隙比的效果，同时降低地基土的含水量，达到提高地基承载力的作用。

1 基本原理

水泥粉喷桩处理软土路基的作用原理是利用水泥( 或石灰) 等材料作为固化剂，通过搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂( 粉体) 强制搅拌，发生一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土来提高路基强度和增大变形模量。

2 水泥掺量的设计

2.1 强度条件

根据设计要求粉喷桩固化剂采用R32.5 号普通硅酸盐水泥，分别添加3%、4%、5% 的水泥做为固化剂，测定水泥土的无侧限抗压强度见图1。

2.2 加固土室内试验使用条件

由于工期较紧，无法采用90d 龄期的无侧限抗压强度值进行设计与施工，因此，按7d 龄期试验成果确定水泥掺入比进行施工。

2.3 土样采集

我们选取有代表性位置进行钻孔取不同层面天然土样，进行了物理性质实验。实验结果见表1。

2.4 掺量试验

通过室内45kg/m、50kg/m、55kg/m、60kg/m、65kg/m进行了试验，随着水泥掺量的增加、试件强度明显提高。但水泥剂量的过高，不但影响到工程的经济造价，而且水泥剂量的偏高会导致软土路基的强度，最后确定选用50kg/m 的掺量是为比较经济的选择。

3 粉喷桩施工

3.1 关键技术

粉喷桩施工的关键技术是喷粉，即将粉体用空气压缩机械输送到钻头并射到土层中，喷粉的过程直接影响到成桩的质量。喷粉一般在喷气后进行，其操作程序是：开通喷粉球阀和蝶阀、关闭喷气阀，按下无级变速器电机启动按钮，使旋转供料器运料到喷射管，喷入土层。

3.2 操作方法

1) 对正桩位，调平桩机机身，保证桩的垂直度，启动主电机下钻，待搅拌钻头接近地面时，启动空压机送气，继续钻进。钻到设计孔深时，停止钻进，钻头反转，但不提升。实际工作中，钻孔深度D 由深度尺盘按D=H+a1+a2 确定，其中H为设计深度，a1 为搅拌钻头喷射口与地面齐平时深度尺盘的读数，a2 为机身调平后，桩

机横移槽距地面的高度。

2) 打开送料阀门，关闭送气阀门，喷送粉料。确认加固粉料已到桩机后，提升搅拌钻头。为了更好地控制成桩质量，一般要慢慢提升。提升到设计标高时，停止喷粉。打开送气阀，关闭送料阀，但空压机不要停机，搅拌钻头提升到桩顶，停止提升，在原位转动2min，以保证桩头均匀密实。

3) 搅拌钻头在钻至设计桩底深度时进行第二次搅拌，将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录。

3 注意事项

1）每根桩完成后及时检查用灰量，不满足设计要求时应及时复打，复打时灰量不小于设计喷灰量，如出现机械故障喷粉中断，必须复打，重叠长度应大于2m。

2）严格控制喷粉提升时的速度和复搅速度，严禁尚未喷粉时提升钻杆。

3）贮灰罐容量应超过一根桩用灰量，确保一个桩身的一次性完成。

4）钻头使用一段时间后应检查其尺寸，保证打出桩径尺寸符合规范要求。

5）保证水泥质量，防止断块。

4 质量检测

1）粉喷桩的质量控制要贯穿于施工的始终。

2）施工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。

3）成桩7d 内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测搅拌的均匀性，测量成桩直径，检查频率为10%。

4）在成桩7d 内采用轻便触探仪检查桩的质量，触探点应在桩径方向1/4 处，抽检频率为2%。

5）成桩28d 后在桩体上部分别截取3 段桩体进行室内桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，每一工点不少2 根。

6）成桩28d 后, 按1‰频率或每一工点不少于2 根采用钻孔取芯法对其进行终检。

7） 桩距偏差不大于10cm，有效桩长偏差不大于±10cm，桩顶标高偏差不大于±5 cm，桩垂直度偏差不大于1.5% 均满足要求。

5 检验分析

1) 外观检查：加固结束7d 后，开挖桩头50cm。结果为：外观整齐、搅拌的均匀性很好、直径一般为510mm ～ 540mm。

2) 无侧限抗压强度试验：成桩28d 后在桩体上部分别截取3 段桩体，检查频率为2‰，进行室内桩身无侧限抗压强度试验。试验结果表明：桩身水泥土的喷灰量都满足了设计要求，桩体强度大。

3) 加固处理线路开通运营6 个月，路基及基底一直很稳定，没有出现下沉及裂缝等现象。表明采用粉喷桩加固软土地基的效果是很好的。

6 结论

粉喷桩处理公路软土地基是当前常用方法之一，粉喷桩处理软土路基具有施工方便、施工工艺简单、工序单一、地基加固见效快、施工工期短等优点。

参考文献

［1］徐铮澄.商品混凝土裂缝的原因与防治[J].混凝土，2002(5)：11-15.

［2］冯乃谦.商品混凝土在施工应用中的开裂与对策[J].混凝土，2000(9)：3-7.

［3］段继伟，龚晓南，曾国熙.水泥搅拌桩的荷载传递规律[J].岩土工程学报，1994，1 6(4)：1-8.