浅析粉喷桩在软基处理中的应用

毛贤军

（宏远建设有限公司，浙江 温岭 317500）

粉喷桩于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于80年代初引入此项技术。由于此技术能使总沉降量减小，并且承受较大的加荷速率，拥有较强抗侧向变形能力，可以使工期缩短等优点，目前在高速公路建设领域已经被广泛应用。

1 粉喷桩概况

1.1 定义

粉喷桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，是将粉体状固化剂用专用的喷粉搅拌钻机喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用二者之间所产生的物理化学反应，形成复合体，是一种深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也称加固土桩。它适用于淤泥质粘土、淤泥亚粘土、粉性土、砂性土等各类软土地基的加固。经粉喷桩处理的软土地基，具有整体性、水稳性好，并成为有一定强度的复合体。粉喷桩的抗压强度可以高出天然软土数十倍甚至数百倍，使路基的稳定性和承载力大大提高，减小了沉降量。

1.2 特性

粉喷桩是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩型，其自身刚度以及抗压强度和抗侧压力均处在刚性桩和柔性桩之间。受到外力的作用力后，由于桩本身具有的一定压缩量，可同时与桩间土共同下沉。

粉喷桩状体的长短与桩间距大小成反比关系，桩体越长桩间距越小，桩体越短桩间距越大。而长桩体短桩距能促使处理软土地基的效果更好。

通过粉喷桩而形成的复合地基的沉降量很小。但是粉喷桩一定要穿透软土层，否则就起不到改善软土性质的目的，还会因软土结构遭受破坏而使涂土层重量增加，排水条件恶化，增加软基沉降量，减慢固结速率，也就起不到对地基的加固作用。

1.3 优缺点

优点：形成的复合地基沉降量小，承受的加荷速率较大，拥有较强抗侧向变形能力，可以缩短施工工期，并且具有无公害、无噪音、不排污、对相邻建筑物无不利影响等优点。

缺点：对于过厚的土层，如要穿透软土层所需要的粉喷桩较长；要进入承载力较高的土层，就要有较高的施工工艺，在施工时对桩体自身的匀称性和强度，以及桩底情况都是很难控制。

2 粉喷桩应用

2.1 适用范围

粉喷桩主要适用于低强度，较差排水性能的软土，尤其是深度为20m以内无理想持力层的软土路基。由于粉喷桩所用的固化剂需要一定的水分来产生化学反应，因此所需要的软土就要有一定的含水量。

2.2 施工前准备

2.2.1 场地的平整：对施工场地上的障碍物以及杂物进行清理，整平原地面。

2.2.2 测量放样：按照施工图纸，对各排桩的轴线以及各桩的坐标进行测量放样，并预留钻孔灌注桩桩位，放出每根桩的具体位置，并作出醒目的标记。

2.2.3 试验总结：施工前应对若干根桩进行试喷，掌握施工机械的性能。了解各参数与水泥用量之间的关系，总结经验，改善不足。

2.3 施工操作要点

2.3.1 施工前要将搅拌机的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷口的时间和起吊设备提升速度等施工参数进行准确的标定，以便确定工程顺利进行。

2.3.2 施工前必须保证平整的施工场地，桩位处地上、地下的一切障碍物要彻底清除，低洼处要回填粘土整平。

2.3.3 施工前进行测量放样时，现场桩位布置与施工图的偏差不大于5cm，并做好复核记录。

2.3.4 根桩一旦开钻后就必须连续的施工，喷浆及停浆时间必须要严格控制，不得间断。

2.3.5 钻杆下沉前，确保倾斜度不大于1%。

2.3.6 在小型构造物基底搅拌桩桩顶标高施工时，为确保桩头的完整性，基底搅拌桩桩顶标高出涵洞基础底面标高以上50cm。

2.4 施工中应注意的问题及解决办法

2.4.1 如果在施工中喷粉搅拌钻机出现卡钻现象，应放慢钻井的速度，并使用其他的辅助办法松动土层然后再继续开钻；若是在升钻杆时出现卡钻现象，则应当暂时停止粉喷等正常运转后再复喷。

2.4.2 如出现粉喷不通畅或堵塞的情况，应即检查空压机的运行状况，保证输气压力正常，使供气压力稳定；对喷口的粉泥要及时进行清除；当喷头不通畅时，应对喷料阀进行多次的开关磨合。

2.4.3 对于桩体的松动现象，应在保证质量的前提下，对局部含水量较低的土层适当注水；如果干燥土层面积过大，应当改用浆液搅拌成桩的方法；可以采取两次钻井复喷一次粉料的办法；对输灰管路进行全面检查，提高喷灰的数量。

2.4.4 如果出现断桩现象，应要注意水泥或石灰的妥善保管，防止其受潮变质。固化材料一定要经过筛选检验，确保符合要求才能进入贮灰罐；一定要有准确的喷灰计量，供气压力要确保输灰要求的需要；如果钻头或输灰管堵塞要马上停止施工，进行清理；要把已断桩的断桩部分清除掉，然后用水泥砂浆补足断裂部分。

2.4.5 如果桩体本身的强度不均，应对提钻速度进行控制。确保均匀上升和搅拌；经常检查计量，保证灰量的均匀；经常检查输灰管路和供气压力，使均匀的送灰速度得到保证；适时适当的调整空压机的供气压力，使均匀的供气压力得到保证。

2.4.6 在施工中如有不合理桩出现，应在12h内采取补喷措施，补喷的重叠长度不得小于0.5m。新桩距离报废桩的距离不得大于设计桩的15%，相邻施工间隔不得超过24h。

2.5 应用中的问题分析探讨

2.5.1 粉喷桩的支承式与悬浮式对沉降的影响

实践证明，当软土层中较硬的持力层打入粉喷桩时沉降减少，如果没能打入软土层，成为悬浮式时沉降就大。如果有过大沉降的地基，说明桩尖下卧软土层的沉降还相当大，并且已经有较长的时间，这就不得不重新进行处理甚至报废。如今现有的粉喷桩机已经不能完全解决各种地形各种情况的软土，如果要更好的解决这一问题，就要将机械设备的性能进一步提高，同时在设计理论上也要有更多更好的突破性发展。要对下卧层软土的沉降作出一个正确的评估，同时在实践中寻求更多的解决途径和办法。

2.5.2 地基土含水量对粉喷桩质量的影响

粉喷桩的强度指标可以直接反映出粉喷桩质量的优劣，这不仅要对掺入粉体的质量、施工工艺、地基土的性质有所要求，对软土中的含水量更是有着严格的要求。严格的规范规定，当天然含水量在地基土中小于30%或大于70%时就不宜使用该技术。因为当土的含水量小于30%时，粉体不能完成水化作用；当含水量大于70%时，土壤的空隙比较大，将不能形成足够强度的水泥土桩体，也就使粉喷桩的强度受到严重影响。

2.5.3 复搅和转速对桩强度的影响

在粉喷桩的施工应用中，大量的事实证明复搅和不复搅的的质量差异是很大的。复搅能够使粉体与粘土及水在充分的搅拌中得到比较完全的接触和作用，从而使桩体的充分形成。同时，钻头中喷出的是呈脉冲状的粉体，如不进行充分的搅拌，粉体将在桩中呈现层状，形成一种“夹生”，对桩的强度是十分不利的复搅的作用在于通过充分的搅拌使粉体与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时要严格控制好钻机的提升速度、搅拌叶旋转速度等，并应尽量采用全桩复搅以保证质量。当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时，采用“二喷二搅”的施工工艺，即钻进-钻至桩底后慢档提升、喷灰、搅拌至停灰面-钻进、复搅复喷至桩底-提升、搅拌至停灰面-移位。

为了使工效有更好的提高，可以在粉喷钻机下钻时将转速提高，但是在反转提升喷粉搅拌时应注意，一定不要快速旋转和提升，否则将会对搅拌的均匀性和足够粉量的掺入有严重的影响。

3 结束语

通过粉喷桩在软基处理的应用，实践证明粉喷桩可以有效的减少地基的总沉降量，与排水固结法相比总沉降量能减25%～49%，对路堤的工后沉降和解决桥头跳车的控制有显著效果；路基经加固后在填筑过程中侧向位移明显减少，与排水固结法相比减60%～70%，并且其稳定性在短时间内即可保证，不仅能增加路基的稳定，而且也减少地基的沉降。粉喷桩能适应快速填筑施工，有较高的填土速率。

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