试论粉喷桩技术在高速公路软基处理中的应用

张娜　李博

摘 要：随着科学技术的不断进步，我国公路工程事业得到了极大的发展，软土地基作为公路施工中的重要病害问题，其处理技术水平的高低将直接影响整个工程的质量。文章主要对粉喷桩技术在高速公路软基处理中的作用、特点及应用进行了分析。

关键词：粉喷桩技术；高速公路；软基处理

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）23-0069-02

目前，高速公路建设在软土地基上的越来越多，为确保高速公路的施工质量，就要对软土地基的特征及施工现场的环境进行综合考虑，选用最佳的施工方式。现阶段在高速公路软基处理中主要应用的方式有：化学加固法、深层密实法、换填垫层法、加固路基法、反压护道法、排水固结法等。各个处理技术都有自己的特点及不同的适应范围，在施工过程中应依据实际情况选用与之相适应的软土处理技术。粉喷桩复合加固技术是一种化学加固法，其固化剂主要选用水泥，在搅拌后可以硬化软土，在强化其整体性及水稳性时，一定要具备较高的强度。粉喷桩复合加固技术具有施工速度快、沉降小等特点，并有对地基承载力增强的效果，将地基下沉情况进行最大限度的降低。同时要尽可能避免路基失稳现象的发生，对土体的侧向形变进行有效控制，基于此，在高速公路软基处理中粉喷桩复合加固技术得到了广泛地应用。

1 粉喷桩复合加固技术的作用及特点

1.1 作 用

粉喷桩又被称为加固土桩，是采用深层搅拌法进行加固地基的一种方式。作为一种新型饱和软粘土地基加固的方式，深层搅拌法的固化剂以水泥、石灰等材料为主，将固化剂（粉体状和浆液状）及软土在专业的搅拌机械中进行搅拌，利用两者之间一系列物理化学反应的发生，对软土整体性及水稳性进行有效加强，实现地基的优化，确保公路工程的质量。粉喷桩进行软基搅拌处理的方式主要是采用粉体状固化剂来进行有效处理。喷入软土的水泥对地基处理的效果具有一定的影响作用，在土质与施工环境的影响下，桩体提高的强度比例与水泥产量比不完全相同。因此掺入水泥的用量不能太少，如掺入量过少，就会导致水泥和土体颗粒之间的反应太小，其固化效果不能满足施工的需要，通常情况下水泥掺入比要在5%以上。

1.2 特 点

粉喷桩具有成本低、操作简单、适用范围大等特点外，还具有以下特点：①固化剂由易充分吸收水分的水泥做成，利于实现固化反应，因此处理后骨节效果好，桩体承载力也远高于浆喷柱。②粉喷桩与周围的土体发生作用形成的复合地基，对土体加固的压缩量仅为0.6%左右，且其承载力强、复合变形模量高。③施工噪音低、振动小、对周围环境及建筑没有太多负面影响。④此法能够有效控制沉降量，因为加固后的土体在密度上几乎不会发生变化，也不会在加固土体的重量增加时出现附加沉降增加的现象。

2 粉喷桩技术在软基处理中的应用

2.1 实用范围

复合型地基的主要构成成分为灰桩、地基，通常情况下这种软土地基处理方式都适应与强度小、压缩性好、排水性能差的地基加固中，桩体承载大部分的荷载，由此增强地基承载力，降低施工后的沉降。水泥粉喷桩主要应用于淤泥质土、杂填土、粉土、粘性土等软土地基加固中，还能应用于天然含水量为35%～70%的地基中，适用范围广泛。通常情况下，其强度和地基的天然含水量相反，也就是在粉喷量不发生改变的情况下时，含水量越高其强度越低。除此之外，水泥粉喷桩还能将多水高岭石、蒙脱石之类的松土矿物的软基进行有效处理，但在有机质高的酸性粘土加固中其处理效果就不太理想了。

2.2 施工准备

①资料准备。应将相关资料在公路工程施工建设前准备完善，其中主要包含土工实验报告、工程地质报告、水泥粉喷桩的桩位布置图、粉喷桩的标高、加固处理深度等。

②清理。将地面表层土及附着物进行有效清除，在低洼处进行粘土回填，并碾压平整；较差土质地方要实施碎石垫层及砂土的设置；较软地表地方选用有效措施避免机械沉陷。

③测量放樣。准确地将所有桩位进行放样，并明确标识桩位，桩位误差要低于5 cm。

2.3 材料选择

①水泥。在软土地基施工中可以选用普通水泥或矿渣水泥，并确保其质量的合格性，严格禁止采用过期、受潮、变质、结块的劣质水泥。

②生石灰。要将生石灰磨成粉末状，并保证其内没有任何杂质。

③粉煤灰。二氧化硅和二氧化二铝的含量应大于70%，检验后，确保其合格性后才能使用。

2.4 施工机械

粉喷桩施工机械的主要构成成分有动力机构、操作机构、粉体发送器、搅拌钻头及空气压缩机等，施工机械的试运转作用要在施工前进行。

2.5 施工工艺

首先钻机要就位，适当调整钻机平台，确保导向架和搅拌轴垂直，钻头中心与孔位中心相对齐。然后进行预搅下沉作用，钻机启动开始钻进，钻进时先缓慢进行，等正常后应保持30 r/min的转速，钻进速度控制在0.5 m/min，钻进速度应保持匀速。当钻进比设计桩底标高多出10～20 cm时，要暂停钻进工作。其次提升喷粉，当钻孔深度符合设计要求时，就可以将钻头反转。与此同时，粉体发送器就可以进行喷粉作业，还要确保喷粉量。应确保钻头提升和送粉作业同时进行，严格避免不同步施工。如出现套管漏气、堵管现象，要马上将喷粉作业暂停。再次要进行停粉施工，当钻头与地面相距0.5 m左右时，要将喷粉作业暂停，钻头提升速度进行有效降低，改送压缩空气。最后复搅下沉，提出钻杆，结束喷粉作业并用计量仪进行检查，为有效增强桩身强度，一定要进行复搅。

2.6 质量控制

①严格控制喷粉及停粉的标高，严格按照设计要求确定粉喷桩的长度；必须同时进行喷粉和钻杆提升作业，施工过程不能任意中断。

②为确保桩体质量，复搅要在桩体上部5 m左右进行尽可能减少偏差。

③进行有效记录，误差要控制在5 s以下。

④复搅过程中，对提升及下沉速度进行有效控制，保证搅拌能在加固深度范围内的所有位置进行。

3 粉喷桩在施工应用中存在的问题

①经实践表明，软土层采用粉喷桩打穿时，以支撑式为表现形式，只有很少沉降量；如没有打穿软土层，侧以悬浮式为主要表现形式，具有较大沉降量。为有效缓解悬浮式存在的问题，施工企业还需进行理论研究，提高其粉喷桩的技术水平。

②当软土地基的含水量在30%以下时，土中水分将不足以粉体水化；当含水量过高在70%以上时，水分又太多造成桩体强度的严重不足。采用搅拌的方式将黏土、粉体及水三者进行充分搅拌，促使其发挥最大作用，形成桩体。如果不实行复搅作业，粉体喷出后其形状不能呈现出的脉冲状，而是层状，这样极大地降低桩体强度并损坏桩体。粉体掺入量对着桩质量有着直接影响，进行粉体量计算是其施工的关键，现阶段采用的电子称称重法及灰罐体积法都具有一定局限性，计算方式还需要相关研究人员继续探索。

4 结 语

综上所述，粉喷桩施工具有工期短、成本低、施工便捷、加固效果理想等特点，在公路工程软基处理中能够有效减少地基总沉降量及不均匀沉降量，经处理后能够有效增强地基承载力，且在一定程度上避免土体侧向形变。因此，粉喷桩技术是解决公路软基问题的关键性技术。

参考文献：

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[2] 张超.粉喷桩在高速公路软基处理中的应用[J].广东建材，2011，（8）.

[3] 周云钦.刍议粉喷桩在高速公路软基处理中的应用[J].山西建筑，2009，（15）.