粉喷桩复合地基基础在房建工程中的应用

魏太芳

摘要：粉喷桩，即粉体喷射深层搅拌法，是20世纪60年代由瑞典和日本分别提出的，80年代初引入我国的软土地基深层加固技术，它通过水泥等粉体固化剂与软土发生物理化学反应，形成具有一定强度的水泥桩体复合地基。本文就粉喷桩符合地基基础在房建工程中的应用进行详细分析，以供参考。

关键词：粉喷桩符合地基；承载力；澄江；房建工程

引言

近年来，粉喷桩以其与传统软基处理方法相比所呈现的优势，在建筑工程施工中得到越来越多的应用。因此，对粉喷桩技术的加固机理和施工技术进行分析和研究，对施工过程的人、机、料、法、环及其关键工序进行控制，有助于全面指导建筑工程施工，确保工程质量和安全，使建筑工程获得更好的经济效益和社会效益。

一、粉喷桩的概念及优点：

（一）、粉喷桩概念

粉喷桩即粉体喷射搅拌桩，采用深层搅拌法。深层搅拌法使用的固化剂主要材料为石灰、水泥等，就地用特定的攪拌机械将软土与粉体或液体固化剂强制搅拌，利用二者之间的物理、化学反应，使软土硬化并且达到一定强度，形成整体性和水稳性都较好的优良地基。粉喷桩所采用的是粉状固化剂。粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土，以及无流动地下水的饱和砂土等地基，通过水泥土搅拌形成的水泥土加固体，提高砂土地基土内聚力和内摩擦角，消除砂土地基液化的影响。具有以下优点：

（二）、粉喷桩的优点

1、成本低

与钢筋混凝土灌注桩进行经济效果对比分析发现，它的成本可降低左右；与钢筋混凝土按基相比，其成本可降低左右；与灰土垫层地基相比，其成本可降低左右。

2、工期短

粉喷桩施工机械化程序较高，每小时可以成桩三根，省时省工，作业效率高。与灰土垫层地基处理方式相比，它可以缩短工期左右；与钢筋混凝土搜基相比，它可以缩短约工期。

3、作业占用场地面积小

粉喷桩施工现场整洁，不像灌注桩在施工时需要在现场大量堆置砂、石，也无需进行大面积土方开挖。

二、粉喷桩复合地基的承载力计算

（一）、单枯承载力计算

桩长、桩身强度以及桩端土和桩间土的性质，都会影响粉喷桩的单桩承载力，其竖向承载力标准值的计算可以按照以下方法，并取较小值。

式中：

f cu一与搅拌桩桩身水泥配合比一样的室内立方体试块（边长70.7的）90天龄期的抗压强度平均值；

η—桩身强度折减系数；

u p一桩周边长（m）；

A p一桩的横截面积（m2）；

ιpi—桩长范围内第i层土的厚度；

q p一桩端天然地基土的承载力特征值；

q si—桩周第i层土的侧阻力特征值 （KPa）；

α—桩端端阻力发挥系数，可取0.4-0.6，桩端土层越硬，其值越大。

（二）、复合地基承载力计算

粉喷桩复合地基的承载力数值应根据现场试验来确定，试验前可采用如下公式计算：

式中：

λ一单桩承载力发挥系数，取值在0.8-1.0之间；

f spk一复合地基承载力特征值；

Ra—单桩竖向承载力特征值；

Ap一桩横截面积；

m一面积置换率；

β—桩间土承载力发挥系数；

f sk一处理后桩间土承载力特征值。

三、粉喷被复合地基的沉降计算

关于复合地基沉降的计算方法有很多，在诸多方法当中，大家一致认同的方法是：当上部荷载施加在粉喷桩复合地基上，其引起的竖向沉降由桩土复合层本身的压缩变形和复合层以下土体的沉降量两部分组成，这两部分之和就是复合地基的总沉降量。

式中：

E sp — 桩土复合地基模量；

E p — 桩身压缩模量；

E s ——桩间土的压缩模量（可用天然地基土模量）。

四、粉喷桩符合地基在房建工程中应用的工程实例

某小区共23栋楼，建筑面积约为15.7万平方米，地下一层基础埋深-0.4m拟定采用粉喷桩进行地基加固。

（一）、粉喷桩复合地基处理方案

根据本工程《岩土工程勘察报告》，对34#楼、38#楼、43#楼天然地基进行论证，对持力层承载力进行修正，其中，建筑物基底压力按p k=层数乘以每层荷载加地下室荷载加筏板荷载进行估算，估算值为125KPa。天然地基承载力按照公式

进行修正，计算结果为116KPa，其中各土层承载力特征值见下表。

表1 各土层承载力特征值

即天然地基无法达到上部结构要求，所以需要使用复合地基。

（二）、粉喷桩复合地基设计方案如下：

1、桩径

一般取决于喷粉钻机的类型，目前大多数钻机的钻孔直径为0.5m，本项目采用的桩径d=500mm。

2 、固化剂掺入量

通常取为被加固土体重量的7%-15%，本项目选用42.5级普通硅酸盐水泥，通过实验确定水泥掺入比为。

3、桩长

粉喷桩的桩长通常应由上部结构对承载力和变形的要求而定，并宜穿透软弱土层到达承载力较好的土层。粉喷桩的承载力与桩长有直接的关系，然而由于粉喷桩本身的强度原因，并不是桩长越长提供的承载力越大，粉喷桩的加固深度一般不宜超过15m。结合本项目场地地质条件，取桩长L=10m。

（三）、结果

在试验方案指定的区域按桩间距的不同分别各取桩钻孔取芯，所检测桩的位置由施工单位及监理单位随机制定。采用工程钻机对水泥搅拌桩进行钻孔取样，可直观地检验桩体强度和搅拌的均匀性。取出后当场检验桩芯的连续性、均匀性和硬度，并用锯、刀割成试块做无侧限抗压强度试验。通过对验段钻孔所得芯样判断，取芯率均达到标准以上，芯样完整性较好，连续性较好，未出现芯样不均匀的现象，表明区域内中砂层有利于粉喷桩成桩，成桩效果良好。钻孔所得芯样用锯、刀割成分上中下三份试样分别进行无侧限抗压试验，根据所得数据可知，粉喷桩芯样的强度测试值均不下于160KPa，说明该小区粉喷桩强度达到设计要求。

五、施工质量控制措施

（一）、 施工人员的控制措施

施工前应做好技术交底，建立健全粉喷桩质量保证体系。机械设备操作人员应经过相应的岗前技术培训，持证上岗，严禁无证人员上岗；坚持没有质量旁站人员不施工的原则。

（二）、机械设备的控制措施

工程钻机、空气压缩机以及计量设备等应具备优良的可靠性和配套性，具有质量检验合格证书和计量器具检验证书，并处于检定期内；由于钻头叶片的形状、数量、宽度等直接影响钻机下沉速度，尤其会改变从淤泥软土中钻进时的出土状况，应对钻头定期进行检查，

结束语

通过对采用粉喷桩复合地基基础在房建工程中的实践验证，加固软土地基效果显著， 可节省工程费用。为此， 粉喷桩加固浅基软土地基方法在城市房建施工中是可行的， 是值得推广应用的新方法。

参考文献

[1] 张硕. 粉喷桩复合路基沉降的预测与计算[D].湘潭大学，2013.

[2] 石端文. 粉喷桩复合路基加固机理及沉降计算与预测研究[D].武汉理工大学，2009.

[3] 文观明. 粉喷桩在安乡大道粉土地基中的应用研究[D].中南大学，2014.