粉体喷射搅拌桩处理软土地基

1、粉体喷射搅拌桩处理软土地基施工技术总结严晓生【交通部第二公路工程局西安710061】摘要：粉体喷射搅拌桩处理软土地基技术是加固软土地基的一种新方法，应用于软基段的高路堤、桥梁、结构物的基础和两侧，经加固处理后的粉喷桩主体与周围地基共同作用构成复合地基，提高了地基承载能力，增加了路基和结构物的稳定性。文中对粉喷桩所用设备的性能、施工工艺、结构物的布桩形式、质量保证措施、施工组织、现场施工记录及检测项目、质量标准均作了较详细的介绍。关键词：粉体喷射搅拌桩施工技术总结加固区过渡区复搅成桩试验粉体喷射搅拌桩简称粉喷桩，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

2、土地基，具有整体性、水稳性好，并成为有一定强度的复合体。沪宁高速公路E标段总长34.292km，均在丹阳市境内，路线经过地区软土的种类有淤泥质粘土、亚粘土、淤泥、粉质土及可液化的土等，种类较多。软土分布的深度也不一，E1标段在10m左右；E2标段有浅层软土，也有深层软土，深度412m；E3标段为深层软土，深度1218m；E5标段表层、浅层、深层都有，最深的达20m以上。E标段软土地基共12.836km，占全长的37.43，需处理的长度为6.17km，占全长的18.01。原设计采用粉喷桩处理的长度为1042m，占需处理长度的16.89，共有粉喷桩36585根，380876m。变更设计后，粉喷桩处

3、理的长度为697.5m，有粉喷桩24550根，206445m，由于个别地段经静力触探为非软基段，因此，实际施打24255根，203015m。粉喷桩的桩长视软土的深度和性质而定，桩径为50cm，每米喷入的水泥量为50kg。1粉体喷射搅拌桩所用的施工机械1.1常用施工机械(1)深层喷射搅拌机1台；(2)YP-1型粉体喷射机1台；(3)空气压缩机1台；(4)75kW以上发电机组1台。1.2机械类型和主要技术参数E标段粉喷桩施工主要使用上海探矿机械厂生产的GPF-5型、GPF-7型和武汉工程机械厂生产的PH-5A型和PH-7型等机型，它们的基本性能一样，只是在喷粉的计量方式上有所不同，GPF型采用流量

4、计显示喷粉量；PH型采用电子称显示喷粉量。2粉体喷射搅拌桩的材料要求2.1E标段粉喷桩用的水泥干粉，为425普通硅酸盐水泥及425矿渣水泥二种。水泥应有生产厂家的出厂合格证和质检单，注有水泥品种、生产日期，并附有出厂质检单，不同的水泥应分开堆放，不能混杂使用。2.2使用前应对水泥按规定进行批量抽检，严禁使用不合格或受潮结块的水泥。粉喷桩采用的水泥粒径应不大于5mm。3粉体喷射搅拌桩的工艺流程粉喷桩在施工中的工艺流程及质量检测过程见图1。图1粉体喷射搅拌桩施工工艺流程及质量控制图4粉体喷射搅拌桩施工工艺4.1原地面整平清除施工现场的障碍物及杂物(石块、树根、垃圾等)。在低洼处、河塘沟渠中应先清除

5、淤泥，再回填不含腐植质的土。在结构物处应清除至桩顶标高以上约30cm。清理范围应使粉喷桩机有足够的施工操作场地并符合设计的长度和宽度。4.2施工放样4.2.1在整平的地面上，放出结构物中桩及纵横轴线，并在施工范围外的适当地点将轴线用桩固定。4.2.2根据桩距，按梅花形式布设在地面上，用小竹片(或其它桩志)定出桩位，其总数应与设计数量相符。4.2.3桥两头的施工放样按图2进行。图2桥头路基平、纵、横断面布设示意图4.2.4桥头第一排粉喷桩中心距桥台基础外缘的距离应不小于2m。4.2.5放样中布设加固区，过渡区的一般规定。(1)粉喷桩桩长为：5m时，加固区长度20m。10m时，加固区长度20m+第

6、一过渡区长10m。15m时，加固区长度20m+第一过渡区长20m+第二过渡区长10m。决定桩长时，应使粉喷桩穿透软土层达到下层较强的持力层。(2)斜交桥的粉喷桩布设时应增设三角加固区，平面间距与加固区相同，桩长按长桩布设。详见图3。图3斜交桥粉喷桩加固平面示意图(3)加固区设置的一般规定。当填土高度4m，当天然地基的工后沉降：20cm时，仅设一个加固区20cm时，加固区后增设第一过渡区当填土高度6mH4m时，加固区后，均增设第一过渡区。当填土度H6m，加固区后增设第一过渡区和第二过渡区。(4)明通道一般不允许有工后沉降。4.3钻机就位使钻杆垂直，钻头对准桩位，然后检查导向杆的垂直，并将喷气口(

7、水泥干粉喷射口)清理干净。4.4作好进尺标记在机架的后面或两侧，用油漆或其他物品，表明进尺深度。一般每50cm一道，以米为单位，用数字表明，以便检查钻进深度。4.5钻进开机向喷射口送压缩空气，气压一般为0.300.35MPa，然后开动驱动装置，同时启动搅拌翼(钻头)，边转动，边下钻，钻进速度一般采用0.50.8m/min，直钻至要求深度。4.6喷粉及提升当钻至设计标高时，根据土质情况和要求的喷灰量，加大空气压力，同时开启贮料筒的阀门，使水泥干粉随压缩空气，通过搅拌翼下部的孔口，喷入土中，此时应边喷边搅拌边提钻杆。沪宁高速公路E标段的桩径为50cm，要求喷入灰量不小于50kg/m喷灰时的空气压力

8、一般为0.4MPa。当钻头提升至桩顶标高时，停止喷粉，但仍需搅拌。4.7复搅当钻头提至地面标高时，再按上述钻进的方法下钻，此时只搅拌不喷粉，复搅转速采用3050r/min。4.8提钻停钻边提钻，边搅拌，提钻的速度一般为0.500.6m/min，至整平面后停搅，此时制桩完成。4.9补喷在成桩过程中，发生意外事故(如停电、送粉管堵塞或提升太快等)影响成桩质量时，应在8h内，采取重钻补喷，复搅等措施，补喷的重叠长度应不小于0.5m，并在施工原始记录里填报备查。4.10移位制桩完成，检查原始记录，若未发现问题即可移动机架至下一桩位，重复上述步骤。4.11填平坑洼当粉喷桩施工完毕后，形成的原地面坑洼处，

9、应大致整平，为路基或结构物施工创造条件。5粉体喷射搅拌桩的施工组织粉体喷射搅拌桩施工，一般均按二班作业配备人员，开始施工后，若机械不发生故障，或不下大雨雪，机械基本不停，直至打完。人员配备如下：施工技术负责人1人(负责行政和技术工作)；机长(工长)1人(负责现场施工及机械维修等)；记录兼质量员2人；钻机操作工2人机修工1人电工1人普工68人；共计1517人。6粉体喷射搅拌桩的质量保证措施6.1作室内配方试验应在施工前至少90d选取有代表性的土样，进行掺配试验，并提供28d和90d的强度，应不小于1.2MPa作为配方的依据。6.2试桩(1)每个路段在正式施打前，应进行试桩。通过试桩方式验证机械性

10、能及工艺是否能满足施工要求。(2)取得符合设计要求的各种数据，如：钻进速度、搅拌速度、提升速度、钻头形式、空气压力、每米用灰量的控制等。(3)核查工程地质情况与设计是否相符。6.3加强自检切实作好原始记录，发现问题及时处理。7粉体喷射搅拌桩的质量检验7.1粉喷桩的质量要求：(1)桩位中心偏差小于5cm；(2)桩顶、桩底标高与设计标高小于5cm；(3)桩垂直偏差不超过1；(4)喷灰量(每米误差)：52kg；(5)桩径误差：52cm(6)桩身强度：(90d)不小于1.2MPa。7.2粉喷桩的质量检验标准见表1：粉喷桩质量检查标准表1序号检查项目单位规定值或容许偏差检查方法1桩平面位置(纵横)cm1

11、0用经纬仪量测或钢尺量2钻杆倾斜度1用经纬仪检查3桩长m不小于设计检查原始记录或钻芯取样4每米桩长水泥用量kg+5；-2现场计量检查5桩体无侧限抗压强度(90d)MPa1.2取桩头0.51.5m；或抽取芯样频率为2，并不少于2根7.3成桩试验当粉喷桩成桩后90d，可采用截取成桩柱体或钻取芯样进行检验，其方法为：(1)在桩顶标高往下，分别截取0.5、1.0、1.5m三个柱体积原样进行无侧限抗压试验，其抗压强度应1.2MPa。(2)分别钻取0.5、1.0、1.5m三部分的芯样50mm的圆柱体进行无侧限抗压试验，其抗压强度1.2MPa。(3)若上述二种试验的无侧限抗压强度1.2MPa时，建议采取下列

12、方法检测：加倍钻取芯样，进行无侧限抗压强度试验；进行轻型动力触探试验，方法可参见建筑地基基础设计规范(GBJ-7-89)中的有关部分；进行单桩承载力试验(用静载试验)，必要时可用动力测试法(与桥梁钻孔灌注桩检测方法相同)；请设计单位进行补桩设计，重新施打。8粉体喷射搅拌桩的施工注意事项(1)事先应挖除地表和地下的障碍物(如：石块、树根等)，并将地面大致整平。当表面土质过硬时，应采取措施，防止施工机械失稳。(2)粉喷桩所用的水泥，运至工地后注意妥善保管，选择高处堆放，四周应挖排水沟，不用时应加以覆盖，防止受雨淋、受潮、结块。(3)每次钻杆下沉前，均应用垂球线检查钻杆的倾斜度，并调整到不大于1.0

13、方能开钻。(4)每根桩开钻后必须连续施工(包括复搅)，严格控制喷灰时间和停灰时间，不得间断。严禁在未喷灰的情况下提升钻杆。(5)成桩过程中，应严格控制每根桩的用灰量。方法是将每根桩的水泥用量再加50100kg事先装入水泥罐中，成桩后核查水泥罐的水泥剩余量，使水泥用量的误差不大于1，并作好施工记录。(6)搅拌翼下沉时，一般不得用水冲，当遇到较硬土层下沉困难，经主管技术人员或现场监理人员同意后方可注入少量的水。(7)在边坡附近施工时，应采取措施确保边坡的稳定。(8)施工中及移动机时，应注意不要碰掉桩位标志。(9)为了不影响交通，施工应半幅路基施工完后，再施工另半幅路工。(10)每日的施工原始记录应交现场施工负责人核查，正确无误后，交现场监理人员检查签认。(11)做好施工中的安全工作。9结束语(1)粉喷桩处理软土地基在E标段的应用已取得了良好的效果，该法施工简便，形成的复合地基强度较高，质量可靠。是高填方软土地基及桥梁、结构物两侧、软基处理的理想方法。经过粉喷桩处理的地段，沉降速率短期内能满足施工要求，因此能加快路基填筑速度，但该法造价较