水泥粉喷桩地基处理施工应用及质量控制

水泥粉喷桩地基处理施工应用及质量控制【摘要】粉喷桩地基处理施工方法以其特有的适用条件及优点在地基处理中应用越来越广泛，本文结合陕西电力银河集团东大街115号住宅区粉喷桩地基处理的实践应用就设计和施工中应着重控制的几个方面作一初步探讨和总结。【关键词】粉喷桩施工原理质量控制概述：陕西电力银河集团115号住宅区位于西安市东大街，地上为3栋六层框架，地下为整体地下车库，筏板基础。该场地基坑底东边距石油勘探仪器厂家属楼3米，西边距立丰地产3米，场地狭小，场地地层依次为人工填土层（层厚4.8—9.4米），黄土层（层厚2.4—7米），古土壤层（层厚3—3.8米），黄土层（层厚4.6—5.6米）。其地下水埋深位于地表下7.4—7.9米。基坑自地表向下挖深6.5米，鉴于场地狭小且不允许有震动，地下水位较浅等原因，地基处理方案经分析比较最终定为水泥粉喷桩地基处理，设计承载力200KN。设计粉喷桩桩径∮500，桩深6.5米，桩底深入古土壤1米。地基处理施工完成后进行了单桩复合地基载荷试验，单桩极限荷载满足400KN/m2，取安全系数K=2，则容许承载力为200KN/m2，满足设计要求。水泥粉体喷射搅拌桩是粉体喷射搅拌桩的一种，又都属于深层搅拌桩（其相互关系见图1）。水泥粉体喷射搅拌桩（简称水泥粉喷桩）是将水泥粉等用压缩气体输送到软土地基中，然后通过搅拌与软土均匀拌和，粉料与软土发生物理化学反应，形成坚硬、连续、水稳性好的桩体。水泥喷射搅拌桩水泥喷射搅拌桩粉体喷射搅拌桩粉体喷射搅拌桩石灰粉喷射搅拌桩石灰粉喷射搅拌桩深层搅拌桩深层搅拌桩水泥浆深层搅拌桩水泥浆深层搅拌桩图1水泥粉喷桩施工方法是将部分原位土体搅拌形成水泥土桩，故其对环境和周围土体破坏作用甚微，施工操作简便，噪音低，无振动，无污染，对环境无不良影响，且这种方法造价低，质量可靠，施工期短。适用于在人口密集的城区使用，是饱和黄土软弱地基处理的一种有效手段。这种搅拌技术早在第二次世界大战结束后就出现在美国，50——60年代日本引入这项技术用于加固高含水量软弱地基。我国于70年代末对这项技术进行了开发和应用于工程实践，曾先后在武汉、江苏、浙江、福建、天津、上海、广东、新疆等地应用，效果良好。在西安市老城区及其四周、南郊和东郊地下水位较浅，这种桩型普遍适用。水泥粉喷桩成桩机理软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥土的物理化学反应过程。在水泥加固土中，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质——土的围绕下进行，所以硬化速度缓慢且作用复杂，水泥中的水硬性胶凝材料如CaO.SiO2、Al2O3、Fe2O3等与土中的水反应生成铝酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙等水化物，这些水化物凝结后硬化，从而提高水泥混合土的整体强度，并沿搅拌深度形成圆柱体坚固的水泥土桩体。弃躁粉喷桩施工常螺用机械昌粉喷搅拌机械但一般由搅拌主驰机、粉体固化前材料供给机、降空压机、搅拌搅头和动力部分伏组成。犯搅拌主机常用缘的有铁道部武崭汉工程机械研宇究所生产遮的歪PH-披5昼型、上海探矿冲机械厂生产逐的娘GPF-仁5租型等喷粉桩机括。辫常用的粉体固客化供给机为国牙产躲Y指P稍—摆1驱型粉体喷射机渐，其最大送粉幸压祥力固0.5Mp超a炼；最大送粉量并100kg同/mi言n昌。这里特别值圈得提出的是对墙加固料的计量躁经过以往离的露“舍体积诸法功”经计量和采抄用灾“牢电子鞋称沈”蹲计量，进而发尺展到今天采用绝的计算机计量饿系统，这套系骆统主要由检测厦管、变送器、毙微型计算机、帽显示器及打印翅记录仪等五部仓分组成。通过将这套系统，使错桩体每米的送蒙粉量一目了然扒，使施工质量万得到了有效控胶制。皆水泥粉喷桩的肚施工辞粉喷桩施工工怠艺流程（见诞图坚2阅）为：空压机送气调平空压机送气调平钻进放线、定位钻孔对位演孙钻进放线、定位钻孔对位送风机送灰送风机送灰停灰、停气喷灰、搅拌、提升停灰、停气喷灰、搅拌、提升转入下一个循环设计桩顶成桩设计孔深错蚂炎转入下一个循环设计桩顶成桩设计孔深复搅1/3桩长复搅1/3桩长歼图们2描凤粉喷桩施工流路程图质其施工顺序为驰将搅拌钻头对偷准桩位后，启各动钻机边正向秀旋转边钻进，雷至设计标高时拼停止钻进，然汤后使搅拌钻头影反向旋转，同普时启动粉体发范送器送粉，一局边缓慢提升，唇不断喷射水泥鹊粉与土体拌和圣均匀，直至桩功顶设计标高为赵止。在整个下脸钻与上拔的过涉程中空压机沿栋钻杆中心同时非送散风息(舱钻杆为空呢心霜)诵。一般来说，躬成一根射7席米完的桩需少要荐2学0独分钟左右。湖糖暴五丛.借质量控制要点元粉喷桩的施工否方法简单但我拦们必须非常重把视这种桩的过刷程质量控制，过理解这种桩的翁成桩机理与控现制要点，否则捉，就可能出现施不合格的工程捆质量。我们从睡设计、施工两倘方面进行分析夫：壮(贯一掩)歪首先我们对规雀范中复合地基吸承载力进行分然析，指出设计涂中应注意的几巩个问题：汤复合地基承载猪力规范要求按描下式进行计算刚f庭s帐p撑，辉k鸽=m*R田d梯k熄/A敲P旅+无β尺（坡1-蚀m绪）朝f也s蹈，修k父牺梁票罗痕放（诚1辟）脆f耽s首p允，剂k芦—滤—课复合地基承载林力标准值谦（许Kp挡a速）；嫩m通枝—违—吼面积置换率跌；见m=n*A年p迫/A旺聪嫩秆锐谁（拿2磨）喷其忆中柳柿n芦—垫—诚桩根数；鸡贤台A躺—宾—外加固总面积笑（瓜m垫2各）。舌R怀d抚k跌—起—纸单桩竖向承载恐力标准值藏（认K相N偿）；艳单桩竖向承载柏力可按下面两由式计算，取其今中较小值；蝴R倘d嗓k选=撕η垫f颗c讲u第，利k茄A缎p舞桨暖捎姿众到号阅（标3姻）关R舅d阶k成=q寸a少U担p巡L+a*Ap语*q匀p准帖芝凉塔男宾害（存4窝）菌f鞋c铸u保，熔k控—糊—轨与粉喷桩桩身蚊加固土配比相李同的室内加固冬土试块的无侧复限抗压强度平穿均值医（厚Kp浩a肯）。兴钻经η镰良—锅—赴桩身强度折减傻系数，鄙取狮0.3铜5忘—拒0.绞5逃。材销角脉泪q课a窑—式—隶桩周土的摩擦剧力；叫U弯p累—铃—贩桩的周长谊（扭m迷）吹L仙屡—醉—申桩长算（胳m奉）。债q腿p侵梢—陷—直桩端天然地基件土承载力标准轰值花（藏Kp焰a影）；客a丧糖—馋—成桩端天然地基姿土的承载力折鱼减系数含。亩截A物P冰—朽—喉桩的截面积易（幅m汇2酿）；挠f堤s没，皆k建—犯—绸桩间土的承载哈力标准值。称β—搭—票桩间土承载力寄折减系数；当闪桩尖为软弱土喉层时可勤取庭0.朴5叉—棍1.妖0乔；当桩尖为硬比土层时可祖取督0.闯1脱—见0.跃4寇。感β芒与桩端土的软骡硬和桩身强度法有关，民用建来筑允许有较大反的相对沉降，短如桩端为软土滥时，各桩和桩傍间土均能发挥讨各自作用，取恳大值。当沉降耀要求严格时腾，制β以取小值。舟综合宪（侍1光）朵—杠—诸（傅4矿）式可以看出孝，鞋f险s泼p阴，猛k暂与延m陆、吼R岩d呀k涂、死f助s飘，命k勒、叹q傻a菜、鹿L枝、弯q捎p核给成正比，提高练粉喷桩复合地犁基承载力，应妻从提高桩面积满置换率、桩周国土的摩擦力、潮桩长、桩端天躺然地基土承载漫力标准值等四只个方面入手。警有条件时，设柳计前应进行试藏桩，确定该地嚷层情况下的单男桩承载力及复说合地基承载力某。僻粉喷桩一般按延三角和正方形朋整片布置，置曾换率根据试验站及计算确定，姨规范要求置换仅率不宜低益于蹲11.6盘%纲（桩间距喝1.窗4币米占）。一般设计社取置换率参数摧为咏10摊%梨—库20吹%共。遵桩周土的摩擦辜力与各地层的崇土质密切相关馅，水泥一般适辱用于淤泥质土朴、粘性土、粉校土、素填土、剥杂填土、饱和瓜黄土、中粗砂瓦、沙砾等地基话加固。选用这礼种加固方案前狭，应提取详细枝的工程地质勘誉察资料，重点惩注意土的含水驾量、粘粒含量陈、持力层的工辱程性质。当地餐基出土刑P钟H致值小睬于锐4运或天然含水量柳大刷于丙70轮%亭时不宜采用粉胀喷桩加固。或粉喷桩的长度通在满足强度计誓算要求的同时硬，尚应满足变矩形计算要求。抚增加桩长对变址形是有利的，夹粉喷桩穿透软迎弱土层到达强鸦度高的持力层击，则沉降量很英小，但对稳定迈性来说，桩长喇应由危险滑弧饰的位置决定。甲原则上桩长应鲁穿透软弱土层肉到达下卧强度距较高之土层。简但考虑桩间土贞的复合地基作扮用，粉喷桩桩叮底不应进入硬盟土层过深，否谋则经济上不合凝算且偏于不安责全；同时在置外换率相同的条应件下，桩长增荣加，桩身轴向馋应力呈衰减变炭化，深部地基夕所提供的摩擦扰阻力和端承力吹不能充分发挥胡，因此粉喷桩陪设计一般不宜矮过长。受机械啊设备的限制，脾加固深度大于级1慰5束米雷时喷粉量难以愉保证，故加固钥深度一般不大沉于胞1阳5酱米沟。湾（二）在施工师过程中，从以社下几个方面对盛质量进行控制疮：垂直度毅规范要求粉喷卸桩垂直度允许宁偏愁差此1齐%典，施工中采用诞十字交叉方法堵控制左,南垂直于钻机方劝向用吊线锤方殊法控制；平行孔与钻机方向采茧用水平尺控制对（用这种方法押控制后我们用阔经纬仪对其进也行了校验，逼7膛米庸钻杆误差不大纷于讽2cm鸟，可以满足设秩计要求）。喷粉量捷固结料喷粉量饥可以从电脑显紧示仪器上显示粪出来，电脑显唤示仪上显示每良10cm皆的喷粉量，但燥固结料喷洒的久均匀程度与人泼工操作有很大汗关系，应确保息每米水泥量喷置洒均匀，从而泪保证成桩质量篇均匀。深度蜻绣担粉喷桩成桩深号度从电脑记录吴仪及深度记录摄仪均可显示，堤但这里应强调场指出的是记录古仪记录深度是挠以钻杆开始转悬动的一瞬间开存始的，施工中约钻头距地面有邪一定的距离，彼从而使记录仪才显示的不是实堤际桩长，而是禽实际桩长加上失钻头与地面距贡离之和。施工盼中为了消除这浸种误差，一种棍方法是采取钻遣头挨地以后，马先将记录仪复拼位至以地面为简零点开始记录秩；另一种方法担是测出地面与猜钻头之间距离升，加在成桩深用度记录中，使粮深度记录加长纵，从而保证桩每长。含水量纤止粥粉喷桩适用条讽件为含水量不悦小晒于兔30绳%它的地层，一般丝情况下地表附张近含水量较低册，这时就应该粪在成桩过程中巾加水。施工中将采用的加水方旧法一般是用水爆管沿钻杆外壁茅加水。一般施花工人员在复搅染下钻时才加水行，认为其他时冲候由于有空压警机送风，使水暑从地下溢出而旅加不进去水，否我们认为这时荐虽有水溢出，勺但毕竟是少量糠的，还是应该曾全过程加水。复搅深度佩坑帐规范规定粉喷束桩成桩后上板部菌1/再3章深度（且不小扯于爷3潮米区）应予以重新虫搅拌，这样做样有利于提高上呼部桩体水泥土洁的均匀程度，版避免形旧成花“剖千层康饼写”绑，从而提高桩漫身承载力。拔钻速度票规范规定钻杆舌上拔速度书为赚5贫0坟——暑80cm业/min嘴,第一般来说，太望快了水泥喷洒层不匀，桩身质衰量不能保证；型太慢了钻头对肆土体的切削力具又减小，达不晃到搅拌的目的扛。施工中常采邀用严3餐档上拔（一般黎提速蕉为草6莫0肆——俯75cm芬/mi彩n赔）。轻便触探试验封粉喷桩成谈桩胁3离天后，桩头已语难以用铁锨铲下动，这时可用住轻便触探方法最测试桩头和浅服层桩身强度。烫轻便触探一般轻在成闸桩经3烦天道后宽7哪天前进行，一题般晕以滥3窜0惹击的下沉量不夺超过乎10cm访为合格，触探盖点应选计在污1/病4墙桩径处。同时橡，我们这时应闻测量桩体直径柳，看其是否满蠢足设计要求。榨这里应强调指敲出的是应经常减对钻头直径进枪行检查，磨损掠后及时进行修额补。辩水泥土室内试摸验谣对水泥的掺入音比，规范要求启应订为丑10班%含—饥15厉%摆。在满足规范减和设计要求的物基础上，现场跑施工前应采集青施工地点土层汽中的最差土样硬及施工所用水宋泥送试验室作厅室内配合比试斗验检测开其厦7且天的水泥土无善侧限抗压强度软，确定每米水奴泥用量。野六姻.尽凤常见故障及处锻理方法峰粉喷桩施工过卸程中常会出现弊部分机械故障赢，影响了成桩述效率，其出现轻故障常有：1.堵管督其原因之一在色于提钻速度太侄慢，喷灰孔阻彼力太大而堵塞爹；原因之二在斤于水泥太湿，获颗粒之间摩擦浪力座大；还有就是面钻杆进水泥处虽卡脖，送风受闪阻而堵塞。忆心嗽预防措施：施沃工时拔钻用合众适档位；下雨捕时，水泥要有规保护措施，天逼晴后及时晾晒策。鞋拍样解决故障措施眨：钻杆顶部拆蓄开捅开钻杆；燕钻头清净后用楼铁丝捅开灰孔豆；卸掉钻头清鸡理钻杆孔。罩2置.招卡钻杆采定要钻杆上拔时，凯钻杆周围的补诞心轴将钻杆卡孟死而不能上拔错，其原因在于掠钻杆磨损严重污，与补心轴间部隙太大；或补心心轴磨损严重秒，使钻杆棱角阴卡在补心轴中芒。细灌雀预防措施：及兆时检查钻杆及漠补心轴，磨损周时及时修理或博换掉。产解决故障措施奇：拆开补心轴斩，将钻杆从补昼心轴间拔开。丢退七唇.滨疤需要说明的问烫题遣在粉喷桩作轻吃便触探试验时瑞，规范指出触挨探点应挪在错1/航4朝桩径处，这是届因为桩中心钻阵头喷不到水泥眯且无法搅拌，界所以强度极低姻，甚至我们有炕时说这种桩鄙是微“脑空心庄桩丽”饥。这就要求我逆们一方面要降狠低拔钻速度；猾另一方面，对速含水量较低的接土层要全施工随过程加水，以核促进桩体中心年强度的提高。晕对桩体水泥掺站量也不必拘泥胀于沿桩长均匀珠掺加，按荷载决随深度增加而