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。粉喷桩施工常用机械粉喷搅拌机械一般由搅拌主机、粉体固化材料供给机、空压机、搅拌头和动力部分组成。缴搅拌主机烈常用的有咐铁道部武服汉工程机饱械研究所水生产复的酒PH-治5匆型、上海体探矿机械渗厂生产瓶的宇GPF-递5耗型等喷粉鹿桩机。瘦常用的粉摊体固化供谱给机为国出产美Y崇P牙—顺1拘型粉体喷简射机，其赠最大送粉搬压傍力桨0.5M席p诚a寒；最大送牧粉量寨100k坑g/mi斥n践。这里特感别值得提膏出的是对眯加固料的开计量经过支以往补的青“繁体积漠法掠”零计量和采占用焰“广电子坦称羡”兵计量，进昂而发展到醋今天采用乐的计算机水计量系统追，这套系诚统主要由决检测管、难变送器、女微型计算联机、显示理器及打印衫记录仪等径五部分组眯成。通过毅这套系统怠，使桩体搭每米的送输粉量一目佣了然，使赛施工质量森得到了有节效控制。外水泥粉喷品桩的施工鞭粉喷桩施骂工工艺流凯程（见参图骂2习）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桩长否图座2峡畏粉喷桩施浴工流程图背其施工顺纯序为将搅兄拌钻头对护准桩位后章，启动钻虽机边正向什旋转边钻托进，至设浆计标高时证停止钻进尿，然后使秋搅拌钻头叫反向旋转员，同时启矩动粉体发爬送器送粉自，一边缓部慢提升，竹不断喷射六水泥粉与泥土体拌和舅均匀，直裳至桩顶设执计标高为秤止。在整楼个下钻与川上拔的过燥程中空压烈机沿钻杆贷中心同时环送身风集(诸钻杆为空广心唯)门。一般来估说，成一阳根的7滚米的桩需赢要遥2衬0馅分钟左右寸。键乓桑五折.祝质量控制款要点禁粉喷桩的丰施工方法僻简单但我拘们必须非耽常重视这绿种桩的过抛程质量控桨制，理解丛这种桩的姨成桩机理抖与控制要登点，否则耽，就可能寸出现不合便格的工程铃质量。我忽们从设计侦、施工两翁方面进行科分析：熟(漆一剑)羞首先我们衫对规范中租复合地基毛承载力进昏行分析，亚指出设计总中应注意蔬的几个问削题：崭复合地基倍承载力规壤范要求按便下式进行口计算志f成s四p逗，灶k卖=m*腐R桃d辞k载/A士P足+务β客（泼1-初m浸）财f志s污，睁k付巷朽闭估许窃狸喊（菌1闪）梨f阁s速p佣，撕k肚—隐—僚复合地基苏承载力标志准值犹（坑Kp碰a尖）；络m感纺—仆—烈面积置换醒率登；特m=n*分A摘p考/A饥面亲荒央崭纳授（闲2柱）棉其哪中未驻n糖—士—担桩根数；佩疗鸭A办—冒—龄加固总面鸣积燃（粗m局2善）。些R诉d墙k拢—羊—纲单桩竖向岂承载力标吉准值炒（倦K揪N方）；序单桩竖向毕承载力可肉按下面两涌式计算，系取其中较坟小值；歇R舟d锡k圾=普η锡f模c慢u用，体k扇A环p版雁夸壮险迈呼仿萄祥鸭粉（跨3匙）午R蜘d扣k妄=q山a屠U凡p绩L+a*来Ap*q膊p汇荡猜炊煎葡茎悠堂悬疤（蕉4浇）勺f喘c相u编，绍k寒—批—延与粉喷桩辉桩身加固驼土配比相款同的室内惯加固土试愚块的无侧育限抗压强声度平均值坏（绞Kp女a姻）。迈η—掘—膝桩身强度誓折减系数铃，宿取擦0.3暖5知—奥0.寺5难。凡翼铺歉撇趴僻q涝a元—往—记桩周土的逃摩擦力；屋U障p挽—需—五桩的周长揭（纷m马）妈L捏扰—倒—共桩长挖（出m径）。患q液p歇—迟—陡桩端天然升地基土承某载力标准腹值贫（为Kp应a说）；递a旱捧—棕—薄桩端天然但地基土的荡承载力折脑减系数萄。槽畏A妻P惠—伤—站桩的截面罢积拘（树m吴2如）；免f起s厉，余k潮—鸟—给桩间土的妙承载力标捞准值。盛β—酿—全桩间土承价载力折减榜系数；当盒桩尖为软伴弱土层时治可先取舞0.无5泊—抄1.源0镰；当桩尖哪为硬土层浇时可再取拳0.贞1肚—逆0.饼4昏。郊β谣与桩端土匪的软硬和锹桩身强度程有关，民目用建筑允慈许有较大靠的相对沉腾降，如桩降端为软土粉时，各桩碰和桩间土攀均能发挥品各自作用据，取大值晒。当沉降阵要求严格粪时今，悉β抢取小值。隐综合瓜（萄1油）讽—慌—震（反4涌）式可以找看出咐，揪f戒s填p高，笼k那与活m钩、享R涛d招k贸、殃f尾s耍，坑k就、致q壳a两、僚L裙、宵q盲p稳薪成正比，熔提高粉喷咬桩复合地技基承载力深，应从提盟高桩面积勉置换率、增桩周土的盈摩擦力、震桩长、桩忆端天然地结基土承载度力标准值运等四个方童面入手。盟有条件时领，设计前很应进行试枣桩，确定乓该地层情叉况下的单朗桩承载力奋及复合地难基承载力勿。盟粉喷桩一孩般按三角泰和正方形元整片布置匪，置换率厉根据试验茶及计算确祖定，规范快要求置换利率不宜低清于鞋11.6衔%虎（桩间扭距闯1.春4仙米）。一消般设计取翅置换率参述数萌为秧10圆%病—跌20宴%域。切桩周土的倒摩擦力与钉各地层的透土质密切子相关，水现泥一般适颈用于淤泥抹质土、粘暴性土、粉傲土、素填予土、杂填什土、饱和秘黄土、中杆粗砂、沙栗砾等地基严加固。选找用这种加帽固方案前帮，应提取扇详细的工县程地质勘发察资料，晌重点注意御土的含水映量、粘粒惹含量、持邻力层的工丝程性质。倘当地基蚀土撕P闪H栗值小数于勒4痒或天然含额水量大匪于话70握%触时不宜采犹用粉喷桩受加固。休粉喷桩的订长度在满笛足强度计愉算要求的江同时，尚忧应满足变向形计算要苏求。增加罚桩长对变奋形是有利较的，粉喷洪桩穿透软盼弱土层到坝达强度高奶的持力层圆，则沉降煮量很小，损但对稳定哑性来说，急桩长应由作危险滑弧闸的位置决衡定。原则浊上桩长应没穿透软弱接土层到达窃下卧强度取较高之土蔬层。但考乖虑桩间土膏的复合地衰基作用，夜粉喷桩桩妄底不应进柏入硬土层忘过深，否狡则经济上字不合算且电偏于不安懒全；同时蚕在置换率幕相同的条绩件下，桩震长增加，典桩身轴向改应力呈衰绒减变化，权深部地基片所提供的诵摩擦阻力辛和端承力柱不能充分早发挥，因粗此粉喷桩果设计一般笋不宜过长构。受机械芹设备的限历制，加固含深度大角于馆1仙5呀米时喷粉君量难以保霉证，故加渣固深度一屯般不大奇于朱1先5方米。崭（二）在监施工过程境中，从以送下几个方脉面对质量奋进行控制旨：垂直度胸规范要求郑粉喷桩垂山直度允许墓偏仓差德1合%四，施工中时采用十字蜻交叉方法傅控制革,俭垂直于钻财机方向用血吊线锤方偶法控制；锯平行与钻哥机方向采仁用水平尺楼控制（用累这种方法吴控制后我爷们用经纬殿仪对其进衬行了校验胆，胖7六米钻杆误晒差不大呼于赠2c馋m亡，可以满鄙足设计要校求）。喷粉量个固结料喷统粉量可以版从电脑显范示仪器上神显示出来蜂，电脑显友示仪上显漫示临每咽10c砌m慕的喷粉量筹，但固结鹅料喷洒的详均匀程度继与人工操葵作有很大辽关系，应脑确保每米扬水泥量喷秆洒均匀，堤从而保证迹成桩质量眠均匀。深度种暂狂粉喷桩成您桩深度从阴电脑记录页仪及深度尚记录仪均改可显示，台但这里应摧强调指出献的是记录均仪记录深丽度是以钻花杆开始转刑动的一瞬山间开始的抹，施工中婚钻头距地题面有一定劫的距离，诊从而使记携录仪显示机的不是实羡际桩长，记而是实际复桩长加上探钻头与地息面距离之披和。施工牛中为了消小除这种误尤差，一种御方法是采盼取钻头挨六地以后，失先将记录随仪复位至扮以地面为肠零点开始欧记录；另永一种方法秧是测出地堤面与钻头煌之间距离绑，加在成栏桩深度记冠录中，使愁深度记录狠加长，从母而保证桩文长。含水量匹苏折粉喷桩适改用条件为逮含水量不该小陶于玻30呢%述的地层，怠一般情况周下地表附识近含水量除较低，这岔时就应该五在成桩过裳程中加水令。施工中会采用的加晕水方法一束般是用水然管沿钻杆潮外壁加水惧。一般施溪工人员在狱复搅下钻狐时才加水矮，认为其现他时候由聚于有空压博机送风，猜使水从地非下溢出而勿加不进去阳水，我们像认为这时雄虽有水溢弓出，但毕寸竟是少量活的，还是除应该全过蓬程加水。复搅深度燕扶蜂规范规定除粉喷桩成练桩后上肌部黎1/宿3羞深度（且倘不小斑于丛3缠米）应予制以重新搅槽拌，这样徐做有利于课提高上部舒桩体水泥音土的均匀奥程度，避控免形淋成览“霜千层观饼尘”在，从而提零高桩身承池载力。拔钻速度史规范规定繁钻杆上拔投速度馒为裁5伸0让—烟—崇80cm稿/min叠,绍一般来说贫，太快了敌水泥喷洒茫不匀，桩形身质量不隙能保证；火太慢了钻得头对土体筐的切削力营又减小，亭达不到搅水拌的目的载。施工中氧常采短用蛙3仁档上拔（悠一般提速飘为中6减0月—喷—旋75c洞m/mi晒n谜）。换轻便触探睛试验童粉喷桩成天桩搬3煮天后，桩什头已难以辈用铁锨铲景动，这时然可用轻便亮触探方法完测试桩头垦和浅层桩辉身强度。象轻便触探湖一般在成腥桩假3盾天两后舒7驻天前进行公，一般非以验3内0举击的下沉遮量不超甘过步10c布m腔为合格，称触探点应沸选共在叶1/忽4缝桩径处。榨同时，我钢们这时应正测量桩体蓝直径，看摔其是否满匠足设计要兔求。这里光应强调指游出的是应储经常对钻鸽头直径进侨行检查，踏磨损后及苗时进行修孝补。踩水泥土室缝内试验邪对水泥的音掺入比，润规范要求产应超为触10亩%挡—男15忍%拘。在满足禁规范和设茎计要求的些基础上，绑现场施工女前应采集尽施工地点缴土层中的普最差土样午及施工所品用水泥送生试验室作什室内配合耐比试验检蛙测库其悲7妨天的水泥笛土无侧限估抗压强度京，确定每箱米水泥用要量。名六砌.记岛常见故障咏及处理方趴法谋粉喷桩施拢工过程中望常会出现胃部分机械然故障，影惜响了成桩饶效率，其熄出现故障类常有：家1硬.抚堵管漠其原因之历一在于提条钻速度太久慢，喷灰四孔阻力太病大而堵塞紧；原因之躬二在于水贺泥太湿，岔颗粒之间与摩擦力下大；还有增就是钻杆疮进水泥处智卡脖，送俱风受阻而独堵塞。脉粪修预防措施加：施工时惩拔钻用合学适档位；互下雨时，裤水泥要有馆保护措施盟，天晴后娇及时晾晒能。荡天准解决故障维措施：钻搏杆顶部拆框开捅开钻吼杆；钻头涛清净后用疤铁丝捅开辨灰孔；卸掩掉钻头清阁理钻杆孔地。牛2顺.溪卡钻杆吸信私钻杆上拔毕时，钻杆罚周围的补帽心轴将钻贞杆卡死而辰不能上拔份，其原因貌在于钻杆摔磨损严重润，与补心帅轴间隙太奉大；或补裂心轴磨损蝶严重