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【摘要】粉体喷射水泥搅拌桩（以下简称粉喷桩）是公路处理软土路基的有效方法，它具有就地搅拌原状土成桩效率高、成本低，施工占地小，施工过程中无噪音、无震动，环境污染小等特点。本文结合工程实例分析了粉喷桩的施工工艺以及注意事项，仅供同行交流意见。
【关键词】软基处理粉喷桩道路施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
粉喷桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械将粉状固化剂喷入软土地中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应。使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体．并与桩间土共同作用组成复合优质地基。这种复合地基可有效地提高地基承载力、增强路基稳定性，减少地基的总沉降量，与排水固结法相比总沉降量能减少25％～49％。
一、工程概况
某公路段全线长10．30Km，其中K7+500～K8+500路槽开挖中发现，从原地面向下土质分别为：30cm低液限粘土(含水量23．7％)、90cm低液限粉土(含水量28．7％)、50cm低液限粘土(含水量33．2％ )、40cm低液限粉土(含水量27．6％)。这种软土土质，施工成型困难，其土粒间毛细压力微弱，土粒与土中水的相互作用不明显，此路段属公路软基处理路段。
二、粉喷法在公路软基处理中的应用
公路的基底作为公路的承重层和传力层，它与面层、基层一起承受车轮荷载的反复作用，应具有足够的强度、刚度和稳定性，具有较强的承载能力。而现场开挖至路床下80cm 以后，土质为低液限粘土或低液限粉土。这说明此路基需进行特殊处理。鉴于以上情况，需对路基的土质进行改良处理。开始提出的改良方法有：①换土垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土。分层碾压或夯实土。一般处理深度为2m—3m，适用于处理浅层非饱和软弱土层，素填土和杂填土等。②振密、剂密法。其原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小。强度提高，达到地基处理目的。③粉体搅拌法。简称粉喷法，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或白灰)通过压缩空气的传送。与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后形成一定强度的复合地基，这是一种改良土质，提高地基强度的软土处理方法。
通过对现场地基情况、道路性质、施工条件、周围环境的综合分析，考虑到施工现场的土方量大，为了不耽误工期，同时满足工程质量要求，提出最终方案为粉喷桩软基处理方案。利用加固剂粉体(水泥和石灰)对现场软土路基进行处理，试验室现场取样，确定二灰土、水泥土的最大干密度、最佳含水量等各项参数。并对进场的生石灰粉、水泥进行检测，保证材料质量。
(1)粉喷桩的设计。
粉喷桩的桩径为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，设计桩距宜为1．3m～1．4m，桩位在平面上呈正三角形(梅花形)，其设计参数如下：①桩间距1．40m；②桩径：中500mm；③桩长：8m～11m；④喷灰量：不小于50kg／m；⑤9Od单桩桩身强度：1．6MPa；
(2)施工准备
l台粉喷桩施工机械其用电功率为50kW，采用自发电施工时，应配备75kW的柴油发电机组；事先清除地下障碍物；料库及工具间，应便利加固料的运输及工作方便，并有防火防盗设施；施工场地，土质较差，承载力较低时，应铺设碎石垫层以满足施工机械场地的行走要求。
施工前，按设计要求的标号，并根据施工进度在数量上提前备足水泥加固料。
严禁使用过期、受潮、结块变性的劣质水泥。施工使用的水泥应具有出厂质量保证单，并能确保在有效期内使用。
(3)施工机具
粉喷桩施工的主要機具是钻机，粉体发送器，空气压缩机和搅拌钻头和计量装置。这些机具必须能满足施工规范和设计的要求，适应粉喷桩作业的施工。
(4)施工的顺序。
①孔位放样：根据设计，确定加固钻机机体的位置，使搅拌轴保持垂直。②钻孔：启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进。为了不致堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而喷射压缩空气。随着钻进，准备加固的土体在原位受到搅动。钻至设计标高后停钻。③提升启动搅拌钻头，钻头呈反向，边旋转，边提升，同时通过粉体发送器将加固粉体料喷入被搅拌的土体中，使土体和粉体料进行充分拌和。加固材料的混合量根据发送器输出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系确定。④提升结束，柱体形成。发送器停止向孔内喷射粉体，成柱结束。⑤复拌：在桩身上部(1／3桩身)范围内必须进行重复搅拌。此时，停止喷粉，钻头边旋转边钻进至设计要求的复拌深度。再提升反向边旋转边提升，使土体和粉体充分拌和，土块被充分粉碎，水泥粉均匀分布在地基土中。
在本工程中，首先选100米的试验段进行施工，在施工过程中必须先用白灰打出方格网，按生石灰粉和水泥的掺量在路基上摆灰袋。采用路拌法，拌和时应比设计多出0．5％。生石灰粉和水泥用机动翻斗车装运，在灰线划定的方格内定量卸灰。采用人工摊灰，力求均匀。稳定土拌和机一次翻拌深度20cm。路基基底施工时如掺入生石灰粉拌合后仍有超规范大量粘土块时，可焖灰半天后，再进行拌和。拌和过程中遵循“宁深勿浅”的原则。拌和深度应达到20cm，且应略微破坏下承层表面，一般宜侵入下承层10-20mm，以加强上下层之间的粘结。拌和过程中应及时派试验人员检查混合料的含水量。如含水量过大则翻开晾晒，含水量过小则用洒水车补充水分，保持水分略大于最佳含水量3个百分点。
混合料应拌和均匀。拌和均匀的标志是：混合料色泽一致，没有灰条、灰团和花面，水分合适均匀。施工时必须严密组织，采用流水作业法施工，从水泥拌和到碾压终了的延迟时间不应超过3—4小时，并且应短于水泥的终凝时间。
三、粉喷桩施工注意事项
施工前应在工程位置上进行工艺性试桩试验，取得施工技术参数，并根据成桩试验确定的技术参数进行施工，控制好钻进速度与提升速度。
粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差应小于±1％。
雨天空气湿度高，对送灰量有明显影响，宜在晴好天气施工。
桩身上部(1／3桩身)范围内必须进行两次搅拌，确保桩身质量。
发现喷粉量不足时，应整桩复打。当钻头提升至地面以下0.5ｍ时，喷粉机应停止喷粉。
四、粉喷桩检测及验收
成桩7天内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径,检查频率为10％。成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，每一工点不少2根。粉喷桩施工质量允许偏差应符合规定。经过对100米试验段的抽检，发现各项指标都满足做路基土的要求，而且地基加固过程中无噪音、对环境无污染、对土壤无侧向挤压力、对周边建筑物影响较小。根据检验结果，压实度都大于规范要求值(95％)，满足了路基要求的密实度。路基顶层除进行了压实度检测外，还进行了弯沉的现场检测。验收结果为路基顶层弯沉值是满足要求的，这也说明了路基结构的承载能力也是符合要求的。
结束语
粉喷桩处理软土地基施工工艺简单、处理效果显著，可有效提高地基强度，且施工工期短，造价低廉，是一种行之有效且广泛应用的工艺手段。因其机械化程度高，与其它软基处理技术相比难度比较大，如掌握不好，极易出现偏差，且因其为隐蔽工程，易留下隐患。粉喷桩处理软土地基还处于一种半理论半经验阶段，因此只有大量积累工程的沉降观察资料，施工时特别注意细节，以科学严谨的态度控制其设计方法及施工流程，粉喷桩处理软土地基就一定能得到满意的工程质量，粉喷桩将在今后道路软基处理中得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]张仲福．粉喷桩施工技术在加固软土地基中的应用．2005年．
[2]言明忠等．软基处理技术设计及施工．中国新技术新产品．2011年．
[3]中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范．
【关键词】软基处理粉喷桩道路施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
粉喷桩是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械将粉状固化剂喷入软土地中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应。使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体．并与桩间土共同作用组成复合优质地基。这种复合地基可有效地提高地基承载力、增强路基稳定性，减少地基的总沉降量，与排水固结法相比总沉降量能减少25％～49％。
一、工程概况
某公路段全线长10．30Km，其中K7+500～K8+500路槽开挖中发现，从原地面向下土质分别为：30cm低液限粘土(含水量23．7％)、90cm低液限粉土(含水量28．7％)、50cm低液限粘土(含水量33．2％ )、40cm低液限粉土(含水量27．6％)。这种软土土质，施工成型困难，其土粒间毛细压力微弱，土粒与土中水的相互作用不明显，此路段属公路软基处理路段。
二、粉喷法在公路软基处理中的应用
公路的基底作为公路的承重层和传力层，它与面层、基层一起承受车轮荷载的反复作用，应具有足够的强度、刚度和稳定性，具有较强的承载能力。而现场开挖至路床下80cm 以后，土质为低液限粘土或低液限粉土。这说明此路基需进行特殊处理。鉴于以上情况，需对路基的土质进行改良处理。开始提出的改良方法有：①换土垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土。分层碾压或夯实土。一般处理深度为2m—3m，适用于处理浅层非饱和软弱土层，素填土和杂填土等。②振密、剂密法。其原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小。强度提高，达到地基处理目的。③粉体搅拌法。简称粉喷法，是用特制的设备和机具，将加固剂粉体材料(水泥或白灰)通过压缩空气的传送。与地基土强行拌和，使之产生充分的物理、化学反应后形成一定强度的复合地基，这是一种改良土质，提高地基强度的软土处理方法。
通过对现场地基情况、道路性质、施工条件、周围环境的综合分析，考虑到施工现场的土方量大，为了不耽误工期，同时满足工程质量要求，提出最终方案为粉喷桩软基处理方案。利用加固剂粉体(水泥和石灰)对现场软土路基进行处理，试验室现场取样，确定二灰土、水泥土的最大干密度、最佳含水量等各项参数。并对进场的生石灰粉、水泥进行检测，保证材料质量。
(1)粉喷桩的设计。
粉喷桩的桩径为50cm，设计的桩长宜穿透软土层并达到持力层内50cm。桩距与路堤的稳定和沉降量有关，设计桩距宜为1．3m～1．4m，桩位在平面上呈正三角形(梅花形)，其设计参数如下：①桩间距1．40m；②桩径：中500mm；③桩长：8m～11m；④喷灰量：不小于50kg／m；⑤9Od单桩桩身强度：1．6MPa；
(2)施工准备
l台粉喷桩施工机械其用电功率为50kW，采用自发电施工时，应配备75kW的柴油发电机组；事先清除地下障碍物；料库及工具间，应便利加固料的运输及工作方便，并有防火防盗设施；施工场地，土质较差，承载力较低时，应铺设碎石垫层以满足施工机械场地的行走要求。
施工前，按设计要求的标号，并根据施工进度在数量上提前备足水泥加固料。
严禁使用过期、受潮、结块变性的劣质水泥。施工使用的水泥应具有出厂质量保证单，并能确保在有效期内使用。
(3)施工机具
粉喷桩施工的主要機具是钻机，粉体发送器，空气压缩机和搅拌钻头和计量装置。这些机具必须能满足施工规范和设计的要求，适应粉喷桩作业的施工。
(4)施工的顺序。
①孔位放样：根据设计，确定加固钻机机体的位置，使搅拌轴保持垂直。②钻孔：启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进。为了不致堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而喷射压缩空气。随着钻进，准备加固的土体在原位受到搅动。钻至设计标高后停钻。③提升启动搅拌钻头，钻头呈反向，边旋转，边提升，同时通过粉体发送器将加固粉体料喷入被搅拌的土体中，使土体和粉体料进行充分拌和。加固材料的混合量根据发送器输出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系确定。④提升结束，柱体形成。发送器停止向孔内喷射粉体，成柱结束。⑤复拌：在桩身上部(1／3桩身)范围内必须进行重复搅拌。此时，停止喷粉，钻头边旋转边钻进至设计要求的复拌深度。再提升反向边旋转边提升，使土体和粉体充分拌和，土块被充分粉碎，水泥粉均匀分布在地基土中。
在本工程中，首先选100米的试验段进行施工，在施工过程中必须先用白灰打出方格网，按生石灰粉和水泥的掺量在路基上摆灰袋。采用路拌法，拌和时应比设计多出0．5％。生石灰粉和水泥用机动翻斗车装运，在灰线划定的方格内定量卸灰。采用人工摊灰，力求均匀。稳定土拌和机一次翻拌深度20cm。路基基底施工时如掺入生石灰粉拌合后仍有超规范大量粘土块时，可焖灰半天后，再进行拌和。拌和过程中遵循“宁深勿浅”的原则。拌和深度应达到20cm，且应略微破坏下承层表面，一般宜侵入下承层10-20mm，以加强上下层之间的粘结。拌和过程中应及时派试验人员检查混合料的含水量。如含水量过大则翻开晾晒，含水量过小则用洒水车补充水分，保持水分略大于最佳含水量3个百分点。
混合料应拌和均匀。拌和均匀的标志是：混合料色泽一致，没有灰条、灰团和花面，水分合适均匀。施工时必须严密组织，采用流水作业法施工，从水泥拌和到碾压终了的延迟时间不应超过3—4小时，并且应短于水泥的终凝时间。
三、粉喷桩施工注意事项
施工前应在工程位置上进行工艺性试桩试验，取得施工技术参数，并根据成桩试验确定的技术参数进行施工，控制好钻进速度与提升速度。
粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差应小于±1％。
雨天空气湿度高，对送灰量有明显影响，宜在晴好天气施工。
桩身上部(1／3桩身)范围内必须进行两次搅拌，确保桩身质量。
发现喷粉量不足时，应整桩复打。当钻头提升至地面以下0.5ｍ时，喷粉机应停止喷粉。
四、粉喷桩检测及验收
成桩7天内浅部开挖桩头，其深度宜为0.5m，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径,检查频率为10％。成桩28天后在桩体上部(桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m)分别截取3段桩体进行现场足尺桩身无侧限抗压强度试验，检查频率为2‰，每一工点不少2根。粉喷桩施工质量允许偏差应符合规定。经过对100米试验段的抽检，发现各项指标都满足做路基土的要求，而且地基加固过程中无噪音、对环境无污染、对土壤无侧向挤压力、对周边建筑物影响较小。根据检验结果，压实度都大于规范要求值(95％)，满足了路基要求的密实度。路基顶层除进行了压实度检测外，还进行了弯沉的现场检测。验收结果为路基顶层弯沉值是满足要求的，这也说明了路基结构的承载能力也是符合要求的。
结束语
粉喷桩处理软土地基施工工艺简单、处理效果显著，可有效提高地基强度，且施工工期短，造价低廉，是一种行之有效且广泛应用的工艺手段。因其机械化程度高，与其它软基处理技术相比难度比较大，如掌握不好，极易出现偏差，且因其为隐蔽工程，易留下隐患。粉喷桩处理软土地基还处于一种半理论半经验阶段，因此只有大量积累工程的沉降观察资料，施工时特别注意细节，以科学严谨的态度控制其设计方法及施工流程，粉喷桩处理软土地基就一定能得到满意的工程质量，粉喷桩将在今后道路软基处理中得到更为广泛的应用。
参考文献
[1]张仲福．粉喷桩施工技术在加固软土地基中的应用．2005年．
[2]言明忠等．软基处理技术设计及施工．中国新技术新产品．2011年．
[3]中华人民共和国行业标准.粉体喷搅法加固软弱土层技术规范．