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[摘要]本文首先分析粉喷桩技术的概念和作用机理，然后探讨了粉喷桩技术在软土路基中施工中的设备要求以及粉喷桩技术在软土路基中的应用。
[关键词]粉喷桩 施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 粉喷桩技术概述
1.1 粉喷桩的概念
粉喷桩是加固饱和软粘土地基的一种成熟方法，是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基中就地将原状软弱土和固化剂(粉体状)强制搅拌，利用固化剂和土体之间产生的一系列物理——化学反应，形成一种半刚性的桩体。桩体与桩间土通过一褥垫层共同承受上部荷载，组成复合地基。
1.2 粉喷桩技术的作用机理
粉喷桩加固地基后得到的是一种桩式复合地基，由于水泥土具有一定的强度，其弹性模量又大大小于混凝土，故其自身压缩性大，应属于半刚性桩复合地基。由其形成的复合地基可视为由桩(地基加固体)、土(地基自然体)所组成的一个工作系统。其加固地基承载力的提高和沉降量的减小就归因于桩体与桩间土构成复合地基，并共同承载上部荷载，通过考虑各个部分的主要作用及相互影响。
2 粉喷桩的施工工艺
2.1 场地准备
首先完成场地清理及原地面整平压实工作，挖好排水沟，粉喷桩钻机进入场地。
2.2 施工放样
根据设计图纸要求，明确该路段粉喷桩的加固范围、桩长、桩距，按横向分排、纵向分列对每棵桩进行施工放样和编号，绘制出桩位布置图，然后报请监理工程师进行检查验收。
2.3 施工方法
（1）钻机就位：钻机严格按照桩位放样位置就位，桩位误差应小于50mm。保持基座平稳水平，钻杆垂直，垂直度误差应小于1.5％。现场施工人员须明确桩位编号及对应桩长等技术指标。
（2）钻进：检查钻机就位无误后开始预搅下沉，钻机呈正向旋转钻进，根据地质情况选择适当档位，同时启用喷粉记录仪，空压机开始送气。气压宜为0.2～0.4Mpa，钻至设计高程后停止进尺(此时不停止送气)。
（3）喷粉搅拌提升：依据实际情况将钻机反向旋转提升，同时开启粉体发生器，随后压缩空气发送粉体水泥，边喷粉边搅拌提升，将水泥送入地下并与土体充分均匀搅拌。此过程中应严格按照设计要求控制水泥喷入量，每延米水泥喷入量不应低于设计要求。
（4）重复搅拌：按粉喷要求将钻头提升到设计高程(停灰面上)，停止喷粉(不停气)，重复下沉搅拌。为了保证强度，根据设计文件要求，对所做的粉喷桩进行全程复搅。
（5）提钻移位：复搅完成后，本桩施工完毕，进行桩头养生。提钻移至下一桩位，進行下一个桩的施工。
3 粉喷桩技术在软土路基中施工的设备要求
3.1 钻机
钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要成桩机械。它必须动力大，扭距大，适合大直径钻头成桩。钻头直径一般为500mm。钻头的型式优劣关系到成桩质量的好坏以及成桩效率的高低，同时也影响到转矩的大小。钻头在钻进时应钻速快，能迅速破坏土壤，提升时能实现匀速提升、顺利喷灰，并使土体粉体与土壤碎块充分搅拌揉压均匀、高质量地成桩，而且不使灰、土向地面翻升而降低桩体量。
3.2 粉体发送器
这是用来定时定量发送粉体加固材料的设备，是粉喷法加固软士路基施工机械中的关键设备，由空气压缩机输送来的压缩空气，通过节流阀调节风量的大小，进入“气水分离器”使压缩空气中的气水分离，然后，“干风”达到粉体发送器喉管，与“转鼓”定量输出的粉体材料混合。成为气粉混合体，通过管路及旋转接头，经空心钻杆由钻头出口喷入软土层内。
3.3 空气压缩机
空气压缩机产生的压缩空气，在主机钻进时用于防止钻头喷口堵塞：在主机提升、喷射粉体时，是输送粉体的载体，空压机的选型，主要受加固的地质条件和加固深度所控制，空气压缩机的选择应满足压力及风量的要求。风压小则表现为孔深时送粉困难、携带水泥的能力不够。风量、风压过大将会把加固料喷出地面，造成掺入比下降，污染环境，影响桩体质量，因此施工中风量、压力应适宜。
4 粉喷桩技术在软土路基中的应用探讨
4.1 施工质量的控制因素
(1)混合土搅拌效果。混合土的搅拌效果，直接影响混合土抗压强度，如果水泥粉体与上层未能充分混合，会造成桩身出现蜂窝及薄层的夹泥现象，影响搅拌的质量。一般情况下，土体破碎得越细，加固料与土体搅拌得越充分，加固料分布越均匀，则混合土的无侧限抗压强度就越高；
空气压缩机的风压和风量。空气压缩机是粉体喷送的动力来源，必须控制加固料输送系统的风压及风量的大小。风压及风量的大小取决于现场施工的深度、搅拌头的组合形式、粉喷口的直径和数量、以及搅拌头提升速度等。当空气压缩机的排气压力不能保证储粉罐、送粉管道、地下反压三者之间合适的压力差，将导致喷粉困难、管道堵塞等，造成喷粉量偏少、不匀、断桩等桩身缺陷；
(3)喷粉量均匀性控制。粉喷桩施工通常是在灰罐处安装电子秤，电子秤可显示灰量的多少，而喷粉量是否均匀，每米的喷粉量多少，只能依赖操作人员的经验，这极容易造成喷粉不均匀。为了解决此难题，可以采用安装有深度传感器和重量传感器的喷粉记录仪，具有双位显示器，操作人员可观察到0.1m段的喷粉量，由定性变为完全定量化。
4.2 搅拌施工的要点
施工过程中，粉喷桩施工的关键是喷灰，它直接关系到成桩后的质量，应严
格控制喷粉和停粉时间，不得中断粉喷，确保桩体长度，严禁在尚未喷粉的情况
下进行钻杆提升作业。当钻头提升到地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速：地面以下不足50cm时，送灰器应停止喷灰，并用人工回填粘土压实，当钻头即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒钟，以保证桩头均匀密实。随时检查施工记录，确保水泥喷量达到设计要求，在送灰过程中，如发现压力突然下降、灰罐加不上压力等异常情况，应停止提升，原地搅拌，及时判明原因。若由于灰罐内水泥粉体己喷完或容器、管道漏气所致。应将钻头下沉到一定深度后，重新加灰补喷复打，补喷重叠长度不能小于1m。钻头提升到设计标高时，停止喷灰，打开送气阀，关闭送料阀，停止提升，在原位转动两分钟，以保证桩头均匀密实，然后钻头向下钻到设计桩底深度，进行第二次喷粉搅拌，待钻头提出地面后，停止主机、空压机，填好施工记录，整个操作过程要求迅速连贯，一气呵成。
4.3 施工常见问题的处理
(1)桩体局部没有喷灰迹象，造成断灰、或桩长小于设计值，即桩短。使桩体不能正常传递荷载，直接影响复合地基承载力。造成这一现象的原因是：袋装
水泥有结块、纸屑等异物，使送灰管道或喷嘴堵塞，为避免送灰管道或喷嘴堵塞，要求水泥进灰罐前过筛，并要求管道系统保持干燥状态；切土下沉时没有送压缩空气，使喷嘴被泥堵塞；操作配合不当，钻具提升过早，钻头下沉到设计深度后，一般应开启灰泵2～3分钟，当感觉到灰泵有强烈冲击感以后，方可提升钻具。出现此问题时可采取如下处治方法：一旦发现堵灰或断灰，应立即停机，待故障处理完后，再进行喷粉，第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不小于1m。
(2)桩径变小，单桩承载力可能降低，原因足多方面的：空压机压力太小，气流影响范围不够大，因此应配备相应能量的空压机增大压力；桩周土质密实，水泥粉体受阻力大；钻头磨损使喷嘴变大，压力下降。防治措施如下：施工时应
配备相应能量的空压机增大压力：施工过程中应随时检查粉喷桩的成桩直径，对使用的钻头须定期复核检查。其直径磨耗量不得大于20mm；一旦超过，就要求更换或加固焊接磨损钻头。
5 结语
粉喷桩是处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段，只要我们以科学的态度，严格控制其设计方法，加强施工质量管理，就一定能达到工程质量要求。
[关键词]粉喷桩 施工工艺
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 粉喷桩技术概述
1.1 粉喷桩的概念
粉喷桩是加固饱和软粘土地基的一种成熟方法，是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基中就地将原状软弱土和固化剂(粉体状)强制搅拌，利用固化剂和土体之间产生的一系列物理——化学反应，形成一种半刚性的桩体。桩体与桩间土通过一褥垫层共同承受上部荷载，组成复合地基。
1.2 粉喷桩技术的作用机理
粉喷桩加固地基后得到的是一种桩式复合地基，由于水泥土具有一定的强度，其弹性模量又大大小于混凝土，故其自身压缩性大，应属于半刚性桩复合地基。由其形成的复合地基可视为由桩(地基加固体)、土(地基自然体)所组成的一个工作系统。其加固地基承载力的提高和沉降量的减小就归因于桩体与桩间土构成复合地基，并共同承载上部荷载，通过考虑各个部分的主要作用及相互影响。
2 粉喷桩的施工工艺
2.1 场地准备
首先完成场地清理及原地面整平压实工作，挖好排水沟，粉喷桩钻机进入场地。
2.2 施工放样
根据设计图纸要求，明确该路段粉喷桩的加固范围、桩长、桩距，按横向分排、纵向分列对每棵桩进行施工放样和编号，绘制出桩位布置图，然后报请监理工程师进行检查验收。
2.3 施工方法
（1）钻机就位：钻机严格按照桩位放样位置就位，桩位误差应小于50mm。保持基座平稳水平，钻杆垂直，垂直度误差应小于1.5％。现场施工人员须明确桩位编号及对应桩长等技术指标。
（2）钻进：检查钻机就位无误后开始预搅下沉，钻机呈正向旋转钻进，根据地质情况选择适当档位，同时启用喷粉记录仪，空压机开始送气。气压宜为0.2～0.4Mpa，钻至设计高程后停止进尺(此时不停止送气)。
（3）喷粉搅拌提升：依据实际情况将钻机反向旋转提升，同时开启粉体发生器，随后压缩空气发送粉体水泥，边喷粉边搅拌提升，将水泥送入地下并与土体充分均匀搅拌。此过程中应严格按照设计要求控制水泥喷入量，每延米水泥喷入量不应低于设计要求。
（4）重复搅拌：按粉喷要求将钻头提升到设计高程(停灰面上)，停止喷粉(不停气)，重复下沉搅拌。为了保证强度，根据设计文件要求，对所做的粉喷桩进行全程复搅。
（5）提钻移位：复搅完成后，本桩施工完毕，进行桩头养生。提钻移至下一桩位，進行下一个桩的施工。
3 粉喷桩技术在软土路基中施工的设备要求
3.1 钻机
钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要成桩机械。它必须动力大，扭距大，适合大直径钻头成桩。钻头直径一般为500mm。钻头的型式优劣关系到成桩质量的好坏以及成桩效率的高低，同时也影响到转矩的大小。钻头在钻进时应钻速快，能迅速破坏土壤，提升时能实现匀速提升、顺利喷灰，并使土体粉体与土壤碎块充分搅拌揉压均匀、高质量地成桩，而且不使灰、土向地面翻升而降低桩体量。
3.2 粉体发送器
这是用来定时定量发送粉体加固材料的设备，是粉喷法加固软士路基施工机械中的关键设备，由空气压缩机输送来的压缩空气，通过节流阀调节风量的大小，进入“气水分离器”使压缩空气中的气水分离，然后，“干风”达到粉体发送器喉管，与“转鼓”定量输出的粉体材料混合。成为气粉混合体，通过管路及旋转接头，经空心钻杆由钻头出口喷入软土层内。
3.3 空气压缩机
空气压缩机产生的压缩空气，在主机钻进时用于防止钻头喷口堵塞：在主机提升、喷射粉体时，是输送粉体的载体，空压机的选型，主要受加固的地质条件和加固深度所控制，空气压缩机的选择应满足压力及风量的要求。风压小则表现为孔深时送粉困难、携带水泥的能力不够。风量、风压过大将会把加固料喷出地面，造成掺入比下降，污染环境，影响桩体质量，因此施工中风量、压力应适宜。
4 粉喷桩技术在软土路基中的应用探讨
4.1 施工质量的控制因素
(1)混合土搅拌效果。混合土的搅拌效果，直接影响混合土抗压强度，如果水泥粉体与上层未能充分混合，会造成桩身出现蜂窝及薄层的夹泥现象，影响搅拌的质量。一般情况下，土体破碎得越细，加固料与土体搅拌得越充分，加固料分布越均匀，则混合土的无侧限抗压强度就越高；
空气压缩机的风压和风量。空气压缩机是粉体喷送的动力来源，必须控制加固料输送系统的风压及风量的大小。风压及风量的大小取决于现场施工的深度、搅拌头的组合形式、粉喷口的直径和数量、以及搅拌头提升速度等。当空气压缩机的排气压力不能保证储粉罐、送粉管道、地下反压三者之间合适的压力差，将导致喷粉困难、管道堵塞等，造成喷粉量偏少、不匀、断桩等桩身缺陷；
(3)喷粉量均匀性控制。粉喷桩施工通常是在灰罐处安装电子秤，电子秤可显示灰量的多少，而喷粉量是否均匀，每米的喷粉量多少，只能依赖操作人员的经验，这极容易造成喷粉不均匀。为了解决此难题，可以采用安装有深度传感器和重量传感器的喷粉记录仪，具有双位显示器，操作人员可观察到0.1m段的喷粉量，由定性变为完全定量化。
4.2 搅拌施工的要点
施工过程中，粉喷桩施工的关键是喷灰，它直接关系到成桩后的质量，应严
格控制喷粉和停粉时间，不得中断粉喷，确保桩体长度，严禁在尚未喷粉的情况
下进行钻杆提升作业。当钻头提升到地面以下1m范围内喷粉、搅拌、提升宜用慢速：地面以下不足50cm时，送灰器应停止喷灰，并用人工回填粘土压实，当钻头即将出地面时，宜停止提升，搅拌数秒钟，以保证桩头均匀密实。随时检查施工记录，确保水泥喷量达到设计要求，在送灰过程中，如发现压力突然下降、灰罐加不上压力等异常情况，应停止提升，原地搅拌，及时判明原因。若由于灰罐内水泥粉体己喷完或容器、管道漏气所致。应将钻头下沉到一定深度后，重新加灰补喷复打，补喷重叠长度不能小于1m。钻头提升到设计标高时，停止喷灰，打开送气阀，关闭送料阀，停止提升，在原位转动两分钟，以保证桩头均匀密实，然后钻头向下钻到设计桩底深度，进行第二次喷粉搅拌，待钻头提出地面后，停止主机、空压机，填好施工记录，整个操作过程要求迅速连贯，一气呵成。
4.3 施工常见问题的处理
(1)桩体局部没有喷灰迹象，造成断灰、或桩长小于设计值，即桩短。使桩体不能正常传递荷载，直接影响复合地基承载力。造成这一现象的原因是：袋装
水泥有结块、纸屑等异物，使送灰管道或喷嘴堵塞，为避免送灰管道或喷嘴堵塞，要求水泥进灰罐前过筛，并要求管道系统保持干燥状态；切土下沉时没有送压缩空气，使喷嘴被泥堵塞；操作配合不当，钻具提升过早，钻头下沉到设计深度后，一般应开启灰泵2～3分钟，当感觉到灰泵有强烈冲击感以后，方可提升钻具。出现此问题时可采取如下处治方法：一旦发现堵灰或断灰，应立即停机，待故障处理完后，再进行喷粉，第二次喷粉接桩时，其喷粉重叠长度不小于1m。
(2)桩径变小，单桩承载力可能降低，原因足多方面的：空压机压力太小，气流影响范围不够大，因此应配备相应能量的空压机增大压力；桩周土质密实，水泥粉体受阻力大；钻头磨损使喷嘴变大，压力下降。防治措施如下：施工时应
配备相应能量的空压机增大压力：施工过程中应随时检查粉喷桩的成桩直径，对使用的钻头须定期复核检查。其直径磨耗量不得大于20mm；一旦超过，就要求更换或加固焊接磨损钻头。
5 结语
粉喷桩是处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的工艺手段，只要我们以科学的态度，严格控制其设计方法，加强施工质量管理，就一定能达到工程质量要求。